1、地源热泵系统基础知识,天津中发机电工程有限公司,地源热泵系统的概念地源热泵系统的工作原理及特点地源热泵系统的设计地源热泵系统的施工地源热泵系统造价估算,地源热泵的概念,地源热泵的概念,地源热泵系统以岩土体、地下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。地源热泵系统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,地源热泵工作原理及特点,地源热泵工作原理,冬季把地能中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地能为“热源”。,夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地能为“冷源”。,冬季,夏季,地源热泵工作原理,地源热泵系统的工作原
2、理及特点,地源热泵系统的特点 1、属可再生能源利用技术 地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源（通常小于400米深）作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能（Earth Energy），是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。,地源热泵系统的工作原理及特点,地源热泵系统的特点 2、属经济有效的节能技术 地能或地表浅层地
3、热资源的温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是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运行效率要高40%，因此要节能和节省运行费用40%左右。另外，地能温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。 据美国环保署EPA估计，设计安装良好的地源热泵，平均来说可以节约用户3040的供热制冷空调的运行费用。,地源热泵系统的工作原理及特点,地源热泵系统的特点 3、环境效益显著 地源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40以上，与电供暖相比，相当于减少70以上，如果结合其它节能措施节能减排会更明显。虽然也采用
4、制冷剂，但比常规空调装置减少25的充灌量；属自含式系统，即该装置能在工厂车间内事先整装密封好，因此，制冷剂泄漏机率大为减少。该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。,地源热泵系统的工作原理及特点,地源热泵系统的特点 4、一机多用，应用范围广 地源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，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；可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，更适合于别墅住宅的采暖、空调。,地源热泵系统的工作原理及特点,地源热泵系统的特点 5、地源热泵空调系统维护费用低 在同等条件下，
5、采用地源热泵系统的建筑物能够减少维护费用。地源热泵非常耐用，它的机械运动部件非常少，所有的部件不是埋在地下便是安装在室内，从而避免了室外的恶劣气候，其地下部分可保证50年，地上部分可保证30年，因此地源热泵是免维护空调，节省了维护费用，使用户的投资在3年左右即可收回。,地源热泵系统的工作原理及特点,地源热泵系统的特点 此外，机组使用寿命长，均在15年以上；机组紧凑、节省空间；自动控制程度高，可无人值守。,地源热泵系统的设计,地源热泵系统的设计,热泵系统的设计步骤1、确定建筑物的设计冷、热负荷2、选择合适的热泵系统3、选择室内空气分配系统4、选择机房系统及热泵5、确定埋地换热器负荷及埋管方式,地
