地源热泵讲稿.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,地源热泵技术,建筑环境与设备工程,屈高阳,目录,前言,地源热泵系统介绍,地源热泵适用条件,地源热泵的特点,地源热泵典型工程案例,地源热泵和其他空调技术的对比,可再生能源，是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源。,中华人民共和国可再生能源法,地源热泵供暖和空调，包括地下水源、河湖水源、海水源、污水源（包括城市污水、工业污水、医院污水）和土壤热泵系统。,国家发改委,可再生能源产业发展指导目录,前言,前言,地源热泵空调利用地表水中存在的有效能源，借助于热泵系统，消耗少量电能，经过科学提取浓缩，将其转化成适宜的辐射源，最后送入房间达到人们冬季取暖、夏季纳凉的目的。近几年，这种产品被用户所接受和认可，受到极高的赞誉。科学家认为这种产品是节能先锋。国家建设部、财政部、北京市等单位为提倡、鼓励使用这种产品，也出台了不少推广方案和意见。,前言,国家及地方鼓励政策,北京发改委发的,关于发展热泵系统的指导意见,补助标准为：,地下（表）水源热泵,35,元,/,平方米，,地源热泵和再生水源热泵,50,元,/,平方米。,沈阳市政府,关于全面推进地源热泵系统建设和应用实施意见,三环内符合应用水源热泵技术的建筑，原则上都要采用水源热泵。,2008,年起，每年应用水源热泵技术不少于,1600,万平方米。,到,2010,年底，实现地源热泵应用面积,6500,万平方米，占全市供热面 积的,32.5%,。,前言,国外发展形势,在美国地源热泵空调系统占整个空调系统的,40%,，是美国政府极力推广的节能、环保技术。,1998,年,美国能源部,颁布法规，要求在全国,联邦政府,机构的建筑中推广应用地埋管土壤换热器地源热泵空调系统。为了表示支持这种技术，美国总统布什在他的,得克萨斯州,的别墅中也安装了这种地源热泵空调系统。现在，在中,北欧,的瑞士、,瑞典,、奥地利、,丹麦,等国家，地源热泵（土壤换热器）技术利用处于领先地位，地埋管土壤换热器热泵得到广泛的应用。,地源热泵系统介绍,地源,在太阳的辐射照耀下，地球成为太阳能的巨型,“,存贮器,”,，在地壳浅层的水体和岩土体中贮存了大量清洁的可再生能源，称为浅层地热能，简称地源。,热泵,以消耗一部分低品位能源（机械能、电能或高温热能）为补偿，使热能从低温热源向高温热源传递的装置。其实质是借助降低一定量的功的品位，提供品位较低而数量更多的能量。由于热泵能将低温热能转换为高温热能，提高能源的有效利用率，因此是回收低温余热、利用环境介质（地下水、地表水、土壤和室外空气等）中储存的能量的重要途径。,地源热泵系统介绍,地源热泵中央空调系统,是以岩土体、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。,在夏季，把室内的热量存入地下,;,在冬季，提取地下的热量用以供暖,以达到调节室温的目的。,地源热泵系统工作原理,地源热泵技术遵循热力学第一、第二定律，即：,“,能量转换与守恒，在转换过程中，能量的形式可以改变，但总量保持不变,”,、,“,能量转换有一定的方向性，热量会从高温物体向低温物体传递,”,的基本原理，以地下水作为提取能量和储存能量基本载体，借助热泵系统，消耗少量电能，,把环境介质中贮存的能量加以挖掘，提高温位进行利用。而整个热泵装置所消耗的功仅为供热量的三分之一或更低，这就是地源热泵节能的原理。,能效比,国家的空调能效比标准,能效比是指额定制冷量与,额定功率,(,耗电量,),的比值。即，消耗,1KW,的电量，能产生几,KW,的制冷量。,能效等级,是表示空调产品能效高低差别的一种分级方法，中国能效分,5,个等级：,2.6,2.8,五级,2.8,3.0,四级,3.0,3.2,三级,3.2,3.4,二级,3.4,及以上 一级（特佳,地源热泵中央空调,能效比,5.0,以上）,1,级最节能，,5,级能效最低，低于,5,级的产品不允许上市销售。空调企业需要在产品上加贴能效标识标志，告知消费者其能效水平等级。