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地源热泵*空调之水处理方案

 淄博经销地源热泵施工费用要闻如果水源的水质不适于地源热泵使用时，可以采取相应的技术措施进行水质处理，使其符合机组要求。在水源系统中经常使用的水处理技术有以下几种：

1.当水源水中含啥量较高时，可在水源水管路系统中加装旋流除砂器降低水中含砂量，避免机组和管阀遭受磨损和堵塞

2.有些水源浑浊度较大，当水质处理不当，回灌时会造成含水层堵塞，回灌水量逐渐降低，影响供水系统的稳定性和寿命。可以安装“全程处理器”解决系统中的水质问题。

地源空调系统的社会效益

淄博经销地源热泵施工费用要闻我国大部分地区冬冷夏热，夏天大量地使用风冷空调，造成某些大城市供电紧张，形成电荒，为了确保不会造成断电等问题出现，有些城市夏天限制用电量。另外，因为部分地区没有暖气供应，冬天使用电炉取暖，造成电力供应紧张。因此，冬天供暖价格的上调使供暖的运行费用有所提高，再加上供暖造成的污染严重，让我们不得不思考采用一些节能环保的产品。

地源热泵机组制冷、供暖所需能量3/4左右来自地下，另外1/4左右来自电力输入，从而减少一次性的矿物能源消耗；不向室外排冷、热风，减少城市热岛效应。对环境非常友好。

。地源热泵空调是一种使用可再生能源的高效节能、环保型的工程系统。冬季向建筑物供热，夏季又可供冷。可广泛应用于各类建筑中，如商业楼宇、公共建筑、住宅公寓、学校、医院等。随着21现在，我国对建筑节能的要求越来越高。减少我国冬季采暖和夏季供冷所造成的大气污染，降低供暖空调系统的能耗、节约能源是每个公民应尽的义务。特别是近几年来，大中城市为改善大气环境，大力推广使用包括可再生能源的清洁能源。随着人们生活水平的提高，建筑物不仅要满足冬季采暖的要求，而且需要夏季空调降温，地源热泵技术提供了这一问题的有效解决方案。

地源热泵竖直地埋管换热器的热平衡问题及解决方案

地源热泵是以大地为热源对建筑进行供热或制 冷的技术。作为一项可持续发展的建筑节能技术正在 逐步走向成熟，它有着空气源热泵不可比拟的优点，地埋管地源热泵系统只会引起土壤温度的变化，而不 会引起地下水位下降和地面的沉降，也不存在地下水 污染和回灌不*等问题。是一种对环境比较安全的 取、放热方式。 地源热泵系统中的地埋管换热器分为水平地埋管换热器和竖直地埋管换热器，水平地埋管换热器通 常距离地面 1～2 m，由于埋深较浅，可以和地面进行 充分的热交换，因此，不存在地下土壤的热平衡问题。 竖直埋管换热器通常埋深在 30～100 m 之间，其热交 换对象是深层土壤，而深层土壤又不可能与地表环境 进行充分的热交换，就容易使得土壤出现取、放热的 不平衡。

1 、地下土壤热失衡的原因冬季通过热泵提取地下的低位热能给建筑物供 暖，同时，地下埋管周围的温度降低；夏季通过热泵把 建筑物中的热量传输给大地，对建筑物降温，同时，地 下埋管周围的温度升高。显然，这种温度的升高或降 低，对当年采暖(或空调)季的地埋管换热器的传热性 能有一定影响。如果在 1 年中冬季从地埋管换热器中 抽取的热量与夏季向地埋管换热器输入的热量平衡， 则地埋管换热器在数年的长时间运行后，地下的年平 均温度没有变化，对地埋管换热器的性能没有影响。 在夏热冬冷地区，供冷和供暖的天数相差无几， 冷热负荷基本相等，因此，垂直地埋管地源热泵的使用区域是夏热冬冷和冬夏冷热负荷相当的地区。 在寒冷地区由于其冬季热负荷大于夏季冷负荷，造成 热泵从地下土壤的吸热量大于夏季向土壤的排热量， 致使土壤温度逐渐降低、设备耗功率上升、供热性能 系数 COP 降低，一般情况下，土壤温度降低 1 ℃，会 使制取同样热量的能耗增加 3%～4%。同理，对于南 方地区，由于夏季空调冷负荷大于冬季热负荷，可能 造成地下土壤的温度升高 ，进而致使机组的冷凝温 度提高、制冷量减少、设备耗功率上升。因此，维持垂 直埋管地源热泵地下换热系统的吸、放热平衡是热泵 系统正常、高效运行的可靠保证。

