浅层地热及能的综合利用技术

1、浅层地热及能的综合利用技术教学大纲课程编号：035039课程类别：公共选修课学 时：20学 分：考核方式：论文 浅层地热能及利用技术能源概述及浅层地热能浅层地热能利用技术在建筑能源系统中的应用夏热冬冷地区应用方式工程案例分析基本信息主要内容教材、参考书目 教材 马最良，地源热泵系统设计与应用(第2版)，机械工业出版社。 主要参考书 王淑娟，可再生能源及其利用技术，清华出版社。 薛一冰，可再生能源建筑应用技术，建工出版社。 付祥钊，可再生能源在建筑中的应用，2009.6,建工出版社。 徐 伟，中国地源热泵发展研究报告，2013，建工出版社。 地源热泵工程系统设计规范，GB50366-2005-2

2、009，2009年，中国建工出版社。 浅层地热能及利用技术 能源的基本概念1.2 我国能源结构及能源发展战略1.3 建筑节能与可再生能源应用 浅层地热能应用 1 能源概述及浅层地热能浅层地热能及利用技术 能源的基本概念 一次能源 一次能源是指自然界中以原有形式存在的、未经加工转换的能量资源。又称天然能源。 一次能源包括化石燃料（如原煤、石油、天然气等）、核燃料、生物质能、水能、风能、太阳能、地热能、海洋能、潮汐能等。 一次能源又分为可再生能源和不可再生能源，前者是可重复产生的天然能源，如太阳能、风能、水能、生物质能等，这些能源均来自太阳；后者主要是各类化石燃料、核燃料。浅层地热能及利用技术1

3、能源概述及浅层地热能 二次能源 二次能源指由一次能源经过加工转换以后得到的能源，包括电能、热能、汽油、柴油、液化石油气和氢能等。 二次能源又可以分为“过程性能源”和“含能体能源”，电能是应用最广的过程性能源，而汽油和柴油是目前应用最广的含能体能源。 二次能源和一次能源不同，它不是直接取自自然界，只能由一次能源加工转换以后得到，因此严格的说它不是“能源”，而应称之为“二次能”。浅层地热能及利用技术1 能源概述及浅层地热能 化石能源 化石能源是一种碳氢化合物或其衍生物。它由古代生物的化石沉积而来，是一次能源，包括煤、石油、天然气。 化石能源是人类必不可少的燃料，目前仍是全球消耗的最主要能源。 化石

4、能源，使用过程中会产生一些污染气体及大量的温室气体CO2, 威胁全球生态。 化石能源是不可再生能源。浅层地热能及利用技术1 能源概述及浅层地热能 清洁能源 清洁能源指对环境友好，排放少，污染程度小的能源。 清洁能源的定义：对能源清洁、高效、系统化应用的技术体系。清洁能源不是对能源的简单分类，而是指能源利用的技术体系；清洁能源不但强调清洁性同时也强调经济性；清洁能源的清洁性指的是符合一定的排放标准。 可再生能源属于清洁能源。 不可再生能源中，低污染化石能源（如天然气）和利用清洁能源技术处理过的化石能源，如洁净煤、洁净油等属于清洁能源。 核能是清洁能源，但目前尚不能保证核电的绝对安全。 浅层地热能

5、及利用技术1 能源概述及浅层地热能 可再生能源 特征是消耗后可得到恢复补充，属于一次能源和清洁能源，主要包括生物质能、水能、风能、太阳能、地热能、海洋能、潮汐能等。 生物质能：是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态及气态燃料，如生物乙醇、秸秆、沼气等。 水能：是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。广义上包括河流、潮汐、波浪、海流，其主要应用是水力发电。思考题：有热能可利用么？ 浅层地热能及利用技术1 能源概述及浅层地热能 风能：地球表面空气流动所产生的动能，主要应用为风力发电。 太阳能：主要应用方

6、式为： （1）光热转换，如太阳能热水器、太阳能供暖； （2）光电转换，如光伏发电。 地热能：按深度分有浅层地热能（地下几十几百米深，太阳能为主，地热流为辅）和深层地热能（地壳表面5000米内，地心热）；按温度分有低温地热能（150 )。 思考题：空气能是可再生能源么 ？ 浅层地热能及利用技术1 能源概述及浅层地热能 能源的品位 能源作功能力的定性表述，反映了能源质量高低。 作功能力强的能源被称之为高品位能源，反之称为低品位能源。 机械能、电能可以完全转变为功，是高品位能源。 热能只有部分作功能力，同一种类而不同状态的热能其品位是不同的，如高温高压水蒸气的品位比低温低压水蒸气高。 接近环境状态的