消费者可以直接通过能效等级标贴清楚地知道哪种空调是省电节能的。据了解，以一台,1,5,匹空调为参考，一级产品每小时耗电量不得超过,1,度，五级产品每小时耗电量不得超过,1,35,度。,水源热泵工作原理,冬季制热,:,机组,末端,用户,机组输入电能,被利用能,可利用能,回,水,井,出,水,井,蒸发器,冷凝,器,水源热泵工作原理,冬天热泵中制冷剂正向流动，压缩机排出的高温高压,R22,气体进入冷凝器向集水器中的水放出热量，相变为高温高压的液体，再经热力膨胀阀节流降压变为低温低压的液体进入蒸发器，从地下循环液中吸取低温热后相变为低温低压的饱和蒸汽后进入压缩机吸气端，由压缩机压缩排出高温高压气体完成一个循环。如此循环往复将地下低温热能,“,搬运,”,到集水器，从而不断的向用户提供,45 -50,的热水。,水源热泵工作原理,机组,末端,用户,机组输入电能,被利用能,可利用能,回,水,井,出,水,井,冷,凝,器,蒸,发,器,夏季制冷,:,水源热泵工作原理,夏天热泵中制冷剂逆向流动，与用户换热的冷凝器变为蒸发器从集水器中的低温水（,7-12,）提取热能，与地下循环液换热的蒸发器变为冷凝器向地下循环液排放热量，循环液中热量再向地下低温区排放，如此循环往复连续地向用户提供,7-12,的冷水。,地源热泵中央空调主机系统,水源热泵适用条件,一、地下水地源热泵系统应用条件,：,1,、建筑项目附近地下水资源丰富，并便于实施供回水工程。,2,、地方政策允许利用地下水。,3,、地下水温适度，水质适宜，供水稳定，回灌顺畅。,二、地表水地源热泵系统应用条件：,1,、建筑项目附近有丰富的地表水（例如：江水、河水、湖水、海水、水库水、污水、中水、地热尾水、工业废水等等）。,2,、水量充足，水温适度，水质经简单处理能达到使用要求。,地下水处理方法：,1,、除砂,旋流除砂器或沉淀池、净水处理仪（浑浊度大）,2,、除铁,曝气氧化法或使用除铁设备,3,、软化,电子水处理议,水源热泵技术,地下水回灌技术,1,同层对井回灌施工两个井深、结构相同的井，一个井冬抽夏灌，另一个井夏抽冬灌，两个井对同一含水层一抽一灌，称同层回灌。,2,异层对井回灌施工,一眼深井和一眼浅井，冬季开采深井的低温热水，经热泵多级换热后，将降温后的尾水回灌到浅水井中；夏季开采浅水井中的冷水，经热泵升温后的尾水回灌到深井中,。,地下水回灌技术,水源热泵技术,回灌技术,1,真空回灌：就是指在管路密封装置 下，利用真空虹吸原理产生水头差进行回灌。,2,加压回灌：一般将回灌泵内加压，增大回灌量，达到采灌平衡。,3,重力回灌：在回灌时，仅依靠井中回灌水位和静水位之差进行回灌。,水源热泵空调机组的特点,（,1,）属再生能源利用技术,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。,（,2,）属经济有效的节能技术,地热资源的温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气高，夏季比环境空气低，这种温度特性使之比传统空调系统运行效率要高,40%,，节能和节省运行费用,40%,左右。,（,3,）环境效益显著,水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。,（,4,）地源热泵空调,系统维护,费用低,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。,项目,水源热泵中央空调,溴化锂吸收式直燃机组,水冷机组,+,燃油（气）热水锅炉,水冷机组,+,城市热网配套,风冷模块机组,占地面积,机房占地面积小，可设在地下室。采用小机组灵活安装不设专用机房,机房占地面积大，冷却塔占用屋顶面积，储油设备需要占地面积,须冷冻站和锅炉房，占用面积大，储油设备需要占地面积,需要设置专门的冷冻站和换热站，占地面积较大,机组不占用有效面积，直接设置裙楼或顶层屋面,设备寿命,25,年,10-15,年,冷水机组,20,年,燃油锅炉,10,年,20,年,15,年,水资源消耗量,利用土壤或地下水的热烈，不消耗水资源,夏季冷却水消耗量为循环水量的,1-2%,，冬季供热的排污补水,夏季冷却水消耗量为循环水量的,1-2%,，冬季锅炉的排污补水,夏季：利用电能能效比为,3.5-4.5,电能：能效比为,2.8-3.0,环境保护,无燃烧，无污染。