关于土壤源热泵的讲义.ppt

地源热泵系统及案例介绍,地源热泵系统简介,地源热泵系统是一种利用浅层地热资源的既可供冷又可供暖的,高效节能,空调系统。,一个完整的地源热泵系统由三大部分组成：,源侧换热器,地源热泵机 组,用户末端,水循环,水或空气循环,地下埋管,（土壤）,地表水,（湖、河、江、海）,城市污水,风机盘管,空调箱,地板采暖,卫生热水末端,地源热泵系统简介,热,冷,热,热,热,冷,热,冷,温暖,冷,温暖,温暖,冷,寒 冷,温暖,温暖,温暖,制冷季节,采暖季节,地源热泵系统简介,源侧换热器形式,地下埋管,垂直埋管系统 水平埋管系统 螺旋埋管系统,特点：占地相对较少，不受外界环境影响，换热稳定。,水平埋管和螺旋埋管很少被应用。,地源热泵系统简介,垂直埋管形式,上海地区埋管深度一般在,60m,100m,之间,每米管长换热量约为,30W/m,地源热泵系统简介,地下土壤温度变换特点,大地吸收了半数以上的太阳能。,地下温度的变化随深度增加而逐渐减小。,15m,以下土壤温度可视为恒温。,当地地下温度取决于当地气候条件、地表覆盖层等等,地源热泵系统简介,源侧换热器形式,地表水,抛管换热器，闭式回路,直接取水，开式回路,特点：循环水与源侧水隔开，不受源侧水质影响。,特点：直接取水，避免中间传热损失。,地源热泵系统简介,源侧换热器形式,城市污水,特点：城市污水夏凉冬暖，是地源热泵系统理想的冷热源，利用城市污水中蕴含的热量通过水源热泵机组将其传递到室内。空调效果好，节能性效率高。,地源热泵系统简介,克莱门特水地源热泵机组特点,压缩机,膨胀阀,蒸发器,冷凝器,框架结构 维护方便,控制中心,微电脑控制 器操作面板,加厚镀锌钢板外涂 环氧树脂防腐防锈,标准螺杆机组,地源热泵系统简介,克莱门特水地源热泵机组特点,低噪音螺杆机组,(,选配,),降低噪音,全封闭隔音装置,安装橡胶减振垫上,内帖加厚消音棉,机组噪音可减少,8dB,以上,地源热泵系统简介,克莱门特水地源热泵机组特点,HRHN DHW,机组,HRHN DHW,共有,5,种共工作模式,单制热,单制冷,单热回收制热水,制热,+,热回收热水,制冷,+,热回收热水,地源热泵系统简介,克莱门特水地源热泵机组特点,螺杆式机组主要部件,高效螺杆式压缩机,采用专为空调系统之应用而开发的直接传动半封闭式双螺杆压缩机，优质可靠，能效比高，寿命长。,地源热泵系统简介,克莱门特水地源热泵机组特点,螺杆式机组主要部件,高效换热器,优化进气方式，提高进 气均匀性，延长冷凝距离,专利四,/,二管程技术，通过节水调节阀，实现大温差小流量,高效冷凝器设计特点,冷媒充注量小,维护检修费用低,出口为过热气体,对机组无液击,自然回油,无需回油装置,完全蒸发换热,机组传热效率稳定,高效非对称蒸发器,地源热泵系统简介,克莱门特水地源热泵机组特点,控制中心,操作时，隔离开关断电保证操作人员人身安全,过载保护器,熔断器,微电脑控制器,铜排母线,相序保护器,控制内部结构,、部件和布线按标准,EN60204-1/IEC204-1,规范设计制作，符合,EMC,电磁兼容规范,接触器,地源热泵系统简介,克莱门特水地源热泵系统的优点,合理的冷热源高效稳定的机组,高效节能的空调系统,水地源热泵空调系统具有如下优点：,1,、,利用可再生资源，符合可持续发展战略,土壤、水体是一个巨大的太阳能集热器，水地源热泵是利用了地球本体所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的冷暖空调系统，被认为是一种可持续发展的“绿色空调”。,另外，利用工业生产、生活所产生的污水作为冷热源，转移其中的能量，实现能量的循环利用变废为宝，节能减排。