7、热能是低品位能源。 浅层地热能及利用技术1 能源概述及浅层地热能 温室气体（GHG ） 指任何会吸收和释放红外线辐射并存在大气中的气体。 京都议定书中规定控制的6种温室气体为：二氧化碳（CO）、甲烷（CH）、氧化亚氮（NO）、氢氟碳化合物（HFCs） 、全氟碳化合物（PFCs）、六氟化硫（SF6）。 总的温室效应中二氧化碳的作用约占一半，其余为以上各种微量气体的作用。 美国环境保护署认定，二氧化碳等温室气体是空气污染物，人类大规模排放温室气体足以引发全球变暖。 矿物质燃料燃烧是二氧化碳增加的主要因素。浅层地热能及利用技术1 能源概述及浅层地热能 我国能源结构及能源发展战略 我国的能源结构 浅层

8、地热能及利用技术1 能源概述及浅层地热能 2015年我国能源结构调整目标 浅层地热能及利用技术1 能源概述及浅层地热能 我国能源发展战略 2014年底，国务院颁布的能源发展战略行动计划2014-2020指出，我国优化能源结构的路径是：降低煤炭消费比重，提高天然气消费比重，大力发展风电、太阳能、地热能等可再生能源，安全发展核电。 到2020年，非化石能源占一次能源消费比重达到15%；天然气比重达到10%以上；煤炭消费比重控制在62%以内；石油比重为剩下的13%。 浅层地热能及利用技术1 能源概述及浅层地热能 我国能源发展战略 2014年底，国务院颁布的能源发展战略行动计划2014-2020指出，

9、我国优化能源结构的路径是：降低煤炭消费比重，提高天然气消费比重，大力发展风电、太阳能、地热能等可再生能源，安全发展核电。 到2020年，非化石能源占一次能源消费比重达到15%；天然气比重达到10%以上；煤炭消费比重控制在62%以内；石油比重为剩下的13%。 浅层地热能及利用技术1 能源概述及浅层地热能 我国能耗消费结构及比例 我国的能源生产、能源消费均位居世界前列，目前消费总量基本位居世界第一。 中国的能源消费主要用于：工业生产（35%）、交通运输（2030%）、建筑行业（包括建造、运行）（27-30%）。 建筑能耗，暖通空调能耗占建筑能耗的比例65-70%。 浅层地热能及利用技术1 能源概述

10、及浅层地热能 建筑节能与可再生能源应用 建筑节能 关于建筑节能：国际上，经历了三个阶段： 第一阶段：在建筑中节约能源，在我国称为建筑节能。 第二阶段：在建筑中保持能源，减少建筑中的能源散失。 第三阶段：在建筑中提高能源利用效率，既以积极主动的策略节省能源消耗，提高能源利用效率。 关于节能建筑 公共建筑节能设计标准 居住建筑节能设计标准 浅层地热能及利用技术1 能源概述及浅层地热能 可再生能源在建筑中的应用 太阳能：光热、光伏应用 地热能：主要是浅层地热能，主要是通过热泵技术采集利用。 浅层地热能，广义上，包括： 地下岩土（土壤）、地下水、地表水、污水等。 浅层地热能及利用技术1 能源概述及浅层

11、地热能1.4 浅层地热能 地质构造与地温分布 1 浅层地热能基本概念浅层地热能及利用技术内核外核地幔地壳上地幔0km6400km5100km2885km5km6000-8000 4000-5000 3000 1000 600 地幔地核 1 浅层地热能基本概念浅层地热能及利用技术太阳辐射地球大气云层大气云层散射34%吸收19%直射地面47%地面反射13%射向地球射量10%60%地壳表面一年全球获太阳能21kJ一年地球表面散逸的热量16kJ太阳辐射与大地热流太阳能地热能共同作用区浅层地热资源15m0m200m变温层恒温层浅层地热能 在太阳能照射和地心热产生的大地热流的综合作用下，存在在地壳下近表层

