水、地源热泵特点及使用范围.doc

一、地源热泵简介在我国既有的400多亿平米建筑中，80%以上为高耗能建筑，在所有的建筑能耗中，采暖和空调能耗占总能耗55%以上，所提供的能源70%以上由煤炭直接或间接供应。煤炭在燃烧、发电过程中，产生大量的粉尘、CO2、SO2，严重污染大气，对我们的生态环境造成严重威胁，特别对人类的生产和生活产生重大的影响。 为改善生存环境，保证可持续发展，国家大力推广使用地源热泵技术，制定了税收减免、享受峰谷电价等优惠政策，有些地区已经实施每平米给予50100元不同程度的补贴。 目前经济发展日新月异，随着生态环境保护的深入人心和节能意识的加强，可再生能源越来越受重视，水、地源热泵系统因其节约常规能源、充分利用可再生能源以及减少环境污染和资源破坏等显著优点，将会成为21 世纪最有效的供热和供冷空调技术之一。供热空调的能源消耗占社会总能耗的比例大达30%，而环境污染的20%也是由供热空调燃煤引起的。因此，采用热泵技术，开发低位的、可再生的清洁能源用于建筑物的供热空调意义重大，是建筑节能减排的有效途径之一。这些能源包括：大气、土壤、地下水、地表水、工业余热及城市污水等等。其中污水在数量（水量）、质量（水温）及分布规律上（地理位置）具有明显优势。预计2010年我国污水排放量达720亿t/a，水温全年在10-25之间，按开发50%的水量计算，可供热空调的面积至少在5亿以上。另外，原生污水均匀地分布在城市地下空间，为因地制宜地有效利用及建设分散式的热泵供热空调系统创造了有利条件。地源热泵是一种利用浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调设备。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现由低温位热能向高温位热能转移。地能分别在冬季作为热泵供热的热源和夏季制冷的冷源，即在冬季，把地能中的热量取出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。地源热泵较于传统空调及采暖的优点1、环境和经济效益显著地源热泵机组运行时，不消耗水也不污染水，不需要锅炉，不需要冷却塔，也不需要堆放燃料废物的场地，环保效益显著。地源热泵机组的电力消耗，与空气源热泵相比也可以减少40%以上；与电供暖相比可以减少70%以上，它的制热系统比燃气锅炉的效率平均提高近50%，比燃气锅炉的效率高出了75%。 2、一机多用，应用广泛地源热泵系统可供暖、空调制冷，还可提供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统，特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物。地源热泵有着明显的优点。不仅节省了大量的能量，而且用一套设备可以同时满足供热、供冷、供生活用水的要求，减少了设备的初投资，地源热泵可应用于宾馆、居住小区、公寓、厂房、商场、办公楼、学校等建筑，小型的地源热泵更适合于别墅住宅的采暖、空调。 3、自动运行地源热泵机组由于工况稳定，可以设计成简单的系统，部件较少，机组运行可靠，维护费用用低，自动控制程度高，使用寿命长。 4、无环境污染地源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少38%以上，与电供暖相比，相当于减少70%以上，真正的实现了 节能减排节能减排是减少能源浪费和降低废气排放更多。 