地源熱泵系統(tǒng)集成技術(shù)與應(yīng)用評價課件

單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,LOGO,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,LOGO,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,201,5年10月,地源熱泵系統(tǒng)集成技術(shù)及應(yīng)用評價,高級工程師,內(nèi) 容,四、地源熱泵系統(tǒng)運行評估案例,三、復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用案例,二、復(fù)合式系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計,五、總結(jié)與體會,一、復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)簡介,LOGO,一、復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)基本概念,為了解決全年地下冷熱不平衡，或為了降低系統(tǒng)初投資，又或為了解決設(shè)置地埋管換熱器土地不足等問題，而設(shè)置輔助熱源或冷源的地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)通常被稱為復(fù)合式地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)（Hybrid Ground-source Heat Pump System）。,LOGO,一、中國建筑熱工分區(qū)圖,由于寒冷或嚴寒地區(qū)冬夏季冷熱負荷的不平衡，使得冬季從地下的取熱量大于夏季往地下的放熱量。,由于夏熱冬冷地區(qū)冬夏季冷負荷大，使得夏季往地下的放熱量大于冬季從地下的取熱量。,LOGO,北方熱負荷占優(yōu)建筑，地下土壤溫度逐年降低,一、冷熱不平衡問題,LOGO,一、冷熱不平衡問題,南方冷負荷占優(yōu)的建筑，土壤溫度逐年升高，系統(tǒng)效率降低,LOGO,地源熱泵,地源熱泵,生活熱水,空氣源,冷卻塔,空氣源,太陽能,地表水,污水源,一、復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)分類,集中供熱,工業(yè)余熱,污水源,燃氣鍋爐,冷負荷占優(yōu),熱負荷占優(yōu),LOGO,一、多源輔助地源熱泵復(fù)合式系統(tǒng)示意圖,LOGO,內(nèi) 容,四、地源熱泵系統(tǒng)運行評估案例,三、復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用案例,二、復(fù)合式系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計,五、總結(jié)與體會,一、復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)簡介,LOGO,二、復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用可行性分析,可行性分析具體步驟及流程：,現(xiàn)場勘查，了解項目概況,現(xiàn)場熱物性測試，出具熱物性測試報告,建筑負荷預(yù)測，地埋管側(cè)負荷估算,根據(jù)負荷及測試報告進行地埋管容量的初步確定,確定熱泵機組的容量，及輔助設(shè)備容量,進行經(jīng)濟性分析：包括初投資，運行費用等,初步方案及結(jié)論,LOGO,二、復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用可行性分析：關(guān)鍵環(huán)節(jié),二、復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)簡介,多用于分析地下巖土傳熱過程及熱平衡,落實項目所在地能源結(jié)構(gòu)及地質(zhì)情況,分析地埋管鉆孔個數(shù)與輔助冷熱源設(shè)備的容量,前期勘察,資料收集,建筑負荷,模擬分析,復(fù)合系統(tǒng),初步方案,LOGO,鉆孔可穿過多個不同地質(zhì)層,可能有地下水流過,不同地質(zhì)條件的導(dǎo)熱系數(shù)不同,巖土導(dǎo)熱系數(shù)是非常重要的參數(shù),標準地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范要求“進行現(xiàn)場的熱物性測試。