水资源不和制冷剂接触没有污染,有燃烧污染，冷却塔有一点的噪音和水霉菌污染,有燃烧污染，冷却塔有一点的噪音和水霉菌污染,有燃烧污染，冷却塔有一点的噪音和水霉菌污染,直接放置于屋面或裙楼，隔振隔音效果直接影响到相邻房间和周围房间的使用，且隔音措施不容易实施。,空调效果,井水温度四季相对稳定，机组运行可靠，不受室外环境稳定影响，系统运行始终保持经济、高效,冷却塔随室外湿球温度影响比较大,冷却塔随室外湿球温度影响比较大,冷却塔随室外湿球温度影响比较大,能效比随室外气候变化而改变，冬季需要除霜，否则影响机组的政策有效供热,设备维护和运行费用,系统组成简单，运行费用第，维护方便，节约,50-80%,水泵和冷却塔能耗较大，燃油燃气价格比较高，机组冷量衰减快，维护和运营费用高，机房需要设置自动安全报警系统,需要制冷和制热两套机组和人员，运行维护复杂，水泵和冷却塔能耗较大，燃油燃气价格比较高，锅炉房需要设置安全设施,需要制冷和制热两套机组和人员，运行维护复杂，水泵和冷却塔能耗较大,主机搭配灵魂，维护保养简单。冬季低温情况下不能政策制热，需要电加热设备及除霜设备,控制灵活性,可分区控制，各区域可单独制冷或制热，互不影响,集中控制，不能单独选择制冷或制热。,集中控制，不能单独选择制冷或制热。,集中控制，不能单独选择制冷或制热。,可实现个区域的单独控制和调节,水源热泵与常规空调技术特点对比表,地源热泵相对于传统的供暖（冷）方式及空气源热泵具有以下的特点,（,1,）地下水水源热泵具有较好的节能性。,地下水的温度相对稳定，一般等于当地全年平均气温或高,1-2,左右。地下水冬暖夏凉的优点，使机组的供热季节性能系数和能效比高。同时，温度较低的地下水，可直接用于空气处理设备中，对空气冷却除湿处理节省能量。对于空气热泵系统，能够节约,23%-44%,的能量。在民用建筑中使用，与传统的电采暖相比，年节电率在,70%,以上。国内水源热泵的制冷系数为,4.5-6,，制热系数可达,3.5-4.8,，比空气源热泵的制热性能系数要高,40%,。,（,2,）地下水水源热泵具有显著的环保效益。,目前，地下水水源热泵的驱动能源是电，电能是一种清洁能源。因此，地下水水源热泵应用场合无污染。只有在发电时，消耗一次能源而导致电厂附近的污染和二氧化碳温室性气体的排放。但是由于地下水源热泵的节能性，也能使电厂附近的污染减弱。美国地源热泵每年减少温室气体排放量超过,100,万,t,。,（,3,）地下水源热泵具有良好的经济性。,美国,127,个地源热泵的实测表明，地源热泵相对于传统供暖，空调方式，运行费用节约,18%-54%,。一般来说，对于浅井（,60M,）的地下水源热泵不论容量大小，它都是经济性的；而安装容量大于,528KW,时，井深在,180-240M,范围时，地下水源热泵也是经济的。这也是大型地下水源热泵应用较多的原因。地下水源热泵的维护费用虽然高于土壤耦合热泵，但和传统的冷水机组加燃气锅炉相比还是低的。国内地下水水源热泵的工程说明（根据北京市统计局信息咨询中心采用地下水水源热泵技术的,11,个项目的冬季运行报告）：在供暖的同时，还供冷、供热水、供新风的情况下，单位面积每平方米费用支出,9.48-28.85,元不等，,63%,的项目低于燃煤集中供热的采暖价格，全部被调查项目低于燃油、燃气和电锅炉供暖价格。据专家初步计算，使用地下水源热泵技术，投资增量回收期约,4-6,年。,（,4,）地下水源热泵能够减少高峰需电量，这对于减少峰谷差有积极意义。,当室外气温处于极端状态时，用户对能源的需求量也处于高峰期，而此时空气源热泵的效率最低，地下水源热泵却不受室外气温的影响。因此，在室外气温最低时，地下水源热泵能够减少高峰需电量。,THE 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