5、维护费用低地源热泵系统运动部件要比常规系统少，因而减少维护，系统安装在室内，不暴露在风雨中，也可免遭损坏，更加可靠，延长寿命。 6、使用寿命长地源热泵的地下埋管选用聚乙烯和聚丙烯塑料管，寿命可达50年,要比普通空调高35年使用寿命。 7、维持生态环境平衡地源热泵夏天把室内的热量排到地下，冬天把地下的热量取出来供室内使用，相对来说，向环境排放更少的能量，维持生态环境的平衡。 8、节省空间没有冷却塔、锅炉房和其它设备，省去了锅炉房，冷却塔占用的宝贵面积，产生附加经济效益，并改善了环境外部形象。 9、符合国家政策，获得政策性支持国家十分重视可再生能源开发利用工作，中华人民共和国可再生能源法已于2006年1月1日起实施；同时，在国家中长期科学和技术发展规划纲要中，又把大力发展和规模化应用新能源和可再生能源作为能源领域的优先发展主题。从国家立法和发展战略的高度，对可再生能源的发展应用予以强力推动。 根据国家建设部政策规定，凡采用地源热泵空调技术的建筑物，通过向当地建委申报，可获得政府的政策性支持，减免建筑配套费用140200元/。地源热泵系统的能量来源于自然能源。它不向外界排放任何废气、废水、废渣、是一种理想的“绿色空调”。被认为是目前可使用的对环境最友好和最有效的供热、供冷系统。该系统无论严寒地区或热带地区均可应用。可广阔应用在办公楼、宾馆、学校、宿舍、医院、饭店、商场、别墅、住宅等领域。二、地下水源热泵系统与地埋管地源热泵系统比较分析由于本地地表水资源匮乏，下面重点分析地下水源热泵系统及地埋管地源热泵系统。（一）地下水（井水）源热泵系统地下水源热泵系统是一种新型节能环保空调系统，利用地下水温度稳定的特点，抽取地下水到地面以上，与建筑物内的空气进行热交换，然后再回灌到含水层，形成循环，因此又被陈伟开放式循环系统。与深层地热开发不同，地下水源热泵主要开发深在200m以内的浅部含水层，相对运行成本较低，空气热泵、地表水热泵和土壤热泵的媒质温度随季节变化强烈，而地下水温度十分稳定，因此地下水源热泵具有更高的效率，可以大大减少燃料或电能消耗。随着全球能源形势日趋紧张，这种节能环保型的空调技术在建筑领域受到推崇，在世界各地被推广应用。按照地下水抽取和回灌的井孔组合特征，地下水源热泵系统可以分为异井抽灌系统和同井抽灌系统（图1），其中采用较多的是异井抽灌系统。对于异井抽灌系统，回灌井和抽水井可以轮换，即如果夏季是开采井，冬季可变为抽水井。另外有一种单井抽灌的热泵系统，是把冬季的低温水注入含水层保存（并不抽取地下水），然后夏季在同一口径中抽取贮存的低温水以降低建筑物室内温度（并不回灌）。这种冬灌夏抽或夏灌冬抽的热泵系统又被称为含水层贮能系统。地下水源热泵系统和含水层贮能系统并不是要直接利用地热能，而是把含水层作为天然的保温箱，进行地表热能的时空调节。（二）地埋管地源热泵系统地埋管地源热泵系统是传热介质通过水平或竖直地埋管换热器与岩土体进行热交换的地热能交换系统，是一种使用可再生能源的高效节能、环保型的空调系统。该项技术在欧、美一些国家已非常成熟，近几年土壤源热泵技术在我国逐渐被人们所重视，越来越被广泛地应用到各类工程建设项目当中。根据管道埋设的方式，地埋管系统可分为水平埋管系统和竖直埋管系统。在本地区通常采用竖直埋管系统。（三）地下水源热泵系统及地埋管地源热泵系统的比较分析地下水源热泵系统及地埋管地源热泵系统除具有地源热泵系统的全部优点外，又具有各自的特点。结合具体工程，可以从以下几个角度进行分析：1、对室外施工场地要求。