,地源热泵系统简介,克莱门特水地源热泵系统的优点,2,、,高效节能,与周围空气温度相比，地下土壤、水体和污水的温度稳定，可谓冬暖夏凉，为水地源热泵的运行提供了稳定环境和有利的条件，系统运行效率高，运行费用低。,机组制冷效率达,5.2,左右（即输入,1kW,的电能，可获得,5.2kW,的冷量，），制热效率达,4.5,左右（即输入,1kW,的电能，可获得,4.5kW,的热量）；,根据美国环保署,EPA,的估计，设计安装良好的水地源热泵系统平均来说可节约用户,30%40%,的供暖制冷空调运行费用,地源热泵系统简介,克莱门特水地源热泵系统的优点,3,、,环境效益显著,地源热泵机组可取代热水锅炉，地源热泵的运行没有燃烧、没有排烟、也没有废弃物，对城镇大气污染的治理具有积极意义。根据有关资料统计，地源热泵的污染物排放量，比空气源热泵的排放量减少,40%,以上，比直接电供暖的减少,70%,以上。,运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料以及燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。,设备安装在机房内，没有外挂机，对外界环境没有噪音污染，不直接向周围空气排放热量，没有热岛效应。,地源热泵系统简介,克莱门特水地源热泵系统的优点,4,、,运行稳定可靠,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，机组安装在室内，从而避免了室外的恶劣气候，机组使用寿命长，正确保养的机组寿命在,25,年以上；机组紧凑、节省空间；自动控制程度高，可无人值守。,对于采用地埋管方式的系统，其埋管采用高密度聚乙烯材料，地下部分可保证,50,年，地上部分可保证,30,年，因此地下埋管是免维护的，节省了维护费用。,地源热泵系统简介,克莱门特水地源热泵系统的优点,5,、,一机多用，节约设备，节省用房,地源热泵机组可一机多用，系统可供暖、制冷，,采用热回收型地源热泵机组还能同时提供生活热水，同时满足用户对空调和生活热水的需求。,一台机组可取代传统的制冷机加锅炉两套装置或系统。机组结构紧凑，节省建筑空间，由此产生的经济效益也十分可观。,6,、,用途广泛,从严寒地区至热带地区均适用。冬季不结冻地区的江、河、湖、水等均可得到有效利用；,可为办公楼、宾馆、医院、饭店、学校、别墅、超市等区域提供中央空调并提供生活热水；,可为纺织、化工、食品、电子等行业提供工业用冷冻水。,地源热泵系统简介,克莱门特水地源热泵系统的经济性分析（仅空调）,空调的运行时间按照如下假设,1.,制冷季,120,天，每天,10,小时；,2.,供暖季,120,天，每天,10,小时；,3.,过渡季节,125,天，不开空调；,4.,电价按照,0.8,元,/kwh,计算；,5.,空调使用季节系数,0.51,；,6.,空调冷负荷,120W/m,2,热负荷,90W/m,2,；,通过上述假设估算,每万平方米,空调所需要的运行成本见下表：,空调主机运行费估算值用见下表,：,全年制冷运行费用,万元,全年制热运行费用,万元,全年水泵运行费用,万元,全年耗电量,kWh,全年运行费用,万元,地源热泵机组,11.3,9.8,4.5,320000,25.6,风冷热泵机组,19.6,13.8,2.4,447500,35.8,VRV,机组,20.3,14.7,-,437500,35,相比风冷热泵，地源热泵的节能量为,28%,；,相比,VRV,机组，地源热泵的节能量为,26.9%,；,地源热泵系统简介,克莱门特水地源热泵系统的经济性分析（制热水）,水地源热泵机组不仅能为空调提供冷量和热量，还可用来制生活热水。