12、数百米内的恒温带中的土壤、砂岩和地下水里的低温地热能。 浅层地能（热）不是传统概念的深层地热，它不属于地心热的范畴，是太阳能的另一种表现形式，广泛的存在于大地表层恒温带中，温度略高于当地年平均气温，一般在10-25 。 变温层：温度受太阳能影响，随季节、昼夜变化。 1 浅层地热能基本概念浅层地热能及利用技术 恒温层：受太阳能和大地热流的综合作用，地球内热与上层变温带的影响达到平衡，温度基本不变。该层地温与当年平均气温大致相当，四季基本恒温（25），北方：155；南方205。全国各地恒温带温差一般78，深度在数百米以内（通常200米内）。 浅层地热能属于可再生能源。 浅层地热能是低品位能源。 思

13、考题：如何利用温度较低的浅层地热能？ 1 浅层地热能基本概念浅层地热能及利用技术 热泵技术及原理2.2 浅层地热能利用方式 2 浅层地热能利用技术浅层地热能及利用技术 土壤源热能系统3.2 地下水源热泵系统3.3 地表水源热泵系统3.4 海水源热泵系统 污水源热泵系统 3 在建筑能源系统应用浅层地热能及利用技术3.1 土壤源热泵系统 定义 中国：地源热泵工程技术规范GB50366-2009：以岩土体、地下水、地表水或地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统，根据地热能交换系统的形式不同，分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统、地表水地源热泵系统。 美

14、国：ASHHRAE定义：地源热泵系统是一种用土壤、地下水、地表水作为热源和热汇的热泵系统，可分为土壤源耦合式系统、地下水热泵系统、地表水热泵系统。浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用 地埋管地源热泵系统 系统组成及原理 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用建筑物内系统热泵机组系统地下换热系统蒸发器冷凝器压缩机地埋管地下岩土地源循环泵空调循环泵 带辅助散热 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用建筑物内系统热泵机组系统地下换热系统蒸发器冷凝器压缩机地埋管地下岩土地源循环泵空调循环泵辅助散热系统冷却塔 带热回收系统 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用建筑物内系统热泵机组系统

15、地下换热系统蒸发器冷凝器压缩机地埋管地下岩土地源循环泵空调循环泵热回收系统热水箱水-水换热器热水泵自来水3.1.3 地下换热系统（1） 地埋管换热器的环路形式 水平埋管浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用单层双层双层3排垂直排圈水平排圈水平螺旋埋深浅。占地面积大。 垂直埋管浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用垂直单U垂直螺旋垂直套管埋深大。占地面积小，广泛采用。垂直双U 垂直U型埋管浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用垂直单U130膨润土+细砂混合浆de25钻孔平面地平地平回填土人工夯实细砂垫层de25水平管de25U型管钻孔孔壁膨润土+细砂混合浆U型弯头de25水平管de2

16、5U型管 U型为PE管，有de25,de32单井换热量相对较小，节省管材 垂直U型埋管浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用垂直双U150膨润土+细砂混合浆de25钻孔平面地平地平回填土人工夯实细砂垫层de32水平管de25U型管钻孔孔壁膨润土+细砂混合浆U型弯头de32水平管de25U型管 U型为PE管，有de25,de32单井换热量相对较大，耗费管材3.1.3 地埋管换热器传热模型 地埋管换热器传热模型较为复杂，影响因素包括岩土沿管长方向的热物性变化、换热器周围发生相变的可能性、回填料的性能、地下水渗流等，目前国内外已提出传热模型30多种，模型的关键是求解地下岩土温度场的动态变化，理论

17、基础有3种：线热源模型、圆柱热源模型、能量平衡模型。3.1.4 地埋管方式 按建筑冷负荷埋管：根据建筑总冷负荷确定埋管总长度或钻孔数量，夏季向地下排热，冬季从地下取热，不设辅助散热，一般适合于冷负荷与热负荷接近的地区。浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用 按冷负荷埋管，不设辅助散热 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用建筑物内系统热泵机组系统地下换热系统蒸发器冷凝器压缩机地埋管地下岩土地源循环泵空调循环泵 按建筑热负荷埋管：根据建筑总热负荷确定埋管总长度或钻孔数量，冬季从地下取热，夏季向地下排热，夏季冷量不足部分，一般设辅助散热，或设单冷机组调峰，系统一般为地埋管+辅助散热的混合式