,二、地源熱泵復(fù)合系統(tǒng)：關(guān)鍵環(huán)節(jié) 熱物性測試技術(shù),熱物性測試的目的是獲取地下熱物性參數(shù)，導(dǎo)熱系數(shù)，初始溫度，熱擴散率,LOGO,二、地源熱泵復(fù)合系統(tǒng)：關(guān)鍵環(huán)節(jié) 地埋管總長度設(shè)計,建筑冷熱負荷地埋管冷熱負荷，實際上：,地埋管的取熱量=建筑熱負荷-機組耗電量 Q1=Q1*(1-1/COP1),地埋管的放熱量=建筑冷負荷+機組耗電量Q2=Q2*(1+1/COP2),動態(tài)逐時傳熱模型，計算結(jié)果更趨合理,既考慮峰值負荷又考慮每月累計負荷；,使用范圍廣：可計算的時間跨度長，空間區(qū)域大,可維護性、擴展性強,可視化界面，易掌握使用,專業(yè)軟件設(shè)計模擬,LOGO,如何設(shè)計地源熱泵機組容量與輔助冷（熱）源設(shè)備容量,三、復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計及關(guān)鍵技術(shù),二、地源熱泵復(fù)合系統(tǒng)：關(guān)鍵環(huán)節(jié),地埋管,輔助冷卻源,輔助熱源,LOGO,內(nèi) 容,四、地源熱泵系統(tǒng)運行評估案例,三、復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用案例,二、復(fù)合式系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計,五、總結(jié)與體會,一、復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)簡介,LOGO,三、復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)嚴寒地區(qū)應(yīng)用案例,本項目位于哈爾濱市南崗區(qū)，地源熱泵系統(tǒng)承擔(dān)建筑面積約為,16.8,萬末端及5萬車庫采暖。,本項目采用天棚輻射,+,地源熱泵,+,燃氣鍋爐系統(tǒng),，,室內(nèi)溫度常年保持在人體最佳舒適度,20-26,范圍內(nèi)。項目設(shè)計地埋管,800,口井，井深,100m,深，項目于,2012,年正式投入使用，使用效果良好，成為,地源熱泵系統(tǒng)在北方嚴寒地區(qū)成功應(yīng)用的典范,。,辰能,溪樹庭院住宅小區(qū),黑龍江省,第一個,三星級綠色建筑項目,LOGO,項目使用特點：,1,、根據(jù),氣候特點,確定地源熱泵技術(shù)使用原則：,地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計以,夏季冷負荷為主,來設(shè)計埋管量，并作為,冬季供暖的輔助,熱源。,即：800口井承擔(dān),全部建筑的冷負荷,，并承擔(dān),5.32萬的車庫熱負荷,2,、根據(jù),土壤溫度較低,的特點，夏季使用時充分,使用自然冷源,，即不開熱泵主機地埋管的水,直接與室內(nèi)換熱,，當升高到一定溫度后開啟主機，達到節(jié)能的效果。,三、復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)嚴寒地區(qū)應(yīng)用案例,LOGO,設(shè)計,目的及思路,通過本工程豎直埋管換熱器的熱物性測試的實驗數(shù)據(jù)，分析該工程周圍區(qū)域的地質(zhì)情況、土壤的初始溫度、土壤熱容量、土壤導(dǎo)熱系數(shù)以及豎直鉆孔每延米換熱量，,得出地源熱泵系統(tǒng)在本項目的使用的合理性，提出地埋管長度設(shè)計建議,。,通過工程設(shè)計計算的冷熱負荷，初選空調(diào)方案并分析地下?lián)Q熱器的平衡性。,在使用過程中如若地下?lián)Q熱器不平衡率比較大，則提出調(diào)整地埋管使用強度的思路，以保證地下?lián)Q熱器冷熱平衡,。,。