2、利用太阳能的可行性

       在严寒地区和寒冷地区，垂直地埋管热泵的地下 换热系统冬季向土壤吸收的热量远大于夏季向土壤 的排放热量。此时，为了使土壤能够维持热平衡状态、 保证热泵的运行效率，就需要增设一个向系统提供热 量的辅助热源。太阳能作为一种取之不尽、用之不竭 的绿色环保能源，随着科学技术的不断进步，人们利 用太阳能的技术趋于成熟，从而使其应用于建筑物的 采暖制冷系统中成为可能。另外，太阳能利用比较灵活，规模可大可小，在日照条件好的情况下，以太阳辐 射热作为蒸发器热源的热泵系统可以获得比空气源 热泵更高的蒸发温度，其系统的能效比(COP)可达到 4 以上。可见，以太阳能作为地源热泵的辅助热源土壤源热泵空调系统的设计方法
1、土壤源热泵空调系统的组成
主要由地源热泵空调机组、土壤源热泵换热器、循环水泵、末端装置、管路系统及相关附件组成。
2、土壤源热泵空调系统
　　土壤源热泵空调系统，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）。土壤源热泵空调系统设计的主要部分为土壤源热泵换热器的设计，故下文就以换热器的设计进行展开。
3、竖直埋管换热器型式及设计要点
⑴、竖直埋管换热器型式
　　土壤源热泵换热器有多种型式，按埋管方式分水平埋管、竖直埋管、螺旋埋管等。这三种埋管型式各有自身的特点和应用环境。在国内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、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。地下热交换器中流体流动的回路形式有串联和并联两种，串统管径较大，管道费用较高，并且长度压降特性限制了系统能力。并统管径较小，管道费用较低，且常常布置成同程式，当每个并联环路之间流量平衡时，其换热量相同，其压降特性有利于提高系统能力。因此，实际工程一般都采用并联同程式。结合上文，即常采用U型管并联同程的热交换器型式。zui常用的竖直埋管换热器型式就是由垂直埋入地下的U型管并联同程的热交换器型式。

⑵、竖直埋管深度
竖直埋管可深可浅，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，热传导效果等。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。但据相关研究表明：U型管的换热主要是在进水支管内完成的，随着钻孔深度的增加，出水支管引起的温升降低，支管间的热短路加剧。因此在满足工作功率的前提下，缩短钻孔深度不但能降低成本，还可以减少热短路的影响。因此建议钻孔深度不超过150米为宜。

⑶、竖直埋管材料
　　一般来讲，一旦将换热器埋入地下后，基本不可能进行维修或更换，这就要求保证埋入地下管材的化学性质稳定并且耐腐蚀。常规空调系统中使用的金属管材在这方面存在严重不足，而塑料管具有耐腐蚀、易加工、传热性能可满足换热要求、价格便宜等优点。由于需要埋入地下的管道的数量较多，故应该优先考虑使用价格较低的管材。所以土壤源热泵系统中一般采用塑料管材。目前zui常用的是聚乙烯（PE）和聚丁烯（PB）管材，它们可以弯曲或热熔形成更牢固的形状，可以保证使用50年以上；而PVC管材由于不易弯曲，接头处耐压能力差，容易导致泄漏，因此，不*用于地下埋管系统。
 ⑷、确定管径
在实际工程中确定管径必须满足两个要求：
①、管道要大到足够保持zui小输送功率；
②、管道要小到足够使管道内保持紊流以保证流体与管道内壁之间的传热。

显然，上述两个要求相互矛盾，需要综合考虑。一般并联环路用小管径，集管用大管径，地下热交换器埋管常用管径有20mm、25mm、32mm、40mm、50mm，管内流速控制在1.22m/s以下，对更大管径的管道，管内流速控制在2.44m/s以下。
⑸、竖直埋管换热器钻孔孔径及回填材料
竖直埋管换热器的形成是从地面向下钻孔达到预计深度，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，某些地区地表土壤层厚，为了钻孔、下管方便多采用大孔径。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，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。

