水源热泵系统设计(2011版).ppt

水源热泵系统设计,水源热泵空调系统的特点和分类 5.2 水源热泵空调系统的运行性能 5.3 热源(热汇)水的处理方法与措施 5.4 水源热泵空调系统设计要点 5.5 地下水源热泵系统设计 5.6 地表水源热泵系统设计,5.1 水源热泵空调系统的特点和分类,5.1.1 水源热泵系统的特点 5.1.2 水源热泵机组的种类 5.1.3 水源热泵系统的分类,返回首页,5.1.1 水源热泵系统的特点,利用可再生能源，环保效益显著 高效节能，运行费用低 运行安全稳定，可靠性高 一机多用，分户计量,5.1.2 水源热泵机组的种类,水源热泵机组是指以水为热源(汇)的可进行制冷/制热的一种整体式热泵机组，通常是水/空气或水/水两种水源热泵机组。 目前常用的有两类：一是小型的水/空气热泵机组和水/水热泵机组 (四通换向阀功能转换) ； 二是可用于集中供热、供冷的水/水热泵机组，它以地下水、地表水、城市污水为热源(阀门转换)。,水源热泵机组根据用途的不同，在ISO13256-1标准中被分为三种： （1）水源热泵(Water-Source Heat Pump) 此种热泵是采用循环流动的水作为热源热汇，而低品位热能主要取自建筑自身的余热，不足者由外部热源补充。,（2）地层水源热泵(Ground Water-Source Heal Pump) 此种水源热泵机组采用水井、湖泊、河流作为热源热汇，此时，低品位热能取自天然水体。,（3）地源闭式环路热泵(Ground-Source Closed-Loop Heal Pump) 此种热泵采用闭式循环流体作为热源与热汇，低品位热能取自土壤或地面水。,5.1.3 水源热泵系统的分类,1.地下水源热泵系统,分散开式环路地下水源热泵系统,分散闭式环路地下水源热泵系统,2.地表水源热泵系统,返回本节,3.海水源热泵系统,4.污水源热泵系统,5.2 水源热泵空调系统的运行性能,5.2.1 水源热泵机组的变工况性能 5.2.2 影响水源热泵系统运行性能的因素,返回首页,5.2.1 水源热泵机组的变工况性能,5.2.2 影响水源热泵系统运行性能的因素,水源的水量、水温、水质和供水稳定性是影响水源热泵系统运行效果的重要因素。,5.3 热源(热汇)水的处理方法与措施,5.3.1 热源(热汇)循环水系统的水处理方法 5.3.2 热源(热汇)循环水系统的水处理措施,5.3.1 热源(热汇)循环水系统的水处理方法,水源热泵机组的水源可使用程度总体上用两大指标来衡量，即水质指标和水温指标。 水质指标指的是水的浊度、硬度以及藻类和微生物。 水温指标指的是水源在冬、夏季的温度状况。,地表及浅层的水源一般都是生水。它们需经过水处理后方可送入机组使用。水处理方法主要有： 除砂 除铁 化学方法(俗称加药) 静电处理 磁化处理 离子交换 高频电子,5.3.2 热源(热汇)循环水系统的水处理措施,防垢 防腐 防生物粘泥 防止海水腐蚀和防治海生生物 污水的防堵塞与防腐蚀,5.4 水源热泵空调系统设计要点,5.4.1 水文地质工程勘察 5.4.2 地下水回灌设计 5.4.3 地表水取水设计 5.4.4 与热源(热汇)交换的热量计算 5.4.5 水源热泵机组的选择 5.4.6 海水源热泵系统的特殊问题 5.4.7 污水源热泵系统的特殊问题,返回首页,5.4.1 水文地质工程勘察,工程场地状况调查的主要内容 场地规划面积、形状及坡度 场地内已有建筑物和规划建筑物的占地面积及其分布 场地内树木植被、池塘、排水沟及架空输电线、电信电缆的分布 场地内己有的、计划修建的地下管线和地下构筑物的分布及其埋深 场地内已有水井位置等,地下水水文地质勘察 勘察内容有：地下水类型；含水层岩性、分布、埋深及厚度；含水层的富水性和渗透性；地下水径流方向、速度和水力坡度；地下水水温及其分布。 水文地质试验内容有：抽水试验；回灌试验；抽水和回灌试验时，测定静水位和动水位；测量井水水温；取水样并化验分析水质；水流方向试验；渗透率、流速试验。