对于某工程，若采用地下水源热泵系统，设计需要9孔热源井（3抽6灌，间距50米，设计每孔井出水量80m/h，设计每孔井回水里大于40m/h）；若采用垂直埋管地源热泵系统，设计需要450孔换热井（设计井深120m，双U形，交换热量45W/延米，间距4m），占地面积约为6400。2、初投资分析。由1可知，采用地下水源热泵系统，热源侧系统包括9热源井、9台潜水泵、2台旋流除砂器、1台电子水处理仪、约1500m管道连接系统、阀门控制系统及潜水泵控制系统、土方工程；垂直埋管换热系统包括钻井450孔、3台循环水泵（两用一备）、1台电子水处理仪、井内216000m管道及水平约1200m管道连接系统，阀门控制系统及循环泵控制系统，大量的土方工程。3、使用效果分析。根据本公司经验可知，浅层地下水源出水温度约为15，且随地表温度变化不大，换热效果较好；而垂直埋管系统机组回水温度较低，受土壤性能影响较大，土壤的热工性能、能量平衡、土壤中的传热与传湿对传热有较大影响。4、可利用的水源条件限制。地下水源热泵系统对热源井水质要求较高，对于不符合要求的水源必须进行水处理或增设板式换热器改为闭式系统。5、水层的地理结构的限制。地下水源热泵的运行也有可能导致不均匀的地面沉降。充分回灌的地下水源热泵并不会使用整个场地的地下水位下降，但抽水附近可形成显著的地下水漏斗。如果在热泵井的埋深范围粘性土层很发育，抽水井附近可产生附加地面沉降，而回灌井附近则几乎没有岩土层变形。这样场地内会有不均匀地面沉降，对建筑物是有一定风险的。回灌不足的地下水源热泵如果长期运行，有可能形成较大范围的地下水漏斗并诱发场地整体地面沉降。目前，国内外还没有地下水源热泵诱发地面沉降的案例报道，这说明从工程经验上看地下水源热泵一般不会引发岩土层的严重变形。然而，原则上讲地下水源热泵不宜在软弱粘性土层十分发育的地方使用。地埋管地源热泵系统则不存在这种限制。6、地下水资源保护问题。地下水源热泵还需避免造成地下水的污染。施工填料、井孔管材的腐蚀、井壁微生物繁殖、加酸洗井等过程可能把一些降低水质的化学物质带入地下水。有些地下水源热泵系统管路密封不足，加上回扬、负压和沉砂池等因素，会把空气引入地下水，导致地下水具有更强的氧化环境，可能发生不利的化学演变。另外，地下水温度的大幅度变化，也有可能使地下水中某些对温度敏感的化学物质或物理化学反应过程发生变化。小规模的和分散的地下水源热泵一般不会严重影响地下水质，但大规模的密集的热泵系统需要注意地下水环境的受害风险。地埋管地源热泵系统热源侧换热系统属于闭式循环系统，与地下水没有直接接触，不会造成地下水源污染。使用范围：水地源热泵系统适用于冬季制热、夏季制冷的建筑物，在以下建筑类型中使用较多：l 农村新民居的采暖工程l 大型商场、超市中央空调系统l 办公楼建筑的中央空调系统或采暖系统l 酒店、旅馆客房类建筑的中央空调系统及生活热水系统l 医院病房类建筑、气象局办公楼建筑l 大型商场、超市的中央空调系统l 客运站、候车室等交通运输类型的采暖空调系统l 轨道交通地铁类空调通风系统l 高大车间、厂房的采暖系统l 汽车4S店类型建筑中央空调系统l 高速路收费站、服务区的采暖空调系统l 别墅类、家庭用户式小型空调及采暖系统三、产品介绍（一）压缩机博纳德公司生产的水源热泵机组采用半封闭双螺杆式制冷压缩机。在运行上采用模糊控制原理，尽量均衡压缩机的运行时间已达到均衡磨损，均衡压缩机寿命，即机组全部停机后再次启动运行时间短的压缩机先启动，运行时间长的压缩机后启动；压缩机在运行过程中的能级调节是逐级加载或逐级卸载。大大延长了压缩机的使用寿命和运行的安全可靠性。