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地源热泵在建筑住宅中的运用
文章作者:泊头市永鑫地源热泵工程有限公司 上传时间:2019-12-02 08:57
作者:冯敬桥
河北省泊头市永鑫地源热泵工程有限公司   062150
 
摘要:当今社会生活层次的发展,中央空调日益成为寻常百姓家居生活的一种常见品。而其中地源热泵空调,作为一种在国内较为新型的技术产品,具有能耗低、效率高,污染小、运行成本低,可靠性强等优点,也使得其在住宅建筑应用中,特别是别墅,得到了广泛的欢迎。本文就地源热泵系统的优势特点,结合地源热泵的使用实例进行论述,以供参考。
关键词:地源热泵;建筑住宅;运用
1导言
地源热泵是一种利用较浅地下水、地热资源,高效节能的中央空调技术。由于浅层地下水及地下土壤,在四季变换里温度波动范围小冬暖夏冷,困此浅层地下水级土壤的地热资源,既可以在冬天作为采暖的热源、又可以在夏天作为制冷的冷源。即在天气寒冷的时候,将作为热媒的水泵送至地下管道,从浅层的地下土壤及地下水中采集热量,提高温度后供给主机,以此达到供暖效果;在天气炎热的时候,将作为冷媒的水泵送到地下管道,在浅层的地下土壤及地下水中释放热量,降低温度后反馈给主机,以此来达到制冷效果。
2地源热泵的主要形式
目前在工程中应用的较多的地源热泵系统,有三种形式,分别为地下水热泵、河流湖水源热泵、土壤热泵。目前在江苏苏州等地区,在别墅住宅区内应用较为广泛的是土壤热泵形式的地源热泵。这种形式的地源热泵是闭式系统。依靠垂直埋管或者是水平埋管在浅层地下水或土壤中。
3地源热泵建筑住宅中中央空调系统的应用特点
3.1经济环保
地源热泵中央空调系统的能量来源是太阳能,这种纯天然的热能省去了能源材料费,带来不少经济效益。传统空调系统采用的是化石燃料热量,不仅成本高,而且燃料燃烧后产生的大量二氧化碳给空气造成严重污染。而地源热泵采用的太阳能不仅节省了成本,而且它采用的能量交换技术既避免了资源流失,又减少了二氧化碳的排放。
3.2安全可靠
与传统空调系统相比,地源热泵中央空调系统运行流程较为简单。地源热泵采用地热能能量交换技术代替传统空调系统中的加热和冷却系统,这样也就省去了系统中不必要的机械部件,从而降低了维护费用。同时,地源热泵系统采用室内和地下安装,这样延长了机械部件的使用寿命,并采用电脑远程自动化控制,减少了人工操作,避免因人工错误操作带来的安全问题。
3.3节能低碳
节能环保是地源热泵空调的一大优势,地源热泵利用地下浅层的热量,而不是传统的化石燃料热量,众所周知,地表浅层的地热能是一种可再生的太阳能,取之不尽、用之不竭。同时,由于其地下浅层的温度一年四季都比较稳定,即冬季高于空气温度,夏季低于空气温度,因此,使用地源热泵比使用传统的空调系统能够节能和节省运行费用达4096左右,其节能效果是相当显著的。地源热泵中央空调系统作为一项低碳的新型技术,在运行时,其系统内部只存在能量之间的交换,不会浪费水资源,同时,还明显减少了二氧化碳的排放量,从而满足了低碳的要求。
4地源热泵在建筑住宅中的应用实例
在前期策划筹备时,某小区将其定位于中高档住宅。小区总建筑面积约30W平方米,其中有高档别墅近200套。小区的主要面向客户群,为中高收入人群。为了提高小区形象档次,提升楼盘的竞争力,同时也为了业主日后的生活便利在综合比较了各种中央空调系统后,最终选择了地源热泵中央空调系统。
4.1埋管形式
4.1.1钻孔间距
地源热泵系统工程技术规范(GB580366-2005)4.3.8条建议埋管间距为3~6m,根据相关的项目经验,本方案设计埋管间距为4.5m×4.5m,可设置在停车场,因水平汇总管在地下2米处,因此对绿化、市政管网无影响。在现场空间允许的情况下,可再适当拉大到5m×5m。埋管区域可选择在建筑物外围。
4.1.2钻孔孔径
目前国内施工的土壤换热器钻孔直径一般在¢110~¢200之间,根据不同的地质条件采用不同的成孔设备,如钻孔直径过大会造成施工成本过高,同时回填料施工难度增加,会影响使用效果。一般钻孔直径单U型管钻孔孔径为¢110mm比较合适,如采用双U型管,钻孔孔径为¢130~150mm,本项目中选择¢130孔。
4.1.3PE管选择
考虑到土壤换热器是地源热泵系统深埋于地下的关键换热设备,其性能对系统性能和寿命影响明显,本方案设计采用化学稳定性好、耐腐蚀、导热系数大、流动阻力小、热膨胀性好的高密度聚乙烯(HDPE100/80)管作为埋管材料。PE管选用¢25的地埋管即可达到要求。
4.2水平管系统
同样采用管径32MM的PE管材作为水平连接管,布置在深400MM,宽300MM的水平沟槽内,待连接完毕后,使用200MM厚的黄砂回填保护管材,最上方砂石覆盖并压实。施工过程中,对管道的保压试压工作是至关重要的,因为地源热泵系统工程的特殊性,如果垂直地埋管一旦发生报废,后期几乎无法修理。
4.3空调主机系统
采用美国美意地源热泵主机,根据户型面积大小的不同,配备不同功率的主机及水箱水泵等配件。
4.4末端系统
建设方不予提供,由住户自己根据装修、生活需要自行布置。可自行选择开通厨卫间热水供应、冷热空调、地板采暖等等。
5结论
综上所述,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,具有高效节能、安全稳定、使用寿命长、维护方便、运行费用低、舒适度高、节省空间、实现水资源的循环利用、不存在环境污染问题等优点,所以在高层住宅建筑中应用地源热泵系统是目前最成熟的一种使用可再生能源的高效节能、环保型的工程系统。无论技术可靠性和经济合理性都是可实施的,具有较大的经济价值和社会效益。
参考文献:
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[3]肖洪涛,高贺香.地源热泵在河南农村建筑中的应用[J].河南建材,2010,02:22-23.
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