谈地源热泵空调设计.doc

谈地源热泵空调设计1概述地源热泵是一项高效节能型、环保型并能实现可持续发展的新技术,它既不会污染地下水,又不会影响地面沉降。因此,目前在国内空调行业引起了人们广泛的关注,希望尽快应用这项新技术。现在尚未见到有关地源热泵技术设计手册供设计人员使用,但又不能等待设计手册出版后才使用地源热泵技术。笔者从实践角度对中小型地源热泵空调工程设计程序进行深讨,供同行讨论。地源热泵技术的关键是地下换热器的设计。本文将着重探讨有关地下换热器的问题。2地源热泵地下换热器的形式众所周知,热泵机组的热源有空气源、水源、土壤源等。土壤源热泵空调也叫地源热泵空调,就是在地下埋设管道作为换热器,管道与热泵机组连接形成闭式环路,管道中有液体流动通过循环将热泵机组的凝结热通过管道散入地下(供冷工况),或从大地吸取热量供给热泵机组向建筑物供热(供热工况)。土壤源热泵换热器有多种形式,如水平埋管、竖直埋管等。这两种埋管型式各有自身的特点和应用环境。在中国采用竖直埋管更显示出其优越性:节约用地面积,换热性能好,可安装在建筑物基础、道路、绿地、广场、操场等下面而不影响上部的使用功能,甚至可在建筑物桩基中设置埋管,见缝插针充分利用可利用的土地面积。3竖直埋管换热器型式最常用的竖直埋管换热器就是由垂直埋入地下的U型管连接组成。,须根据当地地质条件而定,如20m、30m……直到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。例如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。,因与金属管相比,塑料管具有耐腐蚀、易加工、传热性能可满足换热要求、价格便宜等优点。可供选用的管材有高密度聚乙烯管(PE管),铝塑管等。竖直埋管的管径也可有不同选择,如DN20、DN25、DN32等。,将制作好的U型管下入孔中,然后在孔中回填不同材料。在接近地表层处用水平集水管、分水管将所有U型管并联构成地下换热器。根据地质结构不同,钻孔孔径可以是Ф100、Ф150、Ф200或Ф300,天津地区地表土壤层很厚,为了钻孔、下管方便多采用Ф300孔径。回填材料可以选用浇铸混凝土、回填沙石散料或回填土壤等。材料选择要兼顾工程造价、传热性能、施工方便等因素。从实际测试比较浇铸混凝土换热性能最好,但造价高、施工难度大,但可结合建筑物桩基一起施工。回填沙石或碎石换热效果比较好,而且施工容易、造价低,可广泛采用。4竖直埋管换热器中循环水温度的设定竖直埋管换热器中流动的循环水的温度是不断变化的。夏季供冷工况进行时,由于蓄热地温提高,机组运行时水温不断上升,停机时水温又有所下降,当建筑物得热达到最大时水温升至最高点。冬季供热工况运行时则相反,由于取热地温下降,当建筑物失热最多时,换热器中水温达到最低点。设计时,首先应设定换热器埋管中循环水最高温度和最低温度,因为这个设定和整个空调系统有关。如夏季温度设定较低,对热泵压缩机制冷工况有利,机组耗能少,但埋管换热器换热面积要加大,即钻孔数要增加,埋管长度要加长。反之温度设定较高,钻孔数和埋管长度均可减少,可节省投资,但热泵机组的制冷系数cop值下降,能耗增加。设