该压缩机具有以下优势：图3-1 压缩机断面图（1）转子：采用5：6非对称转子齿形；采用英国HOLROYD转子加工机及德国KAPP、KLINGELNBER精密转子研磨机加工成形；德国ZEISS、LEITZ三坐标测量仪严格检测，精度佳，质量稳定；在连续运转状况下，转子可保持最佳间隙值，以达到最高效率之要求。（2）高优化的机体结构：以规格化来满足客户要求；精密加工机加工机壳，并与三次元精密量测仪确认精度；双层机体设计，符合耐压及降压之功能；内部流道最新优化设计，有效降低压降。（3）高效率的电动机：采用知名品牌之高效电机，品质稳定，能效高；内置PTC热敏电阻搭配最新保护模块，精确监控压缩机马达的线圈温度，以确保压缩机的正常运转适合降压启动及直接启动；特殊优化设计的冷却（外部喷液、油冷却）流道，有效延伸使用范围。（4）耐久性轴承及最优化油路：高精度、大框号欧美轴承，稳定耐用；五个轴向轴承，耐用性工更佳；内建油路提供最好的润滑与气封，并有效降低噪音。（5）高效率的有分离器及大面积油过滤器：特殊设计的三段市高密度油分离器，分油效率达99.7%；精密油过滤器，防止异物进入容调室及轴承内。（6）精确灵活的容量调节及控制：容调滑阀机构精准控制系统所需之容量调节；可选用四段式或无段式设计，控制压缩机的容量调节；可配合多种内建式容积比应用于各种不同冷媒不同工况，以作最高效率的运转；利用简单的外置电磁阀进行控制加卸载。（7）搭配不同的冷媒（R134A，R407C，R22）系统，可发挥最佳的性能：最佳化容积比设定；不同的冷冻油匹配；马达最佳匹配；优异的COP值；宽广的应用范围。（8）产品安全与品质认证：通过UL,CE,PED,ISO9001及CRAA等认证。（二）冷凝器冷凝器型式为卧式壳管式;其中冷凝器壳体内为高压高温之冷媒，换热管内为冷却水。采用最新内螺纹铜管使两侧换热效果增加。图3-2 冷凝器管材：采用国内名牌优质内螺纹紫铜管，每根管均经二次探伤试验,铜管以电子控制之精密滚珠涨管器扩管固定于端板上,不易变形而气密,内部经严格之清洗、防锈、烘干,制程管理达到不污染要求；筒体材质：端板是由低合金钢板经一次综合性精密数控CNN加工中心钻铣而成,管孔四回路排列,冷媒流阻小,热交换温差大；折流板是以塑料材质ABS嵌入支撑铜管,上下左右分割水流,使水与冷媒铜管作最佳之热交换功能；壳体为低合金钢管，外表经表面处理后，喷涂三道漆。壳内有高压气分流扩散片,使冷媒均匀扩散冷凝,提升效率。图3-3 内螺纹高效率铜管（三）蒸发器图3-4 蒸发器采用内螺纹强化换热管，换热效率好而全面并增加强度，且不会出现回油困难之事。蒸发器为干式蒸发器，管程内为氟侧，壳程内为水，端盖是可以拆卸的，（由于内部有压力，无绝对需要，用户不要轻易拆卸，以免造成泄漏或发生危险），必要时应由专业人员在检修时才可打开。盖内有隔板，限制制冷剂的流动范围。管壳内侧的冷冻水，经过折流板的引导交错穿过蒸发管道，与蒸发管道进行热交换，降低水温，从而可使蒸发器发挥其最佳的传热效果。蒸发器筒体在出厂前已做保温处理，绝缘材料采用闭泡沫层，具有防水、防潮、隔气、隔热的性能，并且材料有较好的韧性，表面光滑便于清洁。（四）节流装置图3-5 膨胀阀博纳德公司采用的节流装置为电子膨胀阀，用来自动控制制冷剂的流量。较之热力膨胀阀节流控制更精确，效率更高。（五）控制系统机组控制方法先进，运行稳定可靠：机组控制系统的核心采用世界一流品牌可编程控制器及液晶触摸屏。由于可编程序控制器内部可以方便的更改，故可以满足用户的各种要求.各机组独立工作，不受其它机组数据的约束，为专业人员的现场调试、试验、检修提供方便。安全保护系统：机组保护功能设置完备、合理。