【正文】 系統(tǒng)組成 地源熱泵的定義 地源熱泵系統(tǒng) ——一種機械蒸氣壓縮／制冷循環(huán)的運行系統(tǒng)，該系統(tǒng)將熱量排入地表層或從地表層吸收熱量。地源熱泵通常還被稱為：地熱熱泵（ geothermal heat pumps, GHPs） , 地能系統(tǒng)（ earth energy systems） , 地源系統(tǒng)（ ground – source systems, GS）等， 1997 年以后，由 ASHRAE 統(tǒng)一為標準術語 地源熱泵（ ground – source heat pump, GSHPs）。 土壤熱交換器地源熱泵（圖 21，圖 22）包括一個土壤耦合地熱交換器，它或是水平地安裝在地溝中，或是以Ｕ形管狀垂直安裝在豎井之中。在液體溫度較低時，系統(tǒng)中需加入防凍液，北方地區(qū)應用時應特別注意。W*o d9c G .~ { h 地下水地源熱泵系統(tǒng)分為兩種，一種通常被稱為開式系統(tǒng)，另一種則為閉式系統(tǒng)。由于可能導致管路阻塞，更重要的是可能導致腐蝕發(fā)生，通常不建議在地源熱泵系統(tǒng)中直接應用地下水。 7 o ^ [i [ o3W 在閉式地下水地源熱泵系統(tǒng)中，地下水和建筑內(nèi)循環(huán)水之間是用板式換熱器分開的。板式熱交換器采取小溫差換熱的方式運行，根據(jù)溫度和地下水深度的不同，可以在很大程度上抵消開式系統(tǒng)在性能上的優(yōu)勢。 VBn W 3C6samp。地下水位于較深的地方，由于地層的隔熱作用，其溫度隨季節(jié)氣溫的波動很小，特別是深井水的水溫常年基本不變， l S*P(T1u m F4B 對熱泵的運行十分有利。我國東北北部地區(qū)深井水水溫約為4℃ ，中部地區(qū)約為 12℃ ，南部地區(qū)約為 12~14℃ ；華北地區(qū)深井水水溫約為 15~19℃ ；華東地區(qū)深井水的水溫約為 19~20℃ ；西北地區(qū)淺井水水溫約為 16~18℃ ；深井水水溫約為 18~20℃ ；中南地區(qū)淺井水水溫約為 20~21℃ 。 有大量的應用特性可以幫助我們決定以上系統(tǒng)中的哪一種形式最適宜采用。 9K ~ ,J G j n h g G r1_ u X N 3．太陽能熱泵的定義 hu$y L ] _%]2AG ,V 將太陽能作為熱泵熱源的熱泵系統(tǒng)稱為太陽能熱泵系統(tǒng)。我國地域遼闊，年日照時間大于 2021h 的地區(qū)約占全國面積的 2/3，處于利用太陽能較有利的區(qū)域內(nèi)。其中熱值為 。據(jù)資料介紹，在美國緯度 45 度的平面上，嚴冬時最小太陽輻射強度只是夏季最大輻射強度的 1/3。要利用太陽能，必須要解決太陽能的間歇性和不可靠性問題。 r C A _ M s h6{8E 4．地源熱泵、太陽能熱泵的系統(tǒng)組成 (見下圖 示意 ) 地源熱泵、太陽能熱泵系統(tǒng)通常是由室外熱源和冷源（如：土壤換熱器、地下水換熱器、地表水換熱器、太陽能集熱器）、水環(huán)管路和熱泵機組以及室內(nèi)末端輸配系統(tǒng)（加壓送風系統(tǒng)或地板盤管、風機盤管）組成，有時還要增加輔助鍋爐和冷卻塔。R 現(xiàn)存和規(guī)劃的建筑物； 樹和地面的設施； 自然或人造地表水資源的分類和范圍； 現(xiàn)有水井和腐化系統(tǒng)； v.{ T。W O 推薦系統(tǒng)的潛在位置。 地表水應用調(diào)查報告 k)Mamp。^ | T *\ a3T 這主要是為地表水地源熱泵提供設計所需的資料，當然也由當?shù)氐挠嘘P部門來完成。A 地下水系統(tǒng)試驗井的調(diào)查報告 Q :A9M i .T G 5Q T 試驗為了評價項目 工地的地下水資料而設置，一般 2700m2 建筑物地下水系統(tǒng)推薦一個試驗井，較大的建筑物應給兩個試驗井。試驗孔的孔數(shù)同樣推薦 2700m2 以下建筑物用一個孔，較大的用 2 個孔，由于不用抽水，其孔徑可用 DN50 的套管。 2~ /? ? R1} j n h 水平地下熱交換器的試驗坑調(diào)查報告 Uamp。