地大熱能地熱+多能互補新聞網訊：地源熱泵技術是以地熱作為熱泵裝置的熱源或熱匯,繼而對建筑進行制冷或者采暖的技術。隨著不斷地開發,這一技術正在逐步的走向成熟,在實際的使用過程中,只要對空調通入少量的電源,就可以實現高溫熱源向低溫熱源進行能量轉移的功能,從而達到制冷或者供暖的效果。由于在不同的季節對供暖制冷的要求不同,因此會采取不同的技術來對其進行處理。在冬天,地熱資源相比較于環境來說作為高溫熱源,要將熱量提取出來進行室內供暖或者熱水供應,相反對夏季而言,地熱資源又成為低溫熱源,通過相應的技術把室內的熱量傳遞到地下,從而實現降溫的效果。因此,地源熱泵技術可以有效地滿足生活中的供暖制冷,而且對降低能耗和保護環境有著很好的作用。

歐洲發達國家如瑞士、奧地利、德國均使用地埋管地源熱泵為室內地板供暖, 并提供生活熱水, 瑞士地源熱泵的使用比例高達96%。近些年, 能源危機加劇, 掀起了世界范圍內的地源熱泵研究熱潮, 地源熱泵裝機量空前增加。地源熱泵已經具有工業級應用價值。

地源熱泵暖通空調主要形式

根據熱量來源不同, 地源熱泵暖通系統可分為土壤源、地下水源、地表水源三類。埋管式土壤源熱泵系將使用水作為工作介質, 在土壤內部換熱管道與熱泵機組之間循環流動, 完成機組與土壤之間的熱交換, 根據埋管形式不同, 可分為水平和垂直兩類, 這也是應用最為廣泛的地源熱泵形式, 無需抽取地下水。

地下水源熱泵以地下水作為熱量來源, 抽出地下水之后將水送到換熱器和熱泵機組, 提取或者釋放熱量之后再送回地下, 該方案的使用需要征得地方政府的許可, 同時地下要具有充足的水量, 回灌工作是該方案的重點。

地表水源熱泵使用地表水作為冷熱源, 抽取江河湖海水, 形成開式循據地源側水應用方式不同, 地源熱泵還可以劃分為閉環與開環兩類, 其中閉環換熱器內的工作介質不和外部水或者土壤相連通, 工作介質在封閉的循環系統內與外部環境完成熱交換, 在熱泵機組和地下埋管之間循環。開環系統則直接抽取外部水作為工作介質, 一般都應用板式換熱器完成和外部水之間的熱量交換, 保護內部熱交換器。

地埋管換熱器。為了提高暖通空調方案的經濟性, 提高能源利用率, 建筑中除了有特殊要求的消防、電梯機房等房間之外, 其余房間均采用集中空調方案。地埋管熱泵空調末端設計和常規暖通空調一致, 換熱器是地埋管地源熱泵設計的核心內容, 要根據建筑規模確定合適的地埋管鉆井數量與長度, 并對鉆井分布進行合理規劃。在施工區域內進行換熱性能測試, 并進行鉆孔換熱量計算, 從而了解鉆井單位井深的換熱能力, 選用雙U型換熱器, 根據總供熱需求計算鉆井個數:

根據經驗與計算結果, 進一步確定井深、有效埋深、間距、井直徑等相關參數, 布置鉆井要充分利用建筑周邊綠化帶, 采用梅花狀布置方案, 連接制冷機房, 將地源側集水器與分水器均布置在制冷機房內, 所有鉆井支路均采用同程設計, 確保所有支路水壓平衡, 支路總管穿墻進入機房分別連接集水器與分水器。

熱回收衛生水系統。國內關于空調系統熱回收技術的研究已經初見成效, 通過熱回收機組, 將冷卻水中的熱量集中起來, 用以生活、生產熱水預熱/加熱, 能夠在降低空調熱污染的同時充分利用廢熱。

回收熱進行低溫用水預熱熱交換效率更高, 即便應用于高溫水加熱, 其總功耗仍然遠遠小于鍋爐加熱。在地源熱泵暖通空調系統中應用熱回收技術,回收熱不僅可以用于冷水預熱, 還可以應用在地熱補償中, 將廢熱引入地下, 從而能夠彌補地熱損失, 緩解地熱不平衡問題, 減小散熱設備的設計容量。

冷卻塔運行策略

冷卻塔是緩解地熱不平衡的重要輔助冷源, 系統余熱引入能夠在一定程度上彌補地熱損失, 但是作用有限, 引入冷卻塔則基本能夠達到地熱平衡。冷卻塔的啟停運行策略, 成為解決地熱不平衡問題的關鍵。

設備選型。冷卻塔要能夠彌補所有系統釋放熱量與制造熱量之間的差, 同時還要避免選型過大造成的浪費。

地源熱泵技術是一種低位可再生能源技術, 相比于電力, 使用地源熱泵作為建筑暖通空調能量來源, 有著清潔、節能的優勢, 是一種綠色的暖通空調方案, 在保護環境和節能減排方面都能夠發揮重要作用。