,地表水水文勘察 勘察内容有：地表水源性质、水面用途、深度、面积及其分布；地表水水温、水位动态变化；地表水流速和流量动态变化；地表水水质及其动态变化，引起腐蚀与结垢的主要化学成分；地表水利用现状；地表水取水和回水的适宜地点及路线。,5.4.2 地下水回灌设计,对于开采的地下水应要求回灌，即将抽出的地下水，经地下水水源热泵机组换热后再注入到地下，且必须是等量回灌，即抽出的水量应与回灌的水量相等。同时回灌还可以储能，达到冬季回灌蓄冷为夏季空调用，夏季回灌热为冬季供暖所用。,5.4.2 地下水回灌设计,为防止地下水资源受到污染，要严格控制人工回灌水质。 回灌水水质要坚守一个准则：回灌水的水质条件要等于甚至高于原地下水水质条件。 另外，要求同层回灌，回灌井处的地质结构要有良好的覆盖层和止水层，防止回灌后各个含水层相互贯通，引起水质污染。,5.4.3 地表水取水设计,地表水取水设计应考虑环境保护问题，冷热交替问题，冷热平衡问题。 取水温差过大会破坏生态环境 取水、排水口位置不当机组运行效率会降低 取水区域不当会损坏换热盘管,5.4.4 与热源（热汇）交换的热量计算,5.4.5 水源热泵机组的选择,水源热泵机组的选择应注意以下几个问题: 根据不同的水源选择不同的水源热泵机组 可选择的有地表水源型、地下水源型和地耦管水源型。要考虑机组的工作温度是否与水源的温度相适应。在设计中一定要注意选用能效比高、部分负荷性能良好的水源热泵机组。,5.4.5 水源热泵机组的选择,根据对水源是直接利用还是间接利用，选择配有合适的制冷剂/水换热器的机组。 板式换热器换热效率高，但它对水质的要求也很高。对水源水间接利用的系统中可选择用板式制冷剂/水换热器的机型。 壳管式换热器的防堵能力较强。对水源水直接利用的系统，可选择用壳管式制冷剂/水换热器的机型。 对于含盐浓度高，有腐蚀性物质的水源，选择机组时，其换热器一定要耐腐蚀。,5.4.5 水源热泵机组的选择,进水温度取决于所选择的系统类型 例如，当采用地下水时其额定制冷工况的进水温度为18，额定制热工况的进水温度为15；当采用地表水时其额定制冷工况的进水温度为25，额定制热工况的进水温度为0。,5.4.5 水源热泵机组的选择,根据水源热泵机组的实际运行工况和其特性曲线(或性能表)，选用水源热泵机组 根据设计负荷选择热泵机组，机组的制冷量不应小于峰值冷负荷的95%，也不应超过峰值冷负荷的125%。机组制热量一般应比设计热负荷大一些。,5.4.6 海水源热泵系统的特殊问题,海水温度差异较大 海水含盐高 海洋生物 潮汐和波浪 泥砂淤积,5.4.7 污水源热泵系统的特殊问题,污水流经管道和设备(换热设备、水泵等)时，在换热表面上易发生积垢、微生物贴附生长形成生物膜、污水中油贴附在换热面上形成油膜，漂浮物和悬浮固形物等堵塞管道和设备的入口。 其最终的结果是出现污水的流动阻塞和由于热阻的增加而恶化传热过程。由于设备结垢导致机组耗功增加。所以，在设计中一定要选择能效比高的机组。,5.4.7 污水源热泵系统的特殊问题,由于污水流动阻塞使换热设备流动阻力不断增大，引起污水量的不断减少，同时传热热阻的不断增大，又引起传热系数的不断减小，其供热量随运行时间的延长而衰减。 污水源热泵机组的运行稳定性比其它水源热泵差。在系统设计中应考虑稳定性环节。,5.4.7 污水源热泵系统的特殊问题,由于污水的流动阻塞使污水源热泵的运行管理和维修工作量大，应该预留一定的维护空间。 例如，为了改善污水源热泵运行特性，换热面需要每日36 次水力冲洗，污水流动过程中，流量呈周期性变化，周期为一个月，周期末对污水换热器进行高压反冲洗。,5.5 地下水源热泵系统设计,5.5.1 开式环路地下水系统设计 5.5.2 闭式环路地下水系统设计 5.5.3 热源井的结构与设计要点,返回首页,5.5.1 开式环路地下水系统设计,5.5.1 开式环路地下水系统设计,开式环路地下水源热泵系统的设计步骤: 完成试验井 确定所需的地下水总水量 供水井和回灌井设计 确定水井群与热泵机组的连接方式 计算每组供水管和回水盘管的水流量，选择