,设在相同条件下，将,1,吨自来水从,10,加热至,55,，需要,45000,千卡的热量。比较不同设备制,1,吨热水费用如下：,天然气,3.6,元,/Nm,3,；城市煤气,1.45,元,/Nm,3,；柴油,4.8,元,/kg,；电,0.8,元,/kWh,地源热泵系统简介,克莱门特水地源热泵系统的经济性分析（制热水）,若上述同样制,1,吨热水所消耗的不同能源折算成标准煤，则各自的标准煤能耗分别为：,通过比较可知，采用地源热泵机组制同样多的热生活热水，其消耗的标准煤约为其它方式的,20%,，节能量十分可观。,地源热泵系统简介,克莱门特水地源热泵独特的热回收技术,机组制冷的同时要排放大量的冷凝热，克莱门特采用热回收技术回收冷凝热，加热热水，有效利用废热，综合能效提高,100%,地源热泵系统简介,克莱门特水地源热泵独特的热回收技术,地源热泵热回收机组的节能性分析,假设某项目要求的制冷量为,1200kW,，制热量为,900kW,，全天,24,小时运行，每天需要,55,生活热水,30,吨，对比采用地源热泵全部热回收系统方案、普通地源热泵空调制冷和制热水方案、普通螺杆式冷水机组燃气热水锅炉的方案（燃气热水锅炉制热在采用燃烧方式的加热系统中属于比较经济的方式）。,58.54,60.80,109.45,地源热泵热回收系统,地源热泵系统,冷水机组锅炉系统,节能,4%,节能,46.5%,典型案例介绍,由于水地源热泵显著的节能优点，目前克莱门特水地源热泵已在国内有大量的应用案例,典型案例介绍,苏州慈济慈善志业中心,总建筑面积为约,60000,，属大型综合建筑，有研习室、僚房、餐厅、体检中心、静思堂、静思精舍、慈济世界博物馆等，其中体检中心和静思堂共,24000,采用地源热泵空调系统，末端采用风机盘管,+,新风送风。,设计总冷负荷,2874kW,，总热负荷,1857kW,；,建筑,24,小时提供生活热水，全天生活热水的需求量为,100,吨；,空调冷热源采用地源热泵机组，,由于有全年生活热水的需求，可以充分利用克莱门特地源热泵机组热回收技术，既能够在制冷的同时实现制热，还可满足冬季采暖和热水要求，不需要单独再设置热源。,根据空调及生活热水负荷情况，选择如下机组：螺杆式高温地源热泵机组,PSRHH4802-Y,一台；螺杆式全热回收地源热泵机组,PSRHH4802-R-Y,一台（生活热水出水温度为,55,）,典型案例介绍,名称,热值,热效率,实际热值,每吨能耗,每吨热水成本,燃油锅炉,10000,大卡,/Kg,燃烧效率,90,9000,大卡,/Kg,5kg,24.0,元,地源热泵,860,大卡,/,度,热效率,450,3870,大卡,/,度,11.6kWh,9.18,元,苏州慈济慈善志业中心运行费用分析,原设计采用燃油锅炉提供生活热水。,现在使用克莱门特地源热泵热回收技术提供生活热水。,制取生活热水的成本：（苏州地区电费,0.79,元,/,度，柴油,4.8,元,/Kg,），以,10,的冷水，加热至,55,的热水，约需,45000,大卡的热量为例，每吨热水相比燃油锅炉可节省运行费用,14.82,元。另外夏季热水可通过全部热回收机组的热回收免费制热水。,每,kg,柴油燃烧产生,1Nm,3,废气，,0.02kg,二氧化硫，,0.1kg,烟尘；每天,100,吨热水，全年,365,天，若采用燃油锅炉将产生废气,182500Nm,3,，烟尘,18250kg,，二氧化硫,3650kg,。采用地源热泵则无这些废烟气污染产生。