18、系统，一般适合于冷负荷大于热负荷的地区。 常用的辅助散热方式：闭式冷却塔、开式冷却塔+板换、开式冷却塔、热回收等。 冷却塔的作用：利用室外空气冷却水，既通过空气和水接触进行热湿交换，冷却水温受当地湿球温度的限制，一般比当地湿球温度高1-2 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用风机闭式冷却塔开式冷却塔板换+开式塔风机风机水-水板换一次泵一次泵进风进风排风排风排风进风进风喷嘴喷嘴填料填料填料进风 辅助散热基本原理 按热负荷埋管，带辅助散热 闭式塔 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用建筑物内系统热泵机组系统地下换热系统蒸发器冷凝器压缩机地埋管地

19、下岩土地源循环泵空调循环泵辅助散热系统冷却塔 按热负荷埋管，带辅助散热 辅助散热：板换+开式塔 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用建筑物内系统热泵机组系统地下换热系统蒸发器冷凝器压缩机地埋管地下岩土地源循环泵空调循环泵辅助散热系统冷却塔水-水板换 按热负荷埋管，带辅助散热 辅助散热：开式塔 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用建筑物内系统热泵机组系统地下换热系统地埋管地下岩土地源循环泵空调循环泵开式塔蒸发器冷凝器压缩机 带热回收系统 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用建筑物内系统热泵机组系统地下换热系统蒸发器冷凝器压缩机地埋管地下岩土地源循环泵空调循环泵热回收系统热水箱水

20、-水换热器热水泵自来水问题：是否换需要冷却塔辅助散热？3.1.5 地埋管的布置 埋管形式：水平；垂直：单Ude25、32；双Ude25、32等。 埋管深度：一般60-150m。； 埋管间距：一般3-6m。 分区埋管：分区埋管，并与热泵机组对应，部分负荷时，停掉一台机组时，可切换地埋管区域，有利于地下换热，有利于地下热平衡，有利于系统高效运行。 地埋管流速：保持紊流流态，单U不小于0.6m/s,双U不小于。浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用地埋管布置浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用地埋管检查井检查井水平管供水回水分水器集水器地埋管水平管水平集管供水水平集管回水3.1.6 监测井

21、 作用：监测地下温度场的变化，指导运行策略。 布置 专用监测井：用于地下温度场监测，不参与系统换热。 工作井监测：用工作井替代专用监测井。浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用监测井10000平米项目不低于2个，一般布置对角线交叉点上浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用监测井传感器布置15m25m30m30m地坪地坪传感器传感器问题：多大间距合适？3.1.7 岩土热响应试验 测试内容 地质状况：岩土柱状图 岩土初始温度 岩土热物性参数：导热系数、热扩散系数、钻孔内热阻。 测试方法：恒热流法 是工程设计的基本依据 工程设计应与热响应试验结果一致。 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统

22、应用恒温水箱水泵流量计温度计U型管回填料浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用柱状图0m20m70m100m地坪粘土50m砂砾砂岩花岗岩岩3.2 地下水源热泵系统3.2.1 系统原理及分类 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用热源井建筑物内系统热泵机组系统地下水换热系统除砂器空调循环泵蒸发器冷凝器压缩机回灌井直接式系统：地下水直接进机组,水质好，水量充足，水温稳定 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用热源井建筑物内系统热泵机组系统地下水换热系统除砂器空调循环泵蒸发器冷凝器压缩机回灌井间式系统：地下水间直进机组，水质差。板换循环泵思考题：需要设冷却塔辅助散热么3.2.2 地下水利

23、用条件及要求 条件：通过水文地质勘察，确认有地下水，且： 水质：钙、镁离子含量低、酸碱度适宜。 水量：水量充足、稳定。 温度：温度一般宜高于6 。（思考题：为什么？） 要求 政策允许：需水资源管理机构批准，避免过度开采。 回灌：应有可靠地的回灌措施，地源热泵规范规定：必须采取可靠地回灌措施确保置换冷热量后的地下水全部回灌到相应取水层位，并不得对地下水资源造成污染。 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用 回灌井数量大于热源井，一般比例大于3:1。 回灌井与热源井宜可以交叉使用。 新技术：同井、同层回灌技术。 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用加压回水区密封区抽水区井室地面接热泵机组