,三、復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)嚴寒地區(qū)應(yīng)用案例,LOGO,運行狀況模擬,運行10年土壤溫度變化曲線,結(jié)論：運行,1,0年后，土壤溫度基本不變，地下吸熱量和取熱量基本平衡,三、復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)嚴寒地區(qū)應(yīng)用案例,LOGO,地埋管深化設(shè)計,三、復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)嚴寒地區(qū)應(yīng)用案例,LOGO,地埋管深化設(shè)計,三、復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)嚴寒地區(qū)應(yīng)用案例,LOGO,設(shè)計結(jié)論及建議：,（1）本項目建議選用,雙U25，PE管,，鉆孔間距,5m,，鉆孔深度為,110米,。,（2）建議循環(huán)液使用防凍液為,16%乙二醇,，埋管側(cè)進出水溫度,-2/3,，埋管總量為,73441m,。,（3）建議制冷季初期地下側(cè)地埋管的水和乙二醇通過板換,直接冷卻建筑物,室內(nèi)冷負荷，當?shù)叵聜?cè)水流溫度達到設(shè)定值（如18），開啟熱泵機組，使用熱泵機組對建筑物室內(nèi)負荷進行冷卻。冬季使用過程中考慮到車庫溫度要求不用太高的因素，,適時調(diào)節(jié)機組的運行狀態(tài),，以保證地下吸熱量和排熱量基本相同，以達到地源熱泵高效運行的目的。,（4）車庫部分建議采用,風(fēng)機盤管,。,三、復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)嚴寒地區(qū)應(yīng)用案例,LOGO,三、太陽能地源熱泵復(fù)合式系統(tǒng)應(yīng)用案例,德州皇明,蔚萊城項目：一期建筑面積20萬住宅，鉆井1800孔，100m/孔。利用,太陽能,+,地源熱泵,+,風(fēng)機盤管系統(tǒng),結(jié)合。太陽能制備生活熱水，冬季輔助供熱。,LOGO,帝苑香格里拉：,總占地400余畝，凈用地140畝，建筑面積7.6萬平方米。項目鉆井797眼，孔徑150mm，總鉆孔深度79700m，單孔深度100m。同時植入16項現(xiàn)代建筑科技與節(jié)能技術(shù)，如：,分戶地源熱泵,+,分戶太陽能中央空調(diào),+,生活熱水,。,三、太陽能地源熱泵復(fù)合式系統(tǒng)應(yīng)用案例,LOGO,1、分戶太陽能與地源熱泵聯(lián)動中央熱水技術(shù),本項目配置了集高壽命板式屋面集熱器、高性能室內(nèi)集熱水箱和自動加壓循環(huán)水泵與管道系統(tǒng)等于同一住戶的太陽能中央熱水系統(tǒng)，且實現(xiàn)了與地源熱泵系統(tǒng)的一體化聯(lián)動，實行分戶控制、熱量互補，可以自動控制實現(xiàn)24小時供應(yīng)生活熱水，獨立自由掌控系統(tǒng)水量、水溫和水壓。,2、地源熱泵、太陽能與建筑一體化技術(shù)。,帝苑香格里拉整合采用地源熱泵、太陽能與建筑一體化技術(shù)，使地源熱泵系統(tǒng)、太陽能熱水系統(tǒng)與建筑物自身做到同步設(shè)計、同步施工、同步驗收、同步交付使用。為探索整合各種建筑節(jié)能技術(shù)，實現(xiàn)更加美觀、更加舒適、更加節(jié)能的居住效果，引領(lǐng)房地產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展和綠色人居消費起到了較好的示范帶動作用,。,三、太陽能地源熱泵復(fù)合式系統(tǒng)應(yīng)用案例,LOGO,三、豎直埋管與樁埋管復(fù)合的地源熱泵系統(tǒng),在建筑物建造時，將地源熱泵系統(tǒng)的地埋管換熱器置于建筑物混凝土樁基中，就可以使其與建筑結(jié)構(gòu)相結(jié)合，成為樁埋管地?zé)釗Q熱器。這種技術(shù)可以省去鉆孔工序，節(jié)約施工費用，更能有效的利用建筑物的地下面積，不占用地面。國外有些文獻稱之為“能量樁”地源熱泵技術(shù)，也叫樁基埋管地源熱泵技術(shù)。,1,樁基螺旋埋管換熱器；,2,地源側(cè)分水器；,3,地源側(cè)集水器；,4,地源側(cè)循環(huán)泵；,5,用戶側(cè)循環(huán)泵,樁基螺旋埋管換熱器,LOGO,三、豎直埋管與樁埋管復(fù)合的地源熱泵系統(tǒng),(1)樁基螺旋管地源熱泵系統(tǒng)的鉆孔形式，不需要鉆孔，亦即比單純的豎直埋管形式的空調(diào)系統(tǒng)（無輔助冷熱源）在地下?lián)Q熱器施工方面節(jié)省費用（節(jié)省的主要為鉆孔費用）。,(2)螺旋管被灌注在樁的里面，密實性好，傳熱面積大，傳熱性能好。