,典型案例介绍,苏州慈济慈善志业中心运行费用分析,全年空调及热水运行费用对比：,项目,单位,地源热泵热回收,风冷热泵,/,水冷螺杆,+,燃油锅炉,夏季供冷及生活热水总费用,万元,55.3,（生活热水通过热回收免费获得）,82.5,冬季供暖及生活热水总费用,万元,41.4,81.4,过渡季节生活热水总费用,万元,3.5,7.2,全年空调及热水总费用,万元,100.2,171.1,每年节约电费,70.9,万元（仅需两年就可以收回投资。）,该项目原设计体检中心采用风冷热泵空调系统，静思堂采用水冷螺杆机组,+,燃油锅炉空调系统，燃油锅炉提供生活热水，初投资估算为,860,万元。,现在使用克莱门特地源热泵热回收技术 同时供空调和生活热水，初投资为,1000,万元。,典型案例介绍,无锡江南大学长广溪酒店,江南大学长广溪酒店位于无锡市江南大学蠡湖校区内,总建筑面积,2,万平方米，总计,172,个标间、,6,个总统套房、中餐厅,4,个、西餐厅,1,个、大小会议室,4,个、,KTV,包厢,4,个、健身房,2,个、其他用房,6,间。,本工程最大的亮点就是利用,克莱门特地源热泵全热回收技术,取代传统的冷水机组单制冷,+,锅炉系统单制热的组合。,负荷情况：,夏季酒店最大冷负荷：,1284kw,。,冬季最大热负荷：,981kw,。,日生活热水最大负荷：,357kw,。,日最大用水量：,40.56,吨,60,热水。,典型案例介绍,无锡江南大学长广溪酒店,根据负荷情况选择如下机组：,一台全热回收型高温水地源热泵,PSRHH 1301-R-Y,一台部分热回收水地源热泵,PSRHH 2402-D,地埋管情况：,本工程共设置,83m,深能源井,320,口，每,5,根地埋管为一组，总占地面积约为,4960,平方米。,运行方案：,夏季：,PSRHH 1301-R-Y,机组制冷并全部热回收运行，,PSRHH 2402-D,机组制冷并部分热回收运行，制冷同时回收热量免费制生活热水。,过渡季节：,PSRHH 1301-R-Y,机组制热水运行，满足全天生活热水需求。,冬季：,PSRHH 2402-D,机组制热供空调，,PSRHH 1301-R-Y,机组制热水运行供热水。,典型案例介绍,某大学长广溪酒店初投资分析,项 目,传统空调系统（水冷螺杆冷水机组,+,燃气锅炉）,全热回收地源热泵系统,制冷空调主机,58,万,77,万,燃气锅炉及锅炉房土建及相关配套设备,51,万,/,冷却塔及冷却塔土建安装,12,万,/,室外地埋管系统安装,/,145,万,冷却水水泵,6,万,6,万,冷冻水水泵,9,万,9,万,生活热水循环水泵,4,万,4,万,空调机房安装,15,万,13,万,总计,155,万,254,万,全热回收地源热泵系统初投资多出,99,万元,典型案例介绍,无锡江南大学长广溪酒店经济性分析,（,1,）制冷季,120,天，供暖季,90,天，每天运行,24,小时,（,2,）电费为,0.89,元,/KWh,，日生活热水量为,40.56,吨，燃气锅炉热效率按照,0.9,计算，天然气发热量,8200Kcal/m3,，天然气价格,3.8,元,/m3,，,24,小时提供生活热水。,（,3,）空调使用季节系数,0.51,项,目,方案一,方案二,全热回收地源热泵系统,水冷螺杆冷水机组,+,燃气锅炉,夏季供冷总费用,313,，,150.00,335,，,697.00,冬季供暖总费用,224,，,194.00,478,，,534.00,生活热水总费用,70,，,266.00,349,，,288.00,全年空调和生活热水总费用,607,，,610.00,1,，,163,，,519.00,地源热泵年节省运行费用,555,，,909.00,在生活热水的制造成本上地源热泵热回收系统占据绝对的优势！