6、源热泵系统的设计,垂直埋管系统设计估算 一）地源热泵系统取热量、排热量计算地源系统取热量和排热量与系统冷（热）负荷和热泵机组的输入功率有关。 夏季：排热量可用如下公式进行估计QC=QL+N式中 QC 夏季机组向地下排热量，KW;QL 夏季地源热泵系统冷负荷，KW;N 热泵机组制冷时的输入功率，KW。 冬季：不予考虑 冬季热负荷小于夏季冷负荷，故系统取热量小于放热量，冬季取热量不予考虑。,地源热泵系统的设计,垂直埋管系统设计估算 二）打井数量的计算n=QC*1000/80*H式中n打井的数量;QC夏季机组向地下排热量，KW;80每延米井深换热量，W/m；H设计井深，m。注：此估算方法基于PE管材
7、，双U管垂直埋管系统。,地源热泵的施工,地源热泵的施工,地源热泵室外打井埋管系统施工流程井位放线钻孔垂直下管垂直钻孔灌浆水平沟槽开挖水平管敷设垂直管与水平管连接试压回填,地源热泵的施工,钻孔,地源热泵的施工,一、钻孔,地源热泵的施工,一、钻孔,地源热泵的施工,一、钻孔,地源热泵的施工,一、钻孔,地源热泵的施工,一、钻孔,地源热泵的施工,一、钻孔,地源热泵的施工,一、钻孔,地源热泵的施工,一、钻孔,地源热泵的施工,垂直下管,地源热泵的施工,二、垂直下管,地源热泵的施工,二、垂直下管,地源热泵的施工,二、垂直下管,地源热泵的施工,二、垂直下管,地源热泵的施工,二、垂直下管,地源热泵的施工,垂直钻孔
8、灌浆,地源热泵的施工,三、垂直钻孔灌浆,地源热泵的施工,水平沟槽开挖,地源热泵的施工,四、水平沟槽开挖,地源热泵的施工,四、水平沟槽开挖,地源热泵的施工,四、水平沟槽开挖,地源热泵的施工,水平管敷设,地源热泵的施工,五、水平管敷设,地源热泵的施工,垂直管与水平管连接,地源热泵的施工,六、垂直管与水平管连接,地源热泵的施工,六、垂直管与水平管连接,地源热泵的施工,六、垂直管与水平管连接,地源热泵的施工,六、垂直管与水平管连接,地源热泵的施工,六、垂直管与水平管连接,地源热泵的施工,试压,地源热泵的施工,七、试压,地源热泵的施工,回填,地源热泵的施工,八、回填,地源热泵的施工,八、回填,地源热泵的
9、施工,地源热泵地埋管换热系统的施工常见问题：A：地埋管管材及管件应符合什么要求？Q： 1 地埋管应采用化学稳定性好、耐腐蚀、导热系数大、流动阻力小的塑料管材及管件，宜采用聚乙烯管（PE80 或PE100）或聚丁烯管（PB），不宜采用聚氯乙烯（PVC）管。管件与管材应为相同材料。2 地埋管质量应符合国家现行标准中的各项规定。管材的公称压力及适用温度应满足设计要求，且管材的公称压力不应小于1.0MPa。,地源热泵的施工,地源热泵地埋管换热系统的施工常见问题：A：垂直埋管系统的埋管深度为多少？Q：竖直地埋管换热器埋管深度宜大于 20m。竖直埋管可深可浅，须根据当地地质条件而定，如20m、30m 直到
10、200m以下。确定深度应综合考虑占地面积、钻孔设备、钻孔成本和工程规模。天津地区地表土壤层很厚，钻孔费用相对便宜，宜采用较深的竖直埋管，因深埋管的成本低、换热性能好、并可节约用地。目前大部分工程埋深为100-120米。,地源热泵的施工,地源热泵地埋管换热系统的施工常见问题：A：垂直埋管系统的钻孔孔径及间距为多少？Q：钻孔孔径不宜小于0.11m；钻孔间距应满足换热需要，间距宜为3-6m。,地源热泵的施工,地源热泵地埋管换热系统的施工常见问题：A：垂直埋管系统中水平连接管的埋深应为多少？Q：水平连接管的深度应在冻土层以下0.6m,且距地面不宜小于1.5m。,地源热泵的施工,地源热泵地埋管换热系统的
11、施工常见问题：A：垂直埋管系统中灌浆回填材料有什么要求？Q：竖直地埋管换热器灌浆回填料宜采用膨润土和细砂(或水泥)的混合浆或专用灌浆材料。当地埋管换热器设在密实或坚硬的岩土体中时，宜采用水泥基料灌浆回填。,地源热泵的施工,地源热泵地埋管换热系统的施工常见问题：A：地源热泵系统的水压试验有几次？Q：4次。1、竖直地埋管换热器插入钻孔前，应做第一次水压试验； 2、竖直地埋管换热器与环路集管装配完成后，回填前应进行第二次水压试验； 3、环路集管与机房分集水器连接完成后，回填前应进行第三次水压试验； 4、地埋管换热系统全部安装完毕，且冲洗、排气及回填完成后，应进行第四次水压试验。,地源热泵的施工,地源热泵地埋管换热系统的施工常见问题：A：地源热泵系统的水压试验压力有多大？Q：当工作压力小于等于1.0MPa时，应为工作压力的1.5倍，且不应小于0.6MPa；当工作压力大于1.0MPa时，应为工作压力加0.5MPa。,地源热泵系统造价估算,地源热泵系统造价估算,地源热泵系统造价=空调末端+机房+室外埋管空调末端及附属设备见白皮书机房内主机约0.7元/kcal（一般品牌：、顿汉布什等）室外埋管约6000-7000元/口井,
