地源热泵培训资料PPT课件

。地源热泵系统2011年4月，地源热泵概述两个地源热泵来自三个热泵工作原理四个地源热泵组成五个地源热泵优点六个地源热泵特点七个地源热泵分类八个地源热泵地换热器类型和埋管九个地源热泵应用方法十个常见问题十个地源热泵系统设计经验总结讨论，地源热泵概述地源热泵是一种利用浅层地能供热制冷的新型能源利用技术。这是热泵之一。热泵是一种利用卡诺循环和逆卡诺循环原理传递冷能和热能的装置。地源热泵通常是指将热量或冷能从地下土壤转移到需要的地方的装置。通常，热泵用于空调和制冷或制热。地源热泵还利用了地下土壤巨大的热量和冷量。在冬天，地源热将热量从地下土壤传递到建筑物，而在夏天，地下冷能传递到建筑物，每年形成一个冷热循环。“地源热泵”的概念起源于1912年的瑞士专家，该技术起源于英国和美国。北欧国家主要集中于冬季供暖，而美国则集中于冬季和夏季的联合供应。由于美国的气候条件与中国非常相似，研究美国地源热泵的应用对中国地源热泵的发展具有重要意义。三个热泵的工作原理是一种自然现象。正如水从高到低流动一样，热总是从高温流向低温。然而，人们可以创造机器，就像水从一个低的地方升到一个高的地方，并使用水泵，热泵可以用来泵热量从低温到高温。因此，热泵实际上是一种热提升装置，其本身消耗部分能量，挖掘储存在环境介质中的能量，并提高温度水平以供利用，而整个热泵装置所消耗的功仅是所供应的热的三分之一或更少，这也是热泵的节能特征。地源热泵的工作原理，是一种地热利用形式，是利用低水平的热泵来获得高水平的热能。热泵机组是制冷机的逆循环，制冷模式1:在制冷状态下，地源热泵机组中的压缩机对制冷剂做功，使其经历汽液转换的循环。通过蒸发器中制冷剂的蒸发，风机盘管单元循环携带的热量被吸收到制冷剂中，并且在制冷剂循环的同时，通过冷凝器中制冷剂的冷凝，制冷剂携带的热量被水路循环吸收，并且最终通过水路循环被转移到地表水、地下水或土壤中。在室内热量不断向地下传递的过程中，房间以低于13的冷空气形式被风机盘管冷却。在加热模式：中，压缩机对制冷剂做功，并通过换向阀反转制冷剂的流动方向。地表水、地下水或土壤中的热量被地下水道循环吸收，水道循环中的热量通过冷凝器中制冷剂的蒸发被吸收到制冷剂中，制冷剂携带的热量在制冷剂循环时通过蒸发器中制冷剂的冷凝被风机盘管单元循环吸收。在地下热量不断向室内传递的过程中，室内供暖是以35以上的热风形式进行的。地源热泵机组的组成热泵和制冷的原理以及系统设备的组成和功能是相同的。蒸汽压缩热泵(制冷)系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器和节流阀组成。压缩机是热泵(制冷)系统的核心，起着将循环工质从低温低压压缩输送到高温高压的作用。蒸发器是一种输出冷能的装置。其功能是蒸发流经节流阀的制冷剂液体，吸收被冷却物体的热量，达到制冷的目的。四地如此地源热泵系统由三部分组成(如下图所示):室外地能换热系统、地源热泵机组和室内采暖空调末端系统。地源热泵主要有两种类型：水-水型或水-气型。热量通过水或空气热交换介质在三个系统之间传递，地源热泵与地能之间的热交换介质是水，建筑采暖空调末端的热交换介质可以是水或空气。高效、节能、稳定可靠的地能或地表浅层地热资源的温度常年相对稳定。土壤和空气之间的温差一般为17度。冬季高于环境空气温度，夏季低于环境空气温度。它是一种很好的热泵热源和空调冷源。这种温度特性使地源热泵比传统空调系统效率提高40% 60%，从而节能40% 50%。一般来说，地源热泵消耗1千瓦的能量，用户可以获得5千瓦以上的热量或4千瓦以上的冷量，所以我们称之为节能空调系统。地源热泵的优点如下：1 .无环境污染的地源热泵污染物排放量相当于空气源热泵减少40%以上，电加热减少70%以上，实现真正的节能减排。3.一台带有多个地源热泵系统的机器可以提供供暖、制冷和家用热水。一台机器有多种功能。一套系统可以替代原有的两套锅炉和空调设备或系统。4.