,结论,方案一比方案二每年可以节省运行费用,47%,即,55,万余元，,2,年后即可收回初投资差。而且方案一的节能减排没有二氧化碳和硫化物的排放，既环保节能又经济实惠。并且随着时间的推移，一次能源的价格会不断的上涨，造成以后的费用会逐渐增多！,典型案例介绍,南京朗诗,建设部节能住宅示范工程，省社会发展重大项目科技示范工程,项目概况：,朗诗,国际街区住宅项目位于南京河西新城中央商务区与商业区十字形交叉点的南端，地处新城区,CBD,内的黄金地段。为高档住宅小区，该项目总建筑面积约,30,万平方米,，一期面积：,10,万平方米,。,负荷情况：,总制冷量,4000,KW,，总制热量：,3300,KW,，其中新风负荷占总负荷的,60%,顶棚辐射负荷占总负荷的,40%,。,项目特点：,较早大型住宅区采用地埋管式地源热泵空调系统，,建筑档次高，运用了顶棚辐射全新风系统,+,排水噪声处理系统,+,外遮阳系统,+,屋顶地面系统,+,外窗等系统，,桩基埋管，施工难度大。,典型案例介绍,南京朗诗混凝土顶棚辐射制冷制热系统,采用克莱门特主机供应顶棚辐射系统，夏季所需供回水温度为,18/20,，冬季所需供回水温度为,28/26,。由于降低了对机组的出水温度的要求，机组的能效比有显著提高,典型案例介绍,南京朗诗桩基埋管系统,埋于桩基中的地埋管型式有,U,型或,W,型，共计有效利用桩孔环路为,885,个,另外，在室外补孔,302,个，间距,5,米，钻孔深度,60,米。,典型案例介绍,北京当代万国城,北京第一个大型建筑物下埋管的土壤源热泵项目,当代万国城二期占地面积,1,公顷，总建筑面积约,22,万平米,，地下室约,55000m,2,。本工程为高舒适度、低能耗、健康、绿色、,环保型住宅建筑,，,总制冷量,9696,KW，总制热量：,5058,KW,，另配燃气锅炉调峰，热回收生活热水热负荷：,1700kw,。,项目特点：,大型住宅区采用地源热泵空调,+热回收生活热水的系统；,建筑档次高，运用了顶棚辐射新风系统；,地下室地板下埋管，施工难度大；,热回收生活热水需求量较大。,采用克莱门特地源热泵部分热回收机组,PSRHH3302-D,四台，,克莱门特水冷冷水热回收机组,CSRH2702-D,二台，,CSRH3302-D,二台。,提供空调制冷和采暖的同时，通过热回收功能制备生活热水。,辅助热源：一台燃气热水锅炉，做为采暖系统调峰使用，由于系统供暖效果好，未投入使用。,典型案例介绍,北京当代万国城机房,采用克莱门特地源热泵部分热回收机组,PSRHH3302-D,四台，,克莱门特水冷冷水热回收机组,CSRH2702-D,二台，,CSRH3302-D二台。,提供空调制冷和采暖的同时，通过热回收功能制备生活热水。,辅助热源：一台燃气热水锅炉，做为采暖系统调峰使用，由于系统供暖效果好，未投入使用。,典型案例介绍,由于地处北京市核心地带，没有场地，因此将土壤换热器设置在车库底板下，,共计,635,组双,U,换热管，埋深,100,米。地源热泵机组夏季的排热由土壤换热器和冷却塔完成；冬季取热源由土壤换热器实现。,典型案例介绍,天津咸阳路再生水厂,天津市咸阳路水厂利用污水处理厂内的二级出水再深度处理，日处理污水量,50000,吨，由于其处理的二级污水中有足够的热量可使用，因此采用水源热泵机组为,500m,2,的办公楼和,4000m,2,的厂房提供空调制冷和采暖。,采用克莱门特,FOCSWH0951,水源热泵机组,3,台。,水源侧系统：,包括全自动清洗过滤器、循环泵、污水换热器，及作为备用热源使用的板式换热器。