地源热泵机组介绍及选用

地源热泵是利用地表浅层水源(地下水、江、河、湖、海)土壤吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能,采用热泵原理,通过少量的电能输出,实现低位热能向高位热能转移的一种技术。地源热泵可实现制冷、采暖和提供生活热水,地源热泵可代替采暖锅炉加空调两套系统,比普通空调和采暖系统要节能50%,而且不会对环境造成污染。

1地源热泵特点

别墅区使用地源热泵为用户提供冷热源,可以使每个用户系统独立控制,独立设计,节能降耗,互不干扰,使用方便。每个用户可以根据不同使用及装修要求对地源热泵系统进行选型,对末端供暖(供冷)设备和室外换热竖井进行合理布置。地源热泵系统本身应用水作为载冷剂,既降低初期投资费用,也方便使用、维护和维修,还清洁无污染。

2地源热泵的选用

碧桂园·忆西湖别墅区分为两种户型,一种建筑面积296㎡,另一种建筑面积396㎡。根据当地气候情况及满足各功能场所的具体要求进行冷、热负荷配置,冷负荷指标分别为60w/m²,热负荷指标分别为40w/m²。为了满足最大负荷要求及室内美观,因此室外主机分别采用LSRM-20、LSRM-30模块式地源热泵机组

3地源热泵室外换热井的选用

根据不同地区的室外特点选择室外换热井的各个技术参数。以天津武清区碧桂园·忆西湖别墅区为例。根据测试井对所采用的双Ude32PE管每米换热能力(吸热能力39.2 W/M,散热能力58W/M)进行综合计算,按照每户可以打6~8口井计算(根据周围环境的条件不同选择打井的口数,井与井间的距离一般在4~5米左右,本工程选择井间距5米),每口双U换热井达到100米就可以满足使用要求。

4地源热泵系统设备机房的设置

别墅在设置机房时最好考虑将机房设置在距离卧室、客厅的最远端或是单独设立控制机房,以降低设备噪声。机房的内部应有足够设备安装、调试、使用、维修的空间。地源热泵机组可以根据单体别墅的负荷选用适合的型号(可以咨询创利思源厂家)。循环水泵的选用要根据热泵机组的需要水流量和别墅的高度进行选择,可以选择稍大一些的水泵(考虑水流阻力损失),以满足正常的使用要求。室内外分集水器可以设在机房内,也可以在室外设置检查井,根据实际情况考虑,方便检修即可。机房内管路的布置要简明、清晰,方便检修,使机房内的空间合理最大化。

机房内要根据实际情况考虑设置采暖设施(如冬季偶尔使用需考虑),考虑设置通风设备,一定要设置排水设施(检修、放水用)。

5地源热泵系统设计

① 定压装置

空调水系统为闭式系统、且运行过程中伴随着温度变化,需要定压,家装项目系统较小、且安装空间不允许高位设置开式膨胀水箱,因此采用隔膜式的气压罐定压方式。

② 排气装置

管路系统的最高点或局部高点都设计并安装有自动排气阀;每台风机盘管设备自带手动排气阀;蓄能水箱顶部亦设有排气装置。

③ 控制系统

◆主机控制

空调机组的启停控制采用了两种方式:一种是机组面板就地控制;另一种是采用室内温控开关联动控制。空调机组可根据回水温度(一般制冷时为12℃、制热时为40℃)控制机组压缩机的启停,目前市场上的户式冷热水机组主要是采用压缩机启停控制来达到节能的目的。另外,空调机组自带低水温保护、缺水保护、高低压保护等功能。

◆末端控制

末端机组的控制器可以根据室温自动控制风机盘管的运行,还可以做到定时开关功能。

◆末端与主机的系统连锁功能

主机与末端可以实现连锁控制,当任一个温控开关(风机盘管机组)开启时,空调机组自动开启;当所有温控开关(风机盘管)都关闭,主机自动关闭。在每个季度只需对空调机组的启动按钮操作一次,以后无需用户对主机直接操作。这种连锁系统使用户的使用更加节能、方便。

◆缺水控制

主管路设有自力式压差控制系统,当系统缺水运行时保证主机侧有足够的水流量。当空调主机缺水运行时,会开启水流故障报警,关闭压缩机及水泵的运行。

6地源热泵系统末端设备的选用

地源热泵末端系统的设备一般来说是使用风机盘管设备(夏季使用)和地采暖盘管(冬季使用)或是冬夏都使用风机盘管

末端设备的选用根据户内的负荷量、所需风量选用合适的风盘(或在冬季敷设适合的地盘管等)的需要或装修的要求来选定的,在满足舒适要求的条件下,要尽量提高夏季的室内设计温度和相对湿度,尽量降低冬季的室内设计温度和相对湿度,不要盲目追求夏季室内空气温度过低、过干,冬季室内设计温度过高。减少能源的消耗,做到既能满足使用要求,还要达到节能的效果。

7地源热泵系统应用于别墅的优缺点

优点

◆清洁能源,节能、环保

地源热泵利用地球表面浅层地热能作为冷热源,地表浅层地热能不受地域、资源等限制,地源温度一年四季温度稳定,冬季比环境温度高,夏天比环境温度低,是比较理想的热泵冷热源,与传统的中央空调相比,可节能30-40%,节能效果非常显著。地源热泵运行使用电能,运行中没有任何污染,及废弃物,管路与地下水、土壤换热,对地下水及土壤无任何不利影响,也不会造成地下水流失。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。

◆一机多用,性能稳定,运行寿命长,维护费用低

地源热泵可实现制冷、采暖和供应生活热水,实现一机多用。地源温度相对稳定,对于地源热泵是非常理想的运行工况,机组运行工况稳定,压机运行寿命远高于传统中央空调。利用热回收技术,实现制冷的同时,还可以免费享受生活用热水,热水温度可达到55-60℃的高温;也可以选装中央循环热水,热水即开即用;在生活热水水箱里内置电加热装置,可使生活用水系统水温更稳定。在同等条件下,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。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。

缺点

◆地质要求

不同的地理位置对换热管道的效果影响也不同,地下水资源比较丰富,水位较高,土层多为粘土,有较少的砂石层,相比地下水稀少,多为沙石,地下多暗河、空洞换热效果要好很多。一般来说地下温度保证在8~30度对机组的运行条件为最佳。如果遇到地理位置相对较差的室外环境,就要在机组室外换热管道处增加冷却塔等设备来保证机组的运行效果。

◆冬季防冻措施,低温运行费用

别墅区使用的地源热泵系统一般都是独立的,这就意味着冬季如果无人居住时,就要把地源热泵空调系统内的水放空,如果室内采暖选用的是地盘管采暖的,还要把盘管中的水用气泵吹出。另一种解决办法就是让热泵机组处于低温运行状态来保证室内温度不会过低导致管道被冻裂,这样就会产生一些运行的费用。

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