地埋管式地源热泵分类
地耦管土壤源热泵系统是一个密闭的闭路循环系统,它保持了地下水水源热泵利用大地作为冷热源的优点,同时又不需要抽取地下水作为传热的介质。地耦管土壤源热泵系统从根本上解决了地下水水源热泵的种种弊端,是一种真正可持续发展的建筑节能的新技术,而且还具有适用范围广、运行费用低、节能和环保效益显著等优点。
土壤源热泵系统中的土壤换热器埋管方式可分为:水平式土壤换热器,垂直U型式土壤换热器,垂直套管式土壤换热器,热井式土壤换热器,直接膨胀式土壤换热器。
1)水平式土壤换热器
水平地埋管普遍使用在单相运行状态的空调系统中,一般的设计埋管深度在2~4米之间,在只用于采暖时,土壤在整个冬天处于放热状态,沟的深度一定要深,管间距要大。
地源热泵空调机组是一种水冷式的供冷/供热机组。机组由封闭式压缩机、同轴套管式水/制冷剂热交换器、热力膨胀阀(或毛细膨胀管)、四通换向阀、空气侧盘管、风机、空气过虑器、安全控制等所组成。机组本身带有一套可逆的制冷/制热装置,是一种可直接用于供冷/供热的热泵空调机组。
原理
地源热泵系统是一种由双管路水系统连接起建筑物中的所有地源热泵机组而构成的封闭环路的中央空调系统。
在冬季,地源热泵系统通过埋在地下的封闭管道(称为环路)从大地收集自然界的热量,而后由环路中的循环水把热量带到室内。再由装在室内的地源热泵系统驱动的压缩机和热交换器把大地的能量集中,并以较高的温度释放到室内。
在夏季,此运行程序则相反,地源热泵系统将从室内抽出的多余
热量排入环路而为大地所吸收,使房屋得到供冷。尤如电冰箱那样,从冰箱内部抽出热量并将它排出箱外使箱内保持低温。
运行的环境条件
1.与锅炉(电、燃料)供热系统相比,锅炉供热只能将90%以上的电能或70~90%的燃料内能为热量,供用户使用,地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能,比燃料锅炉节省二分之一以上的能量。
2.地源热泵的热源温度全年较为稳定,一般为10~25℃,其制冷、制热系数可达3.5~4.4,与传统的空气源热泵相比,要高出40%左右,其运行费用为普通中央空调的50~60%[13]。
运行费用分析:
以北京市的物价水平-天然气价1.90元/m3、电0.44元/kWh来比较[14]。如果利用天然气来采暖,天然气热值为33500kJ/m3,利用热效率90%计,则燃烧1m3可以获得热量为:Q=33500×0.9=30150kJ。
如果使用地热热泵,取COP=3.5,则获得同样的热量需要耗电量为:
W=Q/COP=30150/35=8614.3(kJ)=2.4(kWh)
费用比较可知:
热泵供暖电费=0.44(元/Kwh)×W=0.44×2.4=1.056(元)
而1m3的天然气费用=1.90(元)
因此,用地热热泵供暖(热)可减少运行费用:
y=(1.9-1.056)/1.9=44.4%
二、工程实例投资及经济性对比分析:
现在再来通过实例来比较以地源热泵为冷热源与常规冷热源的户式中央空调的经济性比较[15]:
表2 投资及经济性对比分析
系统类型 总投资(万元) 年运行费用(万元) 年节约运行费用(万元) 节约率
冷水机组加市政管网供热 8.4 1.6 0 0
地源热泵冷暖空调系统 10.1 0.7 0.9 56%