与常规系统相比，维护成本低的地源热泵系统具有更少的活动部件，从而减少了维护。该系统安装在室内，不暴露在风雨中，而且不受损坏，更加可靠，使用寿命更长。GSHP长寿命埋地管道为聚乙烯和聚丙烯塑料管，使用寿命50年。使用寿命比普通空调长35年。6.不需要冷却塔、锅炉房等设备来节省空间，从而节省冷却塔占用的宝贵面积，产生额外的经济效益，改善环境的外部形象。地源热泵属于可再生能源利用技术。它是一个供暖和空调系统，利用地球表面的浅层地热资源(深度通常不到400米)作为冷热源进行能量转换。地表浅层地热资源可称为地热能，是指通过吸收太阳能和地热能储存在地表土壤、地下水或河流湖泊中的低温热能。地球表面的浅层是一个巨大的太阳能收集器，收集了47%的太阳能，是人类每年使用能量的500多倍。它不受地区或资源的限制。它非常普遍，无处不在。这种储存在地球表面浅层的几乎无限的可再生能源使地球能源成为一种清洁的可再生能源。六个地源热泵特性，2。地下能源或浅层地热资源的温度全年相对稳定，是一项经济有效的节能技术。冬季高于环境空气温度，夏季低于环境空气温度。它是一种很好的热泵热源和空调冷源。这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统的效率提高40%，从而节约了约40%的能源和运行成本。此外，恒定的地能温度使热泵机组的运行更加可靠和稳定，也保证了系统的效率和经济性。根据美国环保署的估计，设计和安装良好的地源热泵平均可以为用户节省30 40%的供暖、制冷和空调运行费用。与空气源热泵相比，具有显著环境效益的源热泵污染物排放量相当于减少40%以上，与电加热相比，相当于减少70%以上。如果结合其他节能措施，节能减排将更加明显。虽然也使用制冷剂，但与常规相比，填充量减少了25%地源热泵系统可用于供暖、空调和生活热水。一台机器可以有多种用途。一个系统可以取代原来的两套锅炉和空调设备或系统。可应用于酒店、商场、办公楼、学校等建筑，更适用于别墅的供暖和空调。此外，该装置使用寿命长，超过15年。该装置结构紧凑，节省空间。维护成本低；高度自动控制，无人值守。当然，像其他任何东西一样，GSHP并不完美。例如，它的应用将受到不同地区、不同用户和国家的能源政策和燃料价格的影响。一次性投资和运营成本因用户而异。地下水的使用将受到当地地下水资源的限制。事实上，源热泵不需要开采地下水，并且所有使用的地下水都可以再充，而不会污染水质。与空气源热泵相比，地源热泵具有很多优点：年温度波动小。冬季温度高于气温，夏季温度低于气温。因此，地源热泵的制热制冷系数比空气源热泵高，一般高于40%，从而节能和节约成本约40%。冬季运行不需要除霜，减少了结霜和除霜的损失。地源具有更好的储能功能。地源热泵的分类根据室外换热方式，地源可分为三种类型：1。地表水系统2。土壤掩埋线圈系统3。地下水系统，1。地表水系统地表水地源热泵系统。潜在水面下由多根平行塑料管组成的地下水换热器取代了地下换热器。与地源热泵一样，它们与建筑物相连。一般来说，只要地表水在冬天不结冰，它就可以用作低温热源。我国地表水资源丰富，可作为热泵的低温热源，取得较好的经济效益。地表水是比室外空气温度更高的热源，没有霜冻问题，冬季温度相对稳定。使用地表水作为热泵的低温热源时，应附带取水和水处理设施，如清除浮游生物和垃圾，防止沉淀物进入系统，影响换热设备的传热效率或堵塞系统，并考虑设备和管道系统的腐蚀。土壤是热泵良好的低温热源。通过水流和太阳辐射热的作用，大量热能储存在土壤表层。土壤温度变化不大，有一定的蓄热作用。热泵可以从土壤表面吸收热量，土壤的连续热吸收率(能量密度)为20-40W/m2，一般约为25W/m2。土壤的主要优点是：(1)温度稳定，年波动小，冬季土壤温度比空气高，热泵制热系数较高；(2)土壤的传热盘管埋在地下，热泵运行时不需要通过风机或水泵收集热量，不会产生噪音，换热器不需要除霜；(3)土壤可以储存能量。