推薦每公頃最少挖四條坑，大于 2 公頃的現(xiàn)場至少挖 2 條坑，坑深應比計劃熱交換器最深處再深 1m。 水的質(zhì)量 不論是地表水還是地下水的質(zhì)量，對于地源熱泵的各種系統(tǒng)都會在經(jīng)濟上帶有很大的影響，所以保證水的質(zhì)量是十分重要的。G *D 2．地下水系統(tǒng)設計 如果地下水有足夠的量、水質(zhì)較好，有開采手段，當?shù)匾?guī)定又允許，就應該考慮此系統(tǒng)設計，現(xiàn)場調(diào)查將對以上問題給予確認，以下是一些基本原則： 39。 地下水系統(tǒng)應使用 304號不銹鋼板式熱交換器進行水井水和建筑物循環(huán)水熱交換。 如果選擇一個帶有板式熱交換器的閉式地下水系統(tǒng)，建筑物的高度就不必考慮。 G P 地下水系統(tǒng)的運行溫度要求管道保溫，閉式地下水系統(tǒng)的循環(huán)水路要求防凍。 B4{ s/h。 7P c4[ n o,h!A g r 2．地表水系統(tǒng)設計 如果存在地表水或通過開發(fā)能夠產(chǎn)生，則應該考慮該系統(tǒng)。 地表 水的表面面積和深度分別為每冷噸不小于 3000ft2和每冷噸不小于 6ft以滿足供冷設計工況下的得熱量和供熱設計工況下的釋熱量。 熱泵選擇時的使用進水溫度，供熱時從北方的 ℃ 到南方的 ℃ ，供冷時從北方的 ℃ 以下到南方的 35 ℃ 以上。e g 土壤熱換熱器所需的地面面積取決于是選擇垂直方式還是水平方式，考慮以下原則： 大于 20冷噸小于 30冷噸，對于水平熱交換器，一個典型的停車場的的地表面積不夠。 xy3te4o9B Z b 垂直熱交換器通常用在 6 層以下的建筑物以至滿足所用管道的壓力要求，除非選用耐壓更高的管道，然而高強度管比較昂貴且難以加 工。 Y%v z:i rK9P~8w 如果使用閉路的水冷卻器或其他類型的散熱設備，不管是垂直的還是水平的熱交換器，一個典型的停車場的面積可滿足總冷噸數(shù)的 25%以上，視不同的供熱供冷負荷來確定散熱設備以補充土壤熱交換器的冷卻容量。 水管需要保溫以防結露，除非水環(huán)路溫度總是高于 ℃ 10℃ 。 熱泵選擇時的使用進水溫度，供熱時從北方地區(qū)較小的以周邊區(qū)為主的建筑的 ℃ 到南方的℃ ，供冷時從北方的 ℃ 到南方的 ℃ 。D 目前是常用的管道材料是聚乙烯和聚丁烯管材料。 PVC 管不推薦用于地下熱交換器埋地部分。l 0_ | 熱泵用于冬季采暖時，應根據(jù)其實際工況下的供水溫度，校核末端設備的供熱能力。 利用地下水或地表水作熱泵熱源時，應保證水質(zhì)符合機組的使用要求。 利用地下水作為熱源的熱泵，地下水要在封閉管路內(nèi)運行，防止地下水源污染，并應回灌。39。c 為預防和處理回灌井的堵塞，應適當回揚。在巖溶裂隙含水層可以不回揚；在松散大顆粒含水層回揚 1－ 2 次 /周，在中、細顆粒含水層回揚 1－2 次 /天。地下水水溫在近地表處為變溫帶，再向下是恒溫帶，一般恒溫帶水溫為 10－ 22℃ ，可以作為熱泵的熱源，如在變溫帶取水，應要防止水結冰。 在建筑容積率較低的地區(qū)，可以使用利用土壤作為熱源的熱泵。 } 5．太陽能熱泵設計要點 集熱器是太 陽能供熱、供冷中最重要的組成部分，其性能與成本對整個系統(tǒng)的成敗起著決定性作用。即把 10~20℃ 較低的太陽熱能經(jīng)熱泵提升到 30~50℃ ，再供熱。太陽能熱泵的系統(tǒng)中，由于太陽能是一個強度多變的低位熱源，一般都設太陽能蓄熱器，常用的有蓄熱水槽、巖石蓄熱器等。因為只在高溫側一邊設置蓄熱槽，熱泵熱源側的溫度變化大，影響熱泵工況的穩(wěn)定性。 {$EZ6H n n F P 設計太陽能熱泵集熱系統(tǒng)時，以下兩個主要設計參數(shù)是必需計算研究的 ① 太陽能集熱器面積； ② 太陽能集熱器安裝傾角。 K K g _ C6F39。 P V6I%E G Z ^ c n7h l { 3）確定太陽能集熱器面積時，應對設計流量下適宜的集熱器出水溫度進行合理選擇，避免確定的集熱器面積過大。 z h gw n 在太陽能集熱器的選型上，要合理確定冬季熱泵供熱用太陽能集熱量和夏季生活熱水用熱量以及冬季輔助加熱量，作