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地源热泵的优势
1、属可再生能源利用技术
地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源(通常小于120米深)作为冷热源,进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能,是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低位热能。地表浅层是一个的太阳能集热器,收集了47%的太阳能量,比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制,真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源,使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。
2、属经济有效的节能技术
地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定,冬季比环境空气温度高,夏季比环境空气温度低,是很好的热泵热源和空调冷源,这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%,因此要节能和节省运行费用40%左右,即投入1kw电能可以平均获得4.0kw以上的冷量或热量。另外,地能温度较恒定的特性,使得热泵机组运行更可靠、稳定,也了系统的性和经济性。设计安装良好的地源热泵,平均来说可以节约用户30%~40%的的运行费用。
水平管工艺流程:
确认放入U型管桩基位置——开挖时保护U型管,确定U型管换热器露出灌注桩切割处— —冲洗试压——测量、开挖横沟、布置水平管——水平管熔接、保压——系统试压——封口
①确认放入U型管桩基位置
在土建单位开外整体坑基时确定放入了U型管的灌注桩的位置,编号。
②开挖时保护U型管,确定U型管换热器露出灌注桩切割处
在土建单位开挖坑基,切割多余部分灌注桩时,应与土建单位协调配合,防止损坏U型管,确定U型管露出灌注桩切割处。
③冲洗检查
对每组灌注桩内的U型管进行冲洗,检查U型管是否完好。
④测量、开挖横沟、布置水平管
根据系统设计,分配每个回路上的所连接的U型管位置,确定水平管位置走向,开挖水平横沟,水平横管配管。
⑤水平管熔接、试压
按各回路连接各U型管,待该回路所有接口都熔接好后,在试验压力下,稳压至少30min,且无泄露。确定系统可靠性后回填该回路。
⑥检查井安装
按照检查井详图,在确定的检查井位置完成管路及阀件安装,安装完成后由土建单位砌筑检查井,做好检查井防水处理,并在底部设置排污管至集水井。
⑦系统试压
竖直和水平地埋管系统与环路集管装配完成后,回填前应进行水压试验,在试验压力下,稳压至少30min,且无泄露。
环路集管与机房集分水器连接完成后,回填前,应进行水压试验,,在试验压力下,稳压至少2h,且无泄漏。
⑧封口
在所有地埋管系统试压回填后,主管道接至机房内,留一法兰接口,封口,保压。
说明:
(1) 本示意图把施工全过程划分为几个主要施工阶段加以排列。
(2) 视施工条件的不同和变动,各施工阶段可以进行调整和交叉,有些地块暂不能进设备,需要管理人员根据现场情况合理调配、统一部署。
a.施工准备阶段
抓紧施工图纸深化设计,要求甲方组织好图纸会审。提出施工方法和现场临时工棚的搭设。按照本施工组织设计规定的时间,组织人员、施工机械和施工材料与设备进场。做好材料预算和技术交底,安全交底工作。
二、材料设备的保管措施
1、设备材料验收入库妥善保管,并采取相应的保护措施。
2、业主采购的设备、材料入库前应配合业主进行开箱检查,观察外观、检查质量,查验技术资料,核实规格型号、数量,并办理开箱记录认证手续,并由经理部同意保管、发放。
3、设备材料入库前主动邀请业主进行开箱检查,当确定无误后方可入库保管。
4、设备材料入库应及时入帐登记注册,并悬挂醒目清晰的标识卡。领用后应及时减帐,做到实物与帐面相符。
5、设备、材料入库实行分区域堆码,堆码整齐,井井有条,安全可靠,并留有一定的出货通道,严禁乱堆,混放。
6、对易燃易爆的保管应设立单的仓库。仓库外设灭火器,对易燃易爆品的领用应严格管理,责任到人。
7、对需防潮的设备、材料均应入库保管。
系统是由下列部分所组成:模块式地源热泵机组、循环水泵、水管环路、水系统控制箱和室内温控器等。
地源热泵机组采用标准构件,需要时各部件的修配和更换很方便。因为设计简单,并不需要高技术的操作工程人员的服务。需要经常保养的是空气过滤网和凝结水盘的清洁。
系统设计简单,灵活、安装快速。机组己在工厂组装好并自带温度控制装置,现场工作只是少量低压风管、电气连接装置和不需要保温的水管的连接。管道可采用钢管、铜管或塑料管。维修方便快捷,机组结构坚固,寿命长久。热泵机组的功率系数(COP)可达到4以上,即1千瓦电输入,有4千瓦多冷量输出的率。
优势
1. 地源热泵系统能充分利用蕴藏于土壤和湖泊中的能量,循环再生,实现对建筑物的供暖和制冷。因而运行费用较低。
2. 地源热泵比风冷热泵节能40%,比电采暖节能70%。比燃气炉效率提高48%。所需电费制冷季比一般热泵空调减少50%。
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%
免机房,只需提供冷却水塔,水泵放置场所,节省了宝贵的主机占地面积。 主机占地面积较大,机房土建投资和机房设备安装投资较大。
部分空调使用时节能,尤其是在过渡季节根据不同需要,不同空间可同时分别供应冷暖,能源可互相交替,节省过度季节的能耗 部分空调使用时,低能量亦要达到总能量的25%,在达不到满负荷时,浪费大量能源。
水流储能,冷暖采用同一能源,可满足用户不同要求,同一系统(楼宇)内,用户可根据需要随意选择制冷或供热,大大节省使用成本。 同一系统(楼宇)内,不能同时满足供暖和制冷的不同要求,季节交替时须一次性转换制冷或制热。当只有部分空调使用时,浪费大量能源。
可立装表计量,用户根据使用空调的时间的长短来交纳运行费用。 费用不用计量,无论用户用否或多少,费用一样支付。
冷却水系统简单,只需一般技术人员即可应付自如。 需技术人员维护和保养,更多时需要委托供应商来维护和保养,费用较高。
少数备用机即可空调正常供给,维修简易,费用低廉,维修时不必整座楼宇停机。 需配昂贵的备用制冷机组和化操作人员,且主机损坏时,整个空调系统将会部分或全部停顿,维修、维护成本高
可分期投资购买设备,只须先安装水循环系统,个别机组可视需要量递增。 须先投资制冷主机和供热锅炉,一次性投资费用较大。