八个地源热泵的地下换热器形式和埋管以及土壤换热器是地源热泵机组设计的关键。地热土壤换热器有多种形式，如水平埋管和垂直埋管。这两种埋地管道有各自的特点和应用环境。垂直埋管在我国的应用，显示了其节省土地面积：和良好的换热性能的优势。它可以安装在建筑地基、道路、绿地、广场、操场等下面。而不影响上部的使用功能。甚至可以在建筑桩基中安装埋管，以充分利用可用的土地面积。垂直埋管材料和深埋管材料优选塑料管，因为与金属管相比，塑料管具有耐腐蚀、易加工、传热性能满足换热要求、价格低廉等优点。可用的管道包括高密度聚乙烯管(聚乙烯管)，铝塑复合管埋管间距一般在5-6m以上，应综合考虑当地地质和土壤传热。竖直埋管换热器的回填和灵敏竖直埋管换热器的形成是从地面向下钻至预期深度，然后将预制好的U形管放入孔中，然后在孔中回填不同的材料。地下换热器由所有的U形管与地面附近的水平集水管和配水管并联而成。根据不同的地质结构，回填材料可以是浇注混凝土、砂石散装材料或土壤。材料的选择应考虑项目成本、传热性能和施工便利性等因素。与实际测试相比，现浇混凝土具有最好的换热性能，但造价昂贵，施工困难，但可以与建筑物的桩基一起施工。垂直埋管换热器的传热衰减垂直埋管换热器中循环水的温度不断变化。夏季制冷时，由于蓄热和地温的增加，机组运行时水温不断上升，停机时水温下降。当建筑物获得最大热量时，水温上升到最高点。冬天，当供暖条件运行时，情况正好相反。随着吸收热量的地面温度下降，当建筑物损失最多热量时，热交换器中的水温达到最低点。对于浅埋管道尤其严重。设计时，应首先设定换热器埋管中循环水的最高温度和最低温度。同时，由于埋管换热器表面结垢的影响，设计时应考虑衰减，并通过经济比较设定值选择最佳状态点。串联或并联地下换热器中流体流动的回路形式是串联和并联的。串联系统管径较大，管道成本较高，长度的压降特性限制了系统容量。平行系统的管道直径更小，管道成本更低，并且通常安排在同一程序中。当各并联回路之间的流量平衡时，其换热量相同，其压降特性有利于提高系统容量。因此，实际工程一般采用并联和同一个程序。结合上述情况，通常采用单个U形管并联在同一通道的换热器。一般来说，一旦热交换器埋在地下，几乎不可能修理或更换它，这要求埋管的化学性质稳定和耐腐蚀。传统空调系统中使用的金属管道在这方面存在严重缺陷，需要埋在地下的管道数量很大，因此价格较低的管道应优先考虑。因此，塑料管通常用于地源热泵系统。目前，最常用的是聚乙烯和聚丁烯管。它们可以弯曲或热熔形成更坚固的形状，可以使用50多年。然而，聚氯乙烯管道不容易弯曲，接头处耐压性差，这可能容易导致泄漏。因此，不推荐用于地下埋管系统。为了确定管道直径，在实际工程中必须满足两个要求：(1)管道必须达到足以保持最小传输功率；(2)管道应足够小，以保持管道中的湍流，从而确保流体和管道内壁之间的热传递。显然，上述两个要求是矛盾的，需要综合考虑。平行回路一般采用小管径，收集管采用大管径，地下换热器埋管一般管径为20毫米、25毫米、32毫米、40毫米和50毫米，管内流速控制在1.22米/秒以下，管径较大的管道，管内流速控制在2.44米/秒以下，或各管段压力损失一般控制在4 mH2O/100米当量长度以下。7确定国外竖井的数量和间距。井深大多为50 100 m，设计者可在此范围内选择井深h，并对计算结果进行调整。如果计算器可采用等效长度法将局部阻力部分转化为等效长度，不同直径管段的总等效长度可通过将等效长度与管道的实际长度相加得到，然后将不同流量、不同直径管段的压降乘以每100米管道的压降，再将所有管段的压降相加得到总阻力。为了确定水泵的扬程，应根据上述最不利回路的管道压力损失以及热泵机组、平衡阀和其他设备部件的压力损失计算，考虑一定的安全裕度。根据总系统流量和泵头，选择满足要求的泵的类型和数量。其他类似于常规空调系统，有必要将膨胀罐或膨胀罐、排气阀和其他附件设计在封闭循环系统上方的最高点(一般为1米)。地源热泵的应用模式从应用建筑对象上可分为民用和商用两种，从冷热输送方