系统设置了高低压保护、冷冻冷却水流量保护、过流、过载、缺相、欠过压、相序保护等，从而确保机组正常工作。一流的零部件，加上优化的系统设计，造就了的过硬品质，为实现您的需求而不断追求完美。四、企业简介河北博纳德能源科技有限公司（Hebei BONADE Energy Science&Technology CO.,LTD）是专业从事地源热泵系统及纺织行业空调设备的研发、生产、销售、服务、设计、安装于一体的高科技企业，属河北省重点项目。公司成立于2009年5月14日，注册资本1000万元人民币，占地127.6亩，一期项目投资1.1亿人民币。公司位于河北省晋州市纺织工业园区，南邻307国道2.5公里，北临石黄高速1.5公里，石（家庄）-德（州）铁路穿城而过，距石家庄国际机场70公里，距北京首都机场及天津新港300公里，交通四通八达，非常便利。公司技术力量雄厚、研发能力强，现有各类中高级技术人员40多人，中级技术职工200人，拥有国内外最先进的、成熟的地源热能利用技术。公司先后与德国纽伦堡博纳德地源热泵研发机构、德国西门子公司等精诚合作，引进国外先进技术，不断推出高性价比的系统节能解决方案。同时有河北工业大学、天津大学等大专院校（所）的理论和技术支持，并在公司设工作站。公司拥有合肥通用所设计承建的国家级大型水源热泵测试实验中心及二级机电设备安装资质，已成为国内最大的地源热泵系统、射流式大空间节能空调、风机盘管、新风机组及防治行业空调设备的研发和生产基地。公司业已成为中国可再生能源学会地源热泵专业组成员、中国制冷学会会员单位、中国空调协会会员单位、国内水源热泵系统及纺织行业空调设备的研发和生产基地。博纳德能源科技有限公司生产的“博纳德”牌中央空调曾荣获 “中国空调制冷设备信得过产品”、“制冷设备推荐产品”、“消费者信得过产品”等多项殊荣；新研发的热回收机组是全国首家生产热回收机组厂家并获得专利，博纳德能源科技有限公司研发生产的恒温恒湿柜式空调机，恒温恒湿空气处理机组等可广泛应用于对洁净，温湿度等有严格要求的场所，创出行业的高效洁净、环保先锋。 省市领导关心最多的企业之一（河北省新能源示范企业）国际一流的办公环境（占地3000平米，五层高标准信息化办公设施）先进的制造系统一期占地10000平米，包括国家级水冷测试中心一个，涡旋机组装流水线1条，螺杆机组装流水线2条。（二期待建30000平米）一期工厂具备国际化生产水平，年生产值能力达5亿元规模。广泛的外部技术交流与合作同国际主流压缩机、控制器及原器件品牌建立战略合作伙伴关系，同时，成为河北工业大学机械工厂博士后科研流动站。公司历程及殊荣 2009年5月，河北博纳德能源科技有限公司成立2009年8月，公司项目被评为河北省重点项目2010年4月，获2010年河北省转型发展方式重点项目2010年4月，生产基地奠基2010年6月，荣获安全生产许可证2010年8月，产学研协调发展，成为河北工业大学机械工程博士后科研流动站2011年1月，荣获国家机电设备安装工程专业承包二级资质2011年5月，获得节能减排河北重点项目2011年11月，成为中国制冷空调工业协会会员单位2012年1月，荣获重质量守信誉市场畅销品牌产品系列1、“博纳德”系列水冷螺杆式冷水机采用最先进的5:6高效能螺杆压缩机，有43种规格，制冷范围：945802923400Kcal/h。采用微电脑控制系统，实现多段或无段能量调节，达到高效节能，运行平稳，经久耐用的效果，适用于各种场所的中央空调。此类机型还可根据用户的需要，增设热回收器，将散至大气中的“废热”回收，为用户提供5060的热水，而使其更加适用于宾馆、酒店、宿舍及为工厂生产提供冷冻水，为旅客、工人生活等提供生活热水。