24、接热泵机组地面井室加压回水区抽水区同一含水层3.2.3 应用方式 空调：夏季供冷，冬季供热。 供热：冬季集中供暖，是目前北方地区的热点 -无燃烧供暖： 地下水源热泵供暖系统 地埋管地源热泵供暖系统 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用3.3 地表水源热泵系统3.3.1 系统原理及分类 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用建筑物内系统热泵机组系统地表水换热系统除砂器空调泵蒸发器冷凝器压缩机地表水体开式系统水泵取水管排水管 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用建筑物内系统热泵机组系统地表水换热系统空调泵蒸发器冷凝器压缩机地表水体闭式系统水泵换热盘管取水管排水管 浅层地热能及利用技

25、术3 在建筑能源系统应用热源井建筑物内系统热泵机组系统地下水换热系统除砂器空调循环泵蒸发器冷凝器压缩机回灌井间式系统：地下水间直进机组，水质差。板换循环泵思考题：需要设冷却塔辅助散热么3.3.2 地表水源 三个基本要素是：温度、水质、水量。 温度特征：江、河、湖、水库等地表水体，可分为流动水体，如：江、河，静止滞留水体，如：水库、湖等。 流动水体：水扰动激烈，水体流动呈紊流状态，水体温度结构分布一致，水温分布特性均匀一致，没有分层现象，水体温度取决于上游水温，冬、夏季水温均由其季节温度决定。 滞留水体：水温分复杂，按照垂直温度结构，可分为三种类型：混合型、分层型、过渡型。 浅层地热能及利用技术

26、3 在建筑能源系统应用 混合型：也称等温型，水深一般在3米以内，水体温度梯度小，分布均匀，库底水温随水体表面温度而变，水温受气象条件影响大，库底层水温年较差可达15-24 ，水体与库底之间有明显的热量交换。一般夏季最热时，也是冷负荷最大时，水温也是最高时；冬季最冷时，也是热负荷最大时，水文也是最低时，不是水源热泵的理想选择。 分层型：即水体在垂直方向水温自然分层，分层现象取决于水深，与水体面积大小无关。水温分层由温水层、温跃层、温底层三部分组成。 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用 温水层：为水体优表面，受气温、太阳辐射、水面风的作用，温度较高，混合均匀； 温跃层：在温水层和温底层之间

27、，竖向温度梯度大； 底温层：在温跃层下面，温度梯度小。 水温分层主要在夏季及春秋过渡季节，冬季没有明显差别。 过渡型：介于混合型和分层型两者之间。 国内外大量实测资料证明：分层型地表水体水温分布的基本特征是水体中的等温面是水平面，可以不考虑水平方向的水温变化，重点考虑垂直方向的水温变化。 分层型、过渡型水体适合水源热泵系统。 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用 温水层：为水体表面（3米内），受气温、太阳辐射、水面风的作用，温度较高，混合均匀； 温跃层：在温水层和温底层之间，竖向温度梯度大； 底温层：在温跃层下面，温度梯度小。 水温分层主要在夏季及春秋过渡季节，冬季没有明显差别。 过渡型

28、：介于混合型和分层型两者之间。 国内外大量实测资料证明：分层型地表水体温度分布的基本特征是水体中等温面是水平面，可以不考虑水平方向的水温变化，重点考虑垂直方向的水温变化。 水深4-10m、水面不是很大的分层型水体具有明显的温度分层特性，是水源热泵的良好的选择。 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用 水质：水质是影响水源热泵系统运行的重要指标。由于水源热泵的技术发展，逐渐向水体水质适宜性方向发展，因此水质资料确定后，可以根据不同的水质情况选择系统方式和水源热泵机组。 水质要求 水质要求不满足时，应采取相应的水处理措施。 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用名称PH值CaO矿化度CL-

29、SO4-2Fe-2H2S含沙量允许值6.5-8.5200mg/L3g/L100mg/L200mg/L1mg/L0.5mg/L10mg/L 注意问题 氨氮离子对换热器铜管腐蚀较大。 藻类、微生物类的滋长会堵塞换热器，影响系统运行。水量 流动水体，一般可不考虑其水体水量，主要是去取水的的稳定性（丰水期、枯水期水位）；滞留水体，建筑的取热、排热带来的热堆积对水体容量的要求，主要是水体的面积和深度。 流动水体应计算3-4米以下的水容量，3米以上的水体由于和大气温度一致，不能作为地表示源热泵的低位冷热源。 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用 3.3.3 取水 取水 直接取水：水质较好、水温适宜时

