熱泵技術(shù)的分類及案例

時間：2022-04-08作者：通際質(zhì)量檢測（上海）有限公司瀏覽：161

熱泵技術(shù)的原理是從周圍環(huán)境中吸取熱量，包括從自然界的水、空氣或土壤中獲取低品位熱能，讓其充分釋放能量，利用少量高品位的電能作為驅(qū)動能源，變成可為人所用的高品位熱能。按照功能與熱載體的不同，熱泵技術(shù)主要分為三種：土壤源熱泵系統(tǒng)，水源熱泵系統(tǒng)和空氣源熱泵系統(tǒng)。三種系統(tǒng)主要優(yōu)缺點(diǎn)如下表：

表1.1  三種基本熱泵系統(tǒng)比較

熱泵系統(tǒng)	優(yōu)   點(diǎn)	缺  點(diǎn)
土壤源熱泵	1.節(jié)能環(huán)保 2.一機(jī)多用，應(yīng)用范圍廣 3.運(yùn)行穩(wěn)定、**	1.初期投入成本高 2.使用受到場地限制 3.維護(hù)工作繁重
水源熱泵	1.節(jié)能環(huán)保 2.一機(jī)多用，應(yīng)用范圍廣 3.運(yùn)行穩(wěn)定、**	1.初期投入成本高 2.機(jī)組易損壞老化 3.維護(hù)工作繁重 4.若運(yùn)用地下水，回灌問題復(fù)雜
空氣源熱泵	1.資源豐富，應(yīng)用范圍廣 2.節(jié)能環(huán)保 3.實(shí)用性良好	1.機(jī)組除霜問題大（特別在北方） 2.受氣候限制大 3.部件易損壞

2  土壤源熱泵技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例分析

2.1  工程概況

無錫恒華科技園位于無錫市太湖新城，項(xiàng)目總建筑面積10萬m2，主要為科技研發(fā)用房。一期4#、5#樓采用土壤源熱泵系統(tǒng)，建筑面積7684m2，目前已建成并投入使用。該土壤源熱泵系統(tǒng)主要由室外地下?lián)Q熱環(huán)路系統(tǒng)、室內(nèi)換熱系統(tǒng)、土壤源熱泵機(jī)組三部分組成 [1]。

2.2  土壤源熱泵系統(tǒng)常見問題及解決措施

在土壤源熱泵系統(tǒng)安裝與運(yùn)行過程中，常遇見的問題及解決措施如下：

（1）地埋管的敷設(shè)

本工程采用垂直埋管地源熱泵系統(tǒng)，這種埋管方式可有效減少對的土地占用，管路及水泵用電少，但其缺點(diǎn)是管井?dāng)?shù)量多，初投資高。地埋管的敷設(shè)方式受很多因素的影響，設(shè)計人員可以綜合考慮、選擇一種好的地埋管敷設(shè)方式，既可以起到優(yōu)化設(shè)計的目的，也可以減少施工投資。

（2）地埋管換熱器的傳熱性能

4#、5#樓的冷熱負(fù)荷*由地源熱泵系統(tǒng)供給。為了準(zhǔn)確掌握工程地點(diǎn)的地質(zhì)情況和地下熱物性參數(shù)，根據(jù)《地源熱泵系統(tǒng)工程規(guī)范》（GB50366一2005）的規(guī)定，在系統(tǒng)設(shè)置前安裝地埋管的實(shí)驗(yàn)孔，進(jìn)行地下響應(yīng)測試。在熱響應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，根據(jù)建筑的冷熱負(fù)荷計算數(shù)據(jù)，并考慮熱泵機(jī)組的cop影響，確定地源熱泵系統(tǒng)埋管方案。

（3）系統(tǒng)全年輸出的冷負(fù)荷與熱負(fù)荷不相等

熱泵系統(tǒng)的取熱負(fù)荷遠(yuǎn)小于散熱負(fù)荷，如果不采取有效措施，地下平均溫度將會逐漸上升，不能滿足系統(tǒng)長期取、放熱需求。為了使地下溫度場不發(fā)生季節(jié)性的換熱不平衡，就需要采取相應(yīng)措施。目前在工程實(shí)踐中，較有效的解決措施是在系統(tǒng)中增加輔助冷卻塔，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行狀況承擔(dān)部分夏季散熱負(fù)荷。

一期項(xiàng)目自2007年11月投入使用，經(jīng)歷了兩個采暖期、一個空調(diào)制冷期后，對系統(tǒng)進(jìn)行性能考察，結(jié)果系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，埋管土壤溫度無明顯波動[2]。

2.3  經(jīng)濟(jì)性分析

對園區(qū)內(nèi)1#樓VRV空調(diào)系統(tǒng)與4#、5#樓土壤源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)投資和運(yùn)行費(fèi)用的估算，結(jié)果如表2及表3所示：

表2.1  系統(tǒng)投資比較

方案	設(shè)備投資（萬元）	初投資（萬元）	綜合投資（萬元）
VRV空調(diào)系統(tǒng)	512.46	108.73	621.19
土壤源熱泵系統(tǒng)	666.20（包括室外埋地的管網(wǎng)系統(tǒng)）	50.39	716.59

由上表可得土壤源熱泵系統(tǒng)比VRV空調(diào)系統(tǒng)多投資95.40萬元。

土壤源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用部分主要包括運(yùn)行電費(fèi)、系統(tǒng)維護(hù)維修費(fèi)用和設(shè)備壽命折算費(fèi)用（土壤源熱泵系統(tǒng)的使用年限在20年以上，一般空調(diào)系統(tǒng)的使用年限為15年[3]）。其中維護(hù)維修的費(fèi)用，兩系統(tǒng)室內(nèi)設(shè)備基本一致。對于一般空調(diào)系統(tǒng)其故障比率與地源熱泵主機(jī)一致，因此該部分費(fèi)用也基本一致。將設(shè)備凈殘值定為0，不考慮系統(tǒng)維護(hù)維修費(fèi)用，得運(yùn)行費(fèi)用比較如下表：

    表2.2  運(yùn)行費(fèi)用比較

方案	年度用電費(fèi)（萬元）	設(shè)備壽命折算費(fèi)用（萬元）	年度運(yùn)行費(fèi)用（萬元）
VRV空調(diào)系統(tǒng)	51.60	34.16	85.76
土壤源熱泵系統(tǒng)	26.13	33.31	59.44

由上表可得土壤源熱泵系統(tǒng)比VRV空調(diào)系統(tǒng)年節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用萬元26.32萬元，土壤源熱泵系統(tǒng)多投資的費(fèi)用通過3.62年即可回收。另外土壤源熱泵系統(tǒng)綜合經(jīng)濟(jì)效益和運(yùn)行壽命要明顯**VRV空調(diào)系統(tǒng)。JcGlx199010950204





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