5、竖直埋管换热器的设计
　⑴、选择热交换器形式 地埋管地源热泵系统的热交换器形式有水平（卧式）或垂直（立式）两种形式，具体选择那种形式应根据实际现场条件如场地大小、地质条件等综合考虑。
在现场勘测结果的基础上，考虑现场可用地表面积、当地土壤类型以及钻孔费用，确定热交换器采用垂直竖井布置或水平布置方式。尽管水平布置通常是浅层埋管，可采用人工挖掘，初投资一般会便宜些，但它的换热性能比竖埋管小很多，并且往往受可利用土地面积的限制，所以在实际工程中，一般采用垂直埋管布置方式。
根据埋管方式不同，垂直埋管大致有3种形式：①U型管②套管型③单管型。套管型的内、外管中流体热交换时存在热损失。单管型的使用范围受水文地质条件的限制。U型管应用zui多，管径一般在50mm以下，埋管越深，换热性能越好：zui深的U型管埋深已达180m。U型管的典型环路有3种，其中使用zui普遍的是每个竖井中布置单U型管。然后对计算结果进行圆整，若计算结果偏大，可以增加竖井深度，但不能太深，否则钻孔和安装成本大大增加。相关研究表明：U型管的换热主要是在进水支管内完成的，随着钻孔深度的增加，出水支管引起的温升降低，支管间的热短路加剧。因此在满足工作功率的前提下，缩短钻孔深度不但能降低成本，还可以减少热短路的影响。

⑵、竖直埋管总长度、井间距以及竖直埋管布置形式
主要是以所选择机组的总负荷，依据地质特性参考每米深度的热含量来确定总的打井深度（管长）。结合工程场地可一字型布置、L型布置或矩阵型布置均可，根据测试结果分析，U型竖直埋管间距以4.5—6m为宜。关于竖井间距有资料指出：U型管竖井的水平间距一般为4.5m，也有实例中提到DN25的U型管，其竖井水平间距为6m，而DN20的U型管，其竖井水平间距为3m。
⑶、确定竖直埋管水流速度
　　竖直埋管中如提高水流速度则换热量可适当增加，但增加量不与流速提高量成比例。竖直埋管中水流应为紊流状态，流速太快会增加循环水泵能量消耗，流速取1m/s左右为宜。＜⑷、计算管道压力损失
　　在同程系统中，选择压力损失zui大的热泵机组所在环路作为zui不利环路进行阻力计算。可采用当量长度法，将局部阻力件转换成当量长度，和管道实际长度相加得到各不同管径管段的总当量长度，再乘以不同流量、不同管径管段每100m管道的压降，将所有管段压降相加，得出总阻力。
⑸、确定水泵型号
根据上述计算zui不利环路所得的管道压力损失，再加上热泵机组、平衡阀和其他设备元件的压力损失，确定水泵的扬程，需考虑一定的安全裕量。根据系统总流量和水泵扬程，选择满足要求的水泵型号及tai数。
6、地埋系统综述
1、确定地源系统方案，并对打井、埋管等进行精确计算，确保冬夏负荷平衡,使机组在工况下运行。
2、永远不要拿用户做试验
3、地源负荷设计时，可以按总负荷的70％选取，前提是*行土壤热交换率测试，同时保留适当余量，同时要能保证90％的运行时间窗体顶端

4、地下系统经过几年运行后，土壤周边温度回有所上升，必须加以考虑。正常情况下每10年温度提高1.5℃。
5、室外井口必须事先设立相对于建筑物的坐标点，施工完成后画成地图，以便日后检修。
6、室外埋管必须是同程式设计。垂直埋管管径为DN32，每组zui多16对，合并总管zui大为。DN63。
7、垂直管埋好后，井孔必须填满。可以用软管插到井底，灌入细沙、泥土和适量水泥的混合物。沙的比例不要太高； 　
8、垂直埋管时，同一井内U型管间距不于强调，＞20mm即可。而井间距离至少在4m以上，一般设5～6m；
9、垂直井在下管前，管内注满水，用100kg重物，底部焊一钢制叉形物，骑在U型管底部，可以加快下管速度；
10、管道埋设前必须试压，埋好后第二次试压，与水平管连接后第三次试压，与集分水器连接后第四次试压，与整个系统连接后，第五次试压；
11、垂直埋管地源负荷：40～50w/m井深，双U形管一般能提高6％的换热效率；池塘或河道埋管：40w/m管材；静止状态时制热1kw需15 m2水面面积，单冷1kw约需7.5m2水面面积；
12、防冻液可以用甲醇和乙醇混和物，先兑水后用防爆泵加入系统。 此方案与吸收地下水的不同点在于，水源热泵是吸收地下水的能量，而地埋管是吸收地下土壤的能量，同样都可以达到制热的效果。
一、缺点
1、采用地埋管形式的，打井数量众多，远大于水源形式的打井数量，所以其工程量也远远大于使用水源形式的。
2、因为打井数量多，所以需要一大片理想的打井空地。
3、地埋管形式的热吸收效果要低于水源形式。
二、优点
1、整个地下部分的使用寿命都要大于水源井的使用寿命。
2、不占用地下水资源，不会由于地下水的回灌问题而造成水资源的浪费。