2、“博纳德”系列地源热泵机组采用翅片盘管式空气热交换器，不需要冷却水系统，在通风良好的地方便可使用，不需要配置冷却水泵、冷却塔等辅助设备，而且无须设置机房，大大节省了工程材料和安装费用，由于其不占机房空间，而使本来规划作为空调机房的空间产生了其它方面的商业效益！在冬季还可以为室内提供舒适的暧气，为防止室外温度过低，影响热泵机组工作，本公司还为热泵机组专门设计制造加热器，以解决室外环境温度过低带来的问题。3、“博纳德”系列涡旋式冷水机为大型建筑空调环境而设计的新型产品由单元式模块机组成，制冷范围由216万大卡626万大卡，每个单元模块机可实现独立启停或联合集中式电脑系统控制，可接驳楼宇管理系统进行遥控，还可经MODEM连至因特网实行远程监控。4、“博纳德”系列水源热泵机组,是新型节能的环保产品，根据不同地区需求的特点，将地下取之不尽， 用之不竭的难于利用的低位能转变成可以利用的高位能，在夏天实现制冷，冬天实现供暧，还可以巧妙加入热回收器将部分热量加以利用，为生产、生活供应热水。不仅节省能源，还减少了设备的投资。我司具备成熟的工程安装技术，在抽取地下水或将管道直接埋于地下恒温层，积累了相当数量的技术数据。我司还针对中国大陆地域水体差异大的特点,设计出适用于缺水地区的地埋管循环技术和适用于水源丰富地区的地下水循环技术。5、风机盘管：风机盘管机组有吊顶暗装、立式明装、吊顶明装、立式明装四大系列300种型号供客户选择，风量从180m3/h到2520m3/h（高速档），客户根据要求可选择高静压型的机组；设计和制造灵活性高，可以根据客户的要求定做。该产品不仅设计严谨，制造精心；款式新颖，结构先进；性能高效，噪音低，耗电少，安全可靠，而且维修安装方便。6、变风量空调机组：为确保空气处理机组的使用要求，我司将提供“博纳德”空气处理机组。该系列产品由 “博纳德能源科技有限公司”独立生产。至今，已在我国各地数千个项目中得到广泛应用。BCAC空气处理机组，结构独特、设计合理、性能卓越，深受用户好评。生产能力公司年产大型商用热泵机组、户式空调机组6000台套以上，可供暖1000万平方米以上，该产品电、热能效比达到1:5.4，超过国家一级节能指标，并实现污染物零排放，取暖费用可降低25%30%，被列入政府采购名录。依托省会较好的浅层地热能、工业余热、电厂循环水余热、污水能等资源优势，可有针对性地实施地源热泵供暖改造，充分利用可再生能源代替燃煤，达到良好的节能减排效果。目前，此项技术已在北京、天津、唐山等地得到广泛应用，在石家庄金正缔景城、省建设厅办公楼、省建科院建筑科技研发中心等工程也已成功应用，是省会改造供热体系、促进节能减排的有效途径。质量保证公司始终将产品质量放在第一位，成立了检测中心，拥有水源热泵机组的全套检测设备，定期对生产设备进行检测，确保设备处于良好的性能状态，保证了产品质量。并拥有一支高素质的质量检测队伍，保证了从原材料进厂到后期服务的全程质量监控。企业文化博众家之长 纳四海贤士 德行于天下企业理念：节能减排 科技领先 尊重诚信用人理念：尊重 培养 发展管理理念：权利自下而上 责任自上而下工作理念：快乐工作 快乐生活广告理念：博纳德节能空调系统服务理念：客户满意 细节服务产品国际化公司在进一步扩大国内市场的同时，积极开拓国外空调市场，公司领导先后多次去国外参观、考察国外空调市场，并签订产品加工及销售协议。在2011年博纳德营销战略合作峰会上由德方总部代表约翰纳斯先生与我方签订了中德2012年技术合作协议。面对未来，公司将以