,冬季：,水源进出水温度,9/5,机组供回水温度,55/50,夏季：,水源进出水温度,24/30,机组供回水温度,7/12,典型案例介绍,泰达污水厂,泰达污水厂位于天津市开发区，改造及扩建工程包括污水厂构筑物、新水源,1,厂构筑物、海水淡化构筑物、电镀车间构筑物等。冬,/,夏季均需要供冷,/,供暖的建筑面积约,3600,，只需冬季采暖的面积,6350,。,一期选用机组：,PSRHHY17022,台，中水直接进入机组。,夏季运行模式,设计水温：中水,20/30,，冷冻水,12/7,。,冬季运行模式,设计水温：中水,11/6,，热水,50/55,。,典型案例介绍,苏州现代园墅,现代园墅别墅群位于苏州市吴中越溪城市副中心规划范围内，北邻北溪江，西、南侧临小石湖，东近友新路,水产路南北侧，,总建筑面积：,27.2,万。该项目有,12,套别墅和一个会所，作为市政府接待中心，采用地源热泵热回收空调系统，末端采用风机盘管制冷,+,地板采暖,+,新风送风。,房间名称,夏季,冬季,新风方式,新风量,M/hp,噪声,控制值,db(A),温度,相对湿度,%,温度,相对湿度,%,卧室,24-26,65%,18-22,不控制,自平衡,新风机,3045,餐厅,24-26,65%,18-22,不控制,30,45,书房,24-26,65%,18-22,不控制,30,45,客厅,24-26,65%,18-22,不控制,30,45,健身房,24-26,65%,18-22,不控制,40,42,典型案例介绍,苏州现代园墅,该项目,4,户别墅共用一套地源热泵系统，夏季设计总冷负荷约为,140kw,，冬季设计总热负荷约为,98kw,，同时使用系数取,0.9,。热水负荷：建筑,24,小时提供生活热水，全天生活热水的需求量为,2,吨,/,套系统。,空调冷热源采用地源热泵机组，由于有全年生活热水的需求，可以充分利用克莱门特地源热泵机组热回收技术，既能够在制冷的同时实现制热，还可满足冬季采暖和热水要求，不需要单独再设置热源。,A,、,B,户型选用一台,HRHH0302+,一台,HRHN DHW0071,作为一个系统，会所 选用一台,HRHN0121+,一台,HRHN DHW0121,作为一个系统。,典型案例介绍,苏州现代园墅,该项目原设计为,VRV+,燃气锅炉系统，由燃气锅炉提供地板采暖和生活热水。原设计初投资约,254,万。现在使用克莱门特地源热泵热回收技术，生活热水部分节约了初投资，总造价在,290,万。（造价仅包括空调、地暖、新风、热水系统）。,项目,单位,地源热泵热回收,VRV+,燃气锅炉,夏季供冷及生活热水总费用,万元,4.7,6.8,冬季供暖及生活热水总费用,万元,3.4,5.3,过渡季节生活热水总费用,万元,0.84,1.95,全年空调及热水总费用,万元,8.94,14.05,每年节约电费,5.11,万元（运行费用仅为原设计的,63.6%,）,典型案例介绍,上海林克司高尔夫会所,建筑面积,12000m2,空调冷负荷,1000kW,空调热负荷,800kW,热水负荷,400kW,，,水温,50/55,FOCSWATER HR 1001,两台,PSRHH D 1001,一台,中航雷达苏州生产试验基地,工程面积,60000m2,空调冷负荷,10000kW,地源热泵结合冰蓄冷,PSRHH 7204,共四台,典型案例介绍,中关村华夏科技园,设计负荷,800,冷吨，,BE/SRHH3302,两台,室外地下换热管井共,695,个,该工程是北京市使用地下可再生能源的示范工程得到北京市的资金支持,作为美国能源部（,USDOE,）,2004,年的国际能源合作项目，得到美国政府资金支持,