地源熱泵地暖
時間:2022-02-26
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地源熱泵應(yīng)用
三合一地源熱泵系統(tǒng)由一臺地源熱泵機(jī)組即可制出三個工況的水溫度;分別是7℃的冷水供夏季的空調(diào);45℃的熱水供冬季的地暖;55℃的生活熱水供洗浴和廚房;實現(xiàn)制冷/風(fēng)暖，地板采暖，供應(yīng)生活熱水這三大功能，完全實現(xiàn)一機(jī)多用，不用再繁瑣的購買三套不同的設(shè)備來實現(xiàn)這些功能。從降低運行費用、節(jié)省能源、環(huán)保方面來看，傳統(tǒng)中央空調(diào)和燃油、燃煤采暖設(shè)備將逐步受到制約，而地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是一個不錯的選擇;
三合一地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)采用了全新再生能源利用技術(shù)，利用地球表面淺層地?zé)崮茏鳛槔錈嵩?，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的制冷采暖空調(diào)和地?zé)嵯到y(tǒng)，地表淺層地?zé)崮懿皇艿赜?、資源等限制。這套技術(shù)的應(yīng)用，改變了以往消耗大量電能才能實現(xiàn)的三大家居功能，現(xiàn)在完全取源大地能量，是真正的“低碳”設(shè)計
地源熱泵原理
地源熱泵遵循逆卡諾原理，即從外部供給熱泵較小的耗功W，同時從低溫環(huán)境TL中吸收大量的低溫?zé)酫L，熱泵就可以輸出溫度高得多的熱能QH，并送到高溫環(huán)境TH中去，從而達(dá)到不能直接利用的低溫?zé)峄厥绽闷饋?。地源熱泵根?jù)地下?lián)Q熱器的形式不同可以分為開式和閉式。閉式循環(huán)系統(tǒng)有水平埋管和直埋式兩種，其循環(huán)介質(zhì)完全被封閉在管路中，不受外界環(huán)境干擾。垂直埋管式地源熱泵適合于用地比較緊張的城市地區(qū)，而且恒溫效果好，維護(hù)費用少。一般采用φ100~φ150的孔徑，孔深100~300m，空間距為4~10m。地下管線采用高密度聚乙烯（HDPE）管或聚丁烯（PB）管，管線口徑φ25~φ35mm，鉆孔總長度由建筑面積大小而定。正常是每平方米建筑面積鉆孔1m左右。各孔內(nèi)管線的連接方式有并聯(lián)和串聯(lián)。每一鉆孔內(nèi)可以放單“U”型管，也可以放雙“U”型管?？變?nèi)用與地層巖土成分相近的材料（一般為膨潤土水泥或硅砂）充填?！ ÷袢氲叵裸@孔中的地下?lián)Q熱器一進(jìn)一回形成回路與大地進(jìn)行換熱。地源熱泵在于夏季利用冬季蓄存的冷量供冷，同時蓄存熱量，以備冬用；冬季利用夏季蓄存的熱量供熱，同時蓄存冷量，以備夏用。夏熱冬冷地區(qū)供冷和供暖天數(shù)大致相同，冷暖負(fù)荷基本相當(dāng)，可用同一地下埋管換熱器實現(xiàn)建筑的冷暖聯(lián)供，實屬一種節(jié)能又保護(hù)環(huán)境的綠色空調(diào)。通常地源熱泵消耗1kW的能量，用戶可以得到4kW左右的熱量或冷量。
地源熱泵設(shè)計/施工/維護(hù)
設(shè)計:
1.前期準(zhǔn)備：確認(rèn)空調(diào)冷熱負(fù)荷、生活熱水負(fù)荷等；收集項目所在地地質(zhì)資料，獲得土壤的換熱量資料
2.確認(rèn)運行模式：想好怎么供熱、怎么供冷、怎么供生活熱水
3.選擇設(shè)備：根據(jù)冷熱負(fù)荷及你的運行模式，確定由熱泵提供的負(fù)荷，從而選擇熱泵主機(jī)，然后選擇水泵
4.室外工程設(shè)計：按規(guī)范要求，室外工程設(shè)計需要做全年8760小時的逐時負(fù)荷變化模擬，一般工程中很難做到，按大家常用的設(shè)計方法，根據(jù)負(fù)荷計算出想土壤的取熱量、排熱量，在根據(jù)收集到的土壤換熱資料計算出所需要的埋管長度，根據(jù)地質(zhì)條件確定打孔深度，計算出換熱孔數(shù)量。
施工:
1.施工前準(zhǔn)備
