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两种快速发展的地源热泵的技术经济性对比分析及节能技术精编

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夏季供冷时,蒸发器产生7℃左右的冷水,供给空调末端设备。在末端设备中吸收热量,水温升至12℃左右再进入蒸发器。而水温为13℃~30℃的地下井水作为冷却水,在冷凝器中吸收热量使水温升高约5℃左右以后回灌到地下,水在渗流过程中又降至13℃~30℃,然后再被抽取上来循环使用。如图4所示。

图4 地下水热泵夏供冷原理 图5 地下

水热泵冬供热原理

冬季供热时,热泵机组中的冷凝器管口与空调末端设备相接,而蒸发器的管口与井水水源系统相接。冬季运行时,用户端的空调循环水,由于吸收了冷凝器的排热而升温,其温度可达45℃~60℃。另外,在水源水系统中水温为13℃~30℃的地下井水由于在蒸发器中失去热量,使水温降低约5℃左右再回灌到地下,水在渗流过程中吸收地下岩土热量,温度又升至13℃~30℃,然后再被抽取上来循环使用。

地埋管热泵的供冷、供热工作原理

地埋管热泵与地下水热泵不同的是,须在许多间距为5~8m,深度约为100m~300m左右的井孔中埋入∮32mm的PE管(竖直埋管式)。PE管与机房中的相连接,而将水注水PE管系统。运行时水系统为闭路循环,只依靠PE管换热器及管中的循环水与地层岩土的热交换实行夏供冷、冬供热。其运行模式与地下水热泵相近。即夏季供冷时,地源水做为热泵机组的冷却水进出冷凝器,把冷凝热带回地下的PE管换热器中的循环水,使之与岩土进行热交换。与此同时要使热泵机组的蒸发器产出约7℃的冷水达到夏季供冷的效果。而冬季供热时,地源水则做为热泵机组的热源水进出蒸发器,由于放出热量而降低了温度的地源水又回到地下PE管换热器中,并使之与岩土进行热交换。与此同时热泵机组的冷凝器会产出45℃~60℃的热水进行供热。 3 两种地源热泵的环保性与性

近年来,地下水热泵和地埋管热泵的发展势头迅猛。这是基于它们所具有的一系列共同优点。而最主要的优点是其环保性和节能性。现举天津采用地埋管热泵实施冬季供热、夏季供冷的一项目为例予以说明(面积3700㎡)。

环保性

(1)地埋管热泵的环保性

地埋管热泵冬季供热与燃煤锅炉供热进行比较,可看出地埋管热泵系统冬季运行时能大量减少污染物排放量,使冬季的城市空气更清新。其全年排放量减少值见表1。

表1 地埋管地源热泵减少污染物排放量

序号 1 2 3 4 污染物 CO 2 SO 2 烟尘 灰渣 减少排放量 /t (2)地下水热泵的环保性

就环保性而言,地下水热泵与地埋管热泵都具有相同的效果。 性

(1)地埋管热泵的节能性

地埋管热泵按夏季供冷期100天,冬季供热期120天进行实测与汇总的数据说明,低运行费的优势很明显,其值见表2。低运行费用说明节约了大量电能。

表2 地埋管热泵与常规空调、采暖运行费比较(元/

㎡)

地埋管热泵序号 项目 费用 1 夏供冷 2 冬供热 全年合 3 计 常规空调 / 采暖费用 ~ 市民 ,工商 市民 ,工商 注:表中采暖费为天津市2005年收费标准 (2)地下水热泵的节能性

据2003~2004年夏、冬二季,对天津市运行的6个地下水热泵系统的运行费用调查结果:地下水热泵的夏冬季运行费用合计为元/㎡。可见这两种快速发展的地源热泵的运行费用均很接近,说明节能性均很好。总之,这两种地源热泵都具有共同的优点。 4 两种地源热泵的技术成熟性与 技术成熟性

(1)地埋管热泵的技术成熟性

天津已有60余个项目投入运行或,小到数百m2,大到数千m2~数万㎡,北京等地区已有数十万㎡物的地埋管热泵工程。说明地埋管热泵工程的与均已成熟。 (2)地下水热泵的技术成熟性

天津及全国各地的地下水热泵项目比较普遍,施工技术已成熟。但其管理措施和管理水平

与新国标《地源热泵系统工程技术规范》的规定相差甚远。下面将进行详细分析。

两种地源热泵的初投资均比较接近,见表3。并与常规中央空调工程的初投资也相差无几。而地下水热泵的运行与维修费用高于地埋管热泵及常规中央空调工程。 表3 地埋管热泵、地下水热泵工程与常规中央空调系

统初投资比较(元/m2)

序地埋管热地下水热常规中央空中央空调方式 号 泵系统 泵系统 调系统 打井/埋管 1 系统 冷热 热泵机组源 2 及机房辅助设备

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