30、，可采用。 间接取水：水质较差、水温适宜时，可采用。 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用水体水体取水头取水头水泵除砂器除砂器水泵水泵换热器 地源热泵技术规范要求 1 地表水源热泵系统应根据水质、水温、水位、水体面积及深度、环保要求等因素选择开式或闭式系统。对满足环保要求的地表水，当水量、水温、水质、水体深度等条件适宜时宜采用开式系统，否则应采用闭式系统。 2 对地表水体的影响，应限制在周平均最大温升小于等于1 ，周平均最大温降小于等于2 。 3 开式系统取水口，取排水应避免热短路，排水口应设在取水口的上游。浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用思考题 1、地表水源热泵与地埋管地源热

31、泵比较。 2、开式系统与闭式系统相比那个能效更高？ 3、水温过低（5 左右）于可以应用么？ 4、取水口离建筑较远，对系统的能效有影响么？ 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用3.4 海水源热泵系统3.4.1 海水源 巨大的可再生能源库：进入海水的太阳辐射能，小部分转换成海流动能，大部分以热能的形式储存在海水中，热容量（3996kJ/m3. ）远大于空气（1.28 kJ/m3. ）,是热泵的理想冷热源。 海水温度：海水的温度是空调技术应用的关键，水温在12 以下时，可以作为天然冷源直接利用，热泵技术供热时，一般不宜低于2 。我国黄海、渤海表层水温冬季一般在-110 左右，夏季一般在1020

32、 ，其海域条件更好。 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用 海水水质：用清洁度和盐度反映，清洁度按国家海水水质标准分类有清洁、较清洁、轻度污染、重度污染和严重污染五项指标；海水污染严重、盐度较大时，腐蚀性大，一般不宜直接进机组，一般采用钛板换热器。 海水水文条件：是海水源热泵设计的基础数据，包括水温、水质、潮汐、冰况等，应由海水水文报告提供。 海水处理：应进行过滤、杀菌祛藻处理，解决海水的防腐蚀、防生物附着、防藻、防垢等问题。 海水的取水：一般设海水井抽取海水，近海岸岩土体通常存在一些地质裂缝，岩土体内充满海水，水量充足。 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用3.4.2 系统分类及

33、原理 海水源热泵系统（SWHP)-直接式，机组采用钛换热器。 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用建筑物内系统热泵机组系统海水换热系统海水处理器空调泵蒸发器冷凝器压缩机海水取水井水泵除砂器海水排水 海水源热泵系统（SWHP)-间接式，常规机组。 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用建筑物内系统热泵机组系统海水换热系统海水处理器空调泵蒸发器冷凝器压缩机海水取水井水泵除砂器海水排水钛换热器水泵思考题：与直接式比较各自的优缺点。 深水冷源系统（DWSC） 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用建筑物内系统制冷系统海水换热系统海水处理器空调泵蒸发器冷凝器压缩机海水取水井水泵除砂器海水排

34、水钛换热器 工况1：海水直接供冷；工况2：制冷机供冷 SWHP-DWSC联合系统 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用建筑物内系统制冷系统海水换热系统海水处理器空调泵蒸发器冷凝器压缩机海水取水井水泵除砂器海水排水钛换热器 SWHP-DWSC夏季联合供冷3.5.1 污水源热泵系统 分类 原生污水：经过简单处理，仅处理掉颗粒较的大杂质和悬浮物，但没有达到国家排放标准的城市污水。由于冬季建筑物排放水温较高，因此冬季一般615 ，夏季一般22-26 。 中水或二级污水：指经污水处理厂处理后，并达到国家排放标准的污水，可直接排放水体，由于污水处理厂处理工艺后，污水温度有一定的升高，一般冬季可达6-

35、10 ，夏季可达22-26 。 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用 关键三要素 水量：污水量充足，是应用污水源热泵的关键之一。 水质：污水水质，原生污水较差，一般不宜直接进热泵机组，应设防阻机和中间换热器；中水或二级污水相对洁净，设防阻机后，一般可以直接进机组。 水温：国内大多数原生污水、中水或二级污水水温均适宜热泵机技术应用，但冬季温度不宜低于6 ，否则应加防冻液（如乙二醇）。 原生污水、中水或二级污水在满足三要素的情况下，是热泵技术应用的理想冷热源。 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用3.5.2 污水源热泵系统分类及原理 原生污水源热泵系统-间接式1 浅层地热能及利用技术3