,(3)樁基螺旋管直接埋設(shè)在建筑物的下面，節(jié)省用地面積，提高了地源熱泵系統(tǒng)的施工進度。,樁埋螺旋管式地源熱泵系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢,LOGO,我們依據(jù)自己建立的螺旋線熱源三維非穩(wěn)態(tài)傳熱模型，并在,Delphi,程序開發(fā)平臺上自主開發(fā)能量樁地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計模擬軟件,能量樁地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計模擬軟件,三、豎直埋管與樁埋管復(fù)合的地源熱泵系統(tǒng),LOGO,樁基埋管實驗研究：,抗壓、抗拉、抗彎,等,三、豎直埋管與樁埋管復(fù)合的地源熱泵系統(tǒng),LOGO,項目鑒定意見,項目立項證書,“能量樁地源熱泵系統(tǒng)的研究和工程應(yīng)用”被鑒定為國際領(lǐng)先水平,三、豎直埋管與樁埋管復(fù)合的地源熱泵系統(tǒng),LOGO,工程概況：瑞源名嘉匯項目位于青島開發(fā)區(qū)的CBD區(qū)域，項目總占地面積為102725平方米，總開發(fā)面積約為47萬平方米。功能布局以高層辦公及公寓為主，底下為集中式的商業(yè)。,配置：,樁埋管,+,熱泵【3萬平米底商】,三、豎直埋管與樁埋管復(fù)合的地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用案例,LOGO,本項目為山東省煤田地質(zhì)局部分事業(yè)單位綜合辦公樓項目，項目位于濟南唐冶新區(qū)內(nèi)，工程總建筑面積為,41641,，地上建筑面積,35268.5,，地下建筑面積為,6372.5,，該項目空調(diào),地源熱泵,+,樁埋管,+,空氣源熱泵,+,風(fēng)機盤管系統(tǒng),，埋管方式選擇常用豎井埋管與螺旋樁埋管結(jié)合的形式，共設(shè)計豎井埋管,388,眼，單井深度,120,米，雙,U32PE,管材，螺旋樁埋管,52,個，螺旋樁深度,30,米。,山東省煤田地質(zhì)局部分事業(yè)單位綜合辦公樓,三、豎直埋管與樁埋管復(fù)合的地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用案例,LOGO,三、冰蓄冷地源熱泵復(fù)合式系統(tǒng)應(yīng)用案例,中航雷達與電子設(shè)備研究院蘇州生產(chǎn)試驗基地,本工程共10萬，采用冰蓄冷土壤熱泵系統(tǒng)夏季尖峰負荷為9700kW，冬季尖峰負荷為4700kW,LOGO,三、冰蓄冷地源熱泵復(fù)合式系統(tǒng)應(yīng)用案例,本系統(tǒng)方案適合負荷變化曲線不平衡項目：,1、利用蓄冷技術(shù),平衡電網(wǎng)晝夜峰谷電力負荷，減緩電廠建設(shè)，提高火電廠發(fā)電效率。,2、減少了主機容量，降低了,初投資,并,減少空調(diào)系統(tǒng)電力配電設(shè)施費用。,3、合理利用峰谷電價差價，顯著降低,空調(diào)系統(tǒng)運行費用,。,4、空調(diào)系統(tǒng)使用更加靈活，節(jié)假日、休息日等小負荷狀態(tài)下，可融冰供冷，無需開啟制冷主機，避免制冷主機低效運行，,節(jié)能效果明顯,。,5、蓄冰裝置的蓄冷量可作為應(yīng)急冷源，短時間大負荷要求時可供冷，提高了,空調(diào)系統(tǒng)的可靠性,。,6、使空調(diào)冷水機組更平穩(wěn)地運行，更多時間處于滿負荷工作狀態(tài)，提高冷水機組的,利用率和使用壽命,。,7、,充分高效,的利用了地埋管換熱系統(tǒng)。,LOGO,蓄能式地源熱泵介紹：,概念：,地源熱泵技術(shù),與,蓄能技術(shù),結(jié)合的一種系統(tǒng),分類：,蓄能式地源熱泵的,技術(shù)優(yōu)勢,1、,可以有效地減少,設(shè)備配置容量,，提高,設(shè)備利用率,。,2、可以有效地,減少地埋孔的數(shù)量,及,占地面積,。,3、可以通過電網(wǎng)峰谷電價政策，,節(jié)約大量運行費用,。,4、通過蓄能設(shè)備的能量調(diào)節(jié)，使得機組可以長期穩(wěn)定地運行在高效區(qū)內(nèi)，大幅度,提高機組運行效率,和,整個系統(tǒng)的運行效率,，進而節(jié)約運行費用。,三、冰蓄冷地源熱泵復(fù)合式系統(tǒng)應(yīng)用案例,LOGO,山東某熱電廠余熱回收集中供暖項目，通過