A、系統(tǒng)施工前應(yīng)具備區(qū)域的工程勘察資料、設(shè)計文件和施工圖紙，并有經(jīng)審批的施工組織設(shè)計。
B、對埋管場地應(yīng)進(jìn)行地面清理，鏟除雜草、雜物，平整場地。
C、進(jìn)入現(xiàn)場的地埋管及管件應(yīng)逐件檢查，破損和不合格產(chǎn)品嚴(yán)禁使用，宜采用制造不久的管材、管件；地埋管運抵現(xiàn)場后應(yīng)用空氣試壓進(jìn)行檢漏試驗。存放中，不得在陽光下曝曬。搬運和運輸中，應(yīng)小心輕放，不得劃傷管件，不得拋摔和沿地拖曳。
2.地埋管的連接要求
A、應(yīng)采用熱熔或電熔連接;
B、豎直地埋管換熱器的U形彎管接頭，應(yīng)選完整的U形彎頭成品件，不應(yīng)采用直管煨制彎頭;
C豎直地埋管換熱器的U形管的組對應(yīng)滿足設(shè)計要求，組對好的U型管的開口端部應(yīng)及時完封;
3.鉆孔
鉆孔是豎埋管換熱器施工最重要的工序。為保證鉆孔施工完成后孔壁保持完整，如果施工區(qū)地層土質(zhì)比較好，可以采用裸孔鉆進(jìn)；如果是砂層，孔壁容易坍塌，則必須下套管，孔徑的大小略大于U型管與灌漿管組件的尺寸為宜，一般要求鉆機(jī)的鉆頭直徑根據(jù)需要在100毫米～150毫米之間，鉆進(jìn)深度可達(dá)到40米～150米，鉆孔總長度由建筑的供熱面積大小、負(fù)荷的性質(zhì)以及地層及回填材料的導(dǎo)熱性能決定，對于大中型的工程應(yīng)通過仔細(xì)的設(shè)計計算確定，地層的導(dǎo)熱性能最好通過當(dāng)?shù)氐膶崪y得到。鉆孔施工時，要注意不得損壞原有地下管線和地下構(gòu)筑物。
4.下管
下管是工程的關(guān)鍵之一，因為下管的深度決定采取熱量總量的多少，所以必須保證下管的深度。下管方法有人工下管和機(jī)械下管兩種，下管前應(yīng)將U型管與灌漿管捆綁在一起，在鉆孔完畢后立即進(jìn)行下管施工。鉆孔完畢后孔內(nèi)有大量積水，由于水的浮力影響，會對放管造成一定的困難，而且由于水中含有大量泥沙，泥沙沉積會減少孔內(nèi)的有效深度。為此，每鉆完一孔，應(yīng)及時把U型管放入，并采取防止上浮的固定措施。在安裝過程中，應(yīng)注意保持套管的內(nèi)外管同軸度和U型管進(jìn)出水管的距離。對于U型管換熱器，可采用專用的彈簧把U型管的兩個支管撐開，以減小兩支管間的熱量回流。下管完畢后，要保證U型管露出地面，在埋管區(qū)域做出標(biāo)志并定位，以便于后續(xù)施工。
5.灌漿封井
灌漿封井也稱為回填工序。在回填之前應(yīng)對埋管進(jìn)行試壓，確認(rèn)無泄漏現(xiàn)象后方可進(jìn)行回填。正確的回填要達(dá)到兩個目的：一是要強(qiáng)化埋管與鉆孔壁之間的傳熱，二是要實現(xiàn)密封的作用，避免地下含水層受到地表水等可能的污染。為了使熱交換器具有更好的傳熱性能，一般選用特殊材料制成的專用灌注材料進(jìn)行回填，鉆孔過程中產(chǎn)生的泥漿沉淀物也是一種可選擇的回填材料。回填物中不得有大粒徑的顆粒，回填時必須根據(jù)灌漿速度的快慢將灌漿管逐步抽出，使混合漿自上而下回灌封井確?；毓嗝軐崳瑹o空腔，減少傳熱熱阻。當(dāng)上返泥漿密度與灌注材料密度相等時，回填過程結(jié)束。系統(tǒng)安裝完畢后，應(yīng)進(jìn)行清洗、排污，按要求對管道進(jìn)行沖洗和試壓，確認(rèn)管內(nèi)無雜質(zhì)后，方可灌水。
6.安裝水平地埋管換熱器
鋪設(shè)前溝槽底部應(yīng)先鋪設(shè)相當(dāng)于管徑厚度的細(xì)沙，安裝時管道不應(yīng)折斷、扭結(jié)，沙中不得有石塊，轉(zhuǎn)彎處應(yīng)光滑，并有固定措施。在室外環(huán)境溫度低于0℃時不應(yīng)進(jìn)行地埋管換熱器的施工。
維護(hù):
地源熱泵的維護(hù)是極其重要的正確的保養(yǎng)不僅可以延長產(chǎn)品的壽命，還可以帶給我們最佳的效果，對于地源熱泵的維護(hù)，我們有幾點建議：
第一，壓縮機(jī)的保養(yǎng)很重要。