36、 在建筑能源系统应用建筑物内系统热泵机组系统污水换热系统污水调节水池空调泵蒸发器冷凝器压缩机源生污水干渠重力流引水管退水防阻机防阻机：污水防阻机是保证系统正常运行的关键设备之一，其主要应用于过滤污水，用来实现原生污水源热泵系统的长期无堵塞运行。3.5.2 污水源热泵系统分类及原理 原生污水源热泵系统-间接式2 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用建筑物内系统热泵机组系统污水换热系统水泵空调泵蒸发器冷凝器压缩机源生污水干渠换热器优点：污水不进热泵机组不受污水水质，但换热效率相抵低生污水源热泵系统的长期无堵塞运行。水泵3.5.2 污水源热泵系统分类及原理 原生污水源热泵系统-直接式 浅层地热

37、能及利用技术3 在建筑能源系统应用建筑物内系统热泵机组系统污水换热系统污水调节水池空调泵蒸发器冷凝器压缩机源生污水干渠重力流引水管退水防阻机污水直接进热泵机组节省初投资，换热效率高，但近年部分项目反映，由于防阻机质量问题，导致系统不能运行。 二级或中水污水源热泵系统-直接式 浅层地热能及利用技术3 在建筑能源系统应用建筑物内系统热泵机组系统污水换热系统污水调节水池空调泵蒸发器冷凝器压缩机污水处理厂二级污水节流水池重力流引水管退水，排至附近水体或城市管网防阻机污水处理厂二级污水相对洁净，一般可直接进机组。污水处理厂一般距城市有一定距离，宜采用重力引水，以降低运行费用。退水直接排至城市管网，应考虑

38、原有管网的实际能力 热工气候分区4.2 负荷特点 应用形式 地下热平衡 注意问题 关于自控 4 在夏热冬冷地区的应用浅层地热能及利用技术4.1 气候划分公共建筑节能设计标准GB50189-2015，规定了城市的建筑热工设计分区： 浅层地热能及利用技术4 在夏热冬冷地区的应用浅层地热能及利用技术4 在夏热冬冷地区的应用4.2 负荷特点 负荷特点 安徽属于夏热冬冷地区，夏季空调冷负荷普遍比冬季空调热负荷大，通常热负荷是冷负荷的60%左右。 对地埋管地源热泵系统应用的影响 影响很大，夏季供冷时向地下岩土排热量大于冬季从地下取热量，从而产热堆积，导致地下热不平衡，逐年累积，夏季将使地埋管出水温度逐年升

39、高，严重影响运行。 解决问题的方法 通常按热负荷埋管，夏季供冷时采取辅助散热措施。 浅层地热能及利用技术4 在夏热冬冷地区的应用4.3 应用形式 按冷负荷埋管：热泵机组全年供冷供热，不设辅助散 按热负荷埋管设辅助散热： 热泵机组供热，单冷机组+冷却塔调峰供冷。 热泵机组供热供冷+冷却塔辅助散热。 辅助散热的主要方法：闭式塔、开式塔、热回收。 浅层地热能及利用技术4 在夏热冬冷地区的应用 地下热平衡 地下热不平衡产生的原因 冷负荷大于热负荷是主要原因，这恰是夏热冬冷地区的负荷特征。 地下热平衡措施 基本原则 确保地下温度场的恢复。 尽可能使机组高效运行。 措施 辅助散热是基本方法，但具有针对性的形式是关键。 浅层地热能及利用技术4 在夏热冬冷地区的应用 间歇运行与连续运行。 间歇运行有利于地下温度场的恢复； 警惕连续运行带来可能的瞬时热累积。 科学合理的运行调节方案是重要保证 应体现基本原则。 夏季冷却塔优先运行，有利于地下热平衡，但不一定有利于机组高效运行，这是一个综合问题。 埋管布置形式 埋管布置形式是指其埋管区域的几何特征，对地下散热影响很大，但往往容易忽略。 浅层地热能及利用技术4 在夏热冬冷地区的应用 分区埋管 埋管分区宜与机组一一对应。 在部分负荷下，可以随机组交替运行，有利于地下温度场的恢复。 有利于机组高效运行。 有利于保证地埋管的水流速，保证地下换热。 关于热