1)壓縮機(jī)的外觀檢查 檢查方法：目測檢查標(biāo)準(zhǔn)：檢查壓縮機(jī)進(jìn)出口閥門的連接可靠性，是否有泄露情況；試驗時應(yīng)該注意壓縮機(jī)運行的聲音來判斷是否有異常。
2)電壓及電流測量 測量工具：鉗形電流表用鉗形電流表工作電壓，運行電流。測量運行電流時電纜應(yīng) 該位于測量環(huán)路的中心。 測量標(biāo)準(zhǔn)：運行電壓范圍為 380V(±10%)，運行電流不應(yīng)該大于電機(jī)銘牌的額定輸 入電流。
3)絕緣電阻的測量 測量工具：兆歐表 測量方法： 在機(jī)組切斷電源的情況下， 用兆歐表檢測壓縮機(jī)的三相對地阻值是否符 合標(biāo)準(zhǔn)。如果機(jī)組長時間未啟用，則應(yīng)該先將機(jī)組的曲軸箱電加熱啟動，加熱機(jī)組的油腔，使機(jī)組機(jī)油內(nèi)的氟利昂蒸發(fā)，提高測量電阻的準(zhǔn)確度測量注 意：嚴(yán)禁在真空狀態(tài)下測量絕緣度，防止絕緣層被擊穿引起事故 測量標(biāo)準(zhǔn)： 壓縮機(jī)電機(jī)的絕緣標(biāo)準(zhǔn)為不低于 500 兆歐， 實際測量值應(yīng)大于 100 兆歐 為合格，熱態(tài)和冷態(tài)下絕緣值大于 8 兆歐才允許運行。
4)油品的測定方法：可從機(jī)組內(nèi)提取少許冷凍油裝入容器， 取一滴裝入酸試劑瓶觀察酸度， 與比色卡進(jìn) 行對照。符合比色卡對照顏色的不需要更換冷凍油可從機(jī)組內(nèi)提取少許冷凍油裝入容器，盡量減少在空氣中的暴露時間，然后用 PH 試紙判別油的酸度。符合油酸度要求的不需要更換 冷凍油用吸水紙檢查油中的雜質(zhì)，如有碳析出或其它雜質(zhì)，應(yīng)更換冷凍油。
第二，機(jī)械清洗需要注意以下問題：
1)關(guān)閉冷卻水進(jìn)出口閥門
2)拆開冷凝器前后端蓋
3)清理冷凝器端蓋、水室腔內(nèi)結(jié)垢和銹蝕
4)用管路清洗機(jī)清洗傳熱管路
5)清洗完后用清水沖洗，直到達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，然后蓋好端蓋 保養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)：保養(yǎng)后水室、傳熱管目測整體干凈，管壁無明顯結(jié)垢。
地源熱泵土壤熱物性測試
設(shè)計地源熱泵系統(tǒng)的地?zé)釗Q熱器需要知道地下巖土的熱物性參數(shù)。如果熱物性參數(shù)不準(zhǔn)確，則設(shè)計的系統(tǒng)可能達(dá)不到負(fù)荷需要；也可能規(guī)模過大，從而加大初期投資確定地下巖土熱物性參數(shù)的傳統(tǒng)方法是首先根據(jù)鉆孔取出的樣本確定鉆孔周圍的地質(zhì)構(gòu)成，再通過查有關(guān)手冊確定導(dǎo)熱系數(shù)。然而地下地質(zhì)構(gòu)成復(fù)雜，即使同一種巖石成分，其熱物性參數(shù)取值范圍也比較大。況且不同地層地質(zhì)條件下的導(dǎo)熱系數(shù)可相差近十倍，導(dǎo)致計算得到的埋管長度也相差數(shù)倍，從而使得地源熱泵系統(tǒng)的造價會產(chǎn)生相當(dāng)大的偏差。另外，不同的回填材料、埋管方式對換熱都有影響，因此只有在現(xiàn)場直接測量才能正確得到地下巖土的熱物性參數(shù)。但是由于在以往的工程實踐中很少涉及這樣的問題，既缺乏這方面的數(shù)據(jù)積累，也缺乏現(xiàn)成的測試方法。針對此問題，我司和相關(guān)科研機(jī)構(gòu)合作進(jìn)行了深入的研究，開發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的便攜式地源熱泵單孔換熱量測試儀，并應(yīng)用到實際工程中; 對于于3000m2至5000 m2的建筑所使用的垂直式地?zé)峤粨Q器系統(tǒng)，建議至少使用一個測試井。建筑面積大于5000m2的建筑至少應(yīng)鉆3個測試井；每個測試井的深度應(yīng)鉆到最深的設(shè)計熱交換器設(shè)計深度下10米;
