蓄能式地源热泵系统
地源热泵系统结合峰谷电蓄能集成技术的节能应用
1地 源热 泵技术 概念
地源热泵系统是遵循热力学定律 , 利用逆卡诺循环 , 将地下水 、
湖水 、 河水、 土壤等资源中的低品位能量, 借助冷( 热) 媒系统 , 高效集 中“ 提取” 出来 , 实现冬季取暖、 夏季制冷 、 四季供卫生热水的用途 。
《 资源节约与环保》 2 0 1 3年 第 1 2期
地源热泵 系统结合峰谷 电蓄能集成技术 的节 能应 用
朱 天 利
( 天津大学环境科学与工程学 院 天津
3 0 0 0 7 2 )
2应 运而 生 的蓄能技 术
电网存在峰谷差是现代电 网的一大特点 , 各地 区电力部 门广 泛采用 电力 负荷“ 削峰填谷” 的电费计量方式 ; 而储 能技术正是将 实际用 电从 电网高峰 向低谷时段转移 , 从 而提 高电网效率和节约 能源 , 是 电力部门“ 削峰填谷 ” 的最佳 途径 。从 而最有效地获取分 时电价差效益 、 节省制冷或制热 的运行费用。 蓄能技术在地源热泵 中的用电策略是 : 在低 电价时段制取冷
1 —4层选 用 L R Y W5 8 0型 涡旋式地 源热泵 机组 1台可 满足
地源热泵应用技术作为清洁能源技术 , 具有高效 、 节能 、 环保 等优点 , 可广泛应用 于办公楼 、 住宅 、 宾馆 、 商场 、 体育馆 、 洗浴 中 心等需要制冷和采暖的场合 。国外如北美 ( 美国 、 加拿大等 ) 及中 北欧 ( 瑞士 、 瑞典等 ) 都取 得了较快 的发展 , 在 我 国伴随节 能降耗 工作 的大力 开展 , 热泵技 术的普及应用 , 采用 地源热泵技术 的项
目市场也 1 5 1 趋 活跃 。
( 热) 量储存起来 , 在相对高 电价 时段少用或 者不用 电 , 把储存 的
某工业园区水蓄能式地源热泵工程案例经济分析
热泵技术 为 建 筑 物 供 暖、制 冷 和 提 供 生 活
理念。 地源热泵空调系 统 是 一 种 既 能 供 暖
浅层地( 热) 能 作 为 可 再 生 能 源,通 过
热 水 ,可 减 少 传 统 化 石 燃 料 的 消 耗 , 有 利 于
调整能 源 利 用 结 构,实 现 节 能 低 碳
— 106 —
台
120
额定冷量:25. 1 kW,额定热量:27. 4 kW,额 定 风 量:2 000
台
6
台
300
5 ℃ / 11 ℃ ,H 型高效精密布水装置,镀锌钢管材质
1 480 kg,运行重量:3 130 kg
6 000 m 3 / h,功率:0. 9 kW
m 3 / h,功率:0. 55 kW,带初效过滤网,带电控箱
制冷量:3 640 W,制热量:5 820 W
制冷量:22. 3 kW,制热量:42. 4 kW
台
备注
20
区域供热 2021. 3 期
求( 冷、热、生 活 热 水) 及 峰 谷 电 价 政 策 ( 执 行
表 3 地源热泵与水冷机组 +燃气锅炉
峰谷平电价) ,园区空调系统设计采用水 蓄 能
式地源热 泵 系 统, 夏 季 地 源 热 泵 联 合 水 蓄 冷
kW;1 台 全 热 回 收 型 地 源 热 泵 机 组 型 号 为
30XW0502,制冷量 495 kW, 制 热 量 555 kW。
其他设备选型见表 2。
2. 4 水蓄能系统
考虑项目 浅 层 地 热 能 资 源 条 件、 空 调 需
— 107 —
区域供热 2021. 3 期
图 1 地源热泵水蓄冷( 热) 原理图
地热热泵技术在地下储能系统中的综合利用研究
地热热泵技术在地下储能系统中的综合利用研究地热热泵技术是一种利用地下储能系统提供供暖、制冷和热水的高效环保技术。
地下储能系统由地源热泵、地下储能岩层和地下水组成。
通过对地热热泵技术在地下储能系统中的综合利用进行研究,可以提高能源利用效率,减少对传统能源的依赖,降低能源消耗和环境污染。
首先,地热热泵技术可以通过地下储能系统实现季节性的能量转移。
在夏季,地热热泵可以将室内的热量转移到地下储能岩层中,从而降低室内温度,减少空调的使用。
而在冬季,热泵则可以从地下储能岩层中提取热量,供应室内供暖。
这种季节性能量转移的方式可以节约大量能源,提高供暖和制冷效率。
其次,地热热泵技术在地下储能系统中还可以利用地下水进行能量传递。
地下水具有较为稳定的温度,可以通过热交换装置将地下水的热量传递到热泵系统中,从而为供暖、制冷和热水提供能源。
与传统的空气源热泵相比,利用地下水进行能量传递可以提高热交换的效率,减少能源损耗。
此外,地下储能系统中储存的地热能量还可以用于其他领域的能源利用。
例如,利用地下储能系统提供的稳定温度可以用于温室种植、水产养殖等。
同时,地下储能系统还可以与其他可再生能源相结合,如太阳能和风能,形成多能源系统,提高能源利用效率和可再生能源的利用比例。
然而,地热热泵技术在地下储能系统中的综合利用仍存在一些挑战和问题。
首先,地下储能岩层的选择和开发需要进行详细的勘探和评估,以确保其储能能力和稳定性。
其次,热泵系统的设计和运行需要考虑到地下储能系统的特点和需求,以提高能源利用效率和系统的可靠性。
此外,地下储能系统在建设和运行过程中还需要解决与环境保护、地质灾害等相关的技术和管理问题。
为了提高地热热泵技术在地下储能系统中的综合利用水平,可以进行以下研究和措施。
首先,加强地下储能岩层的勘探和评估工作,找到适合建设地下储能系统的地质条件和优质储能岩层。
其次,开展地热热泵系统与其他可再生能源系统的联合研究,形成多能源系统,提高能源利用效率。
地源热泵空调系统介绍
地源热泵空调系统介绍地源热泵空调系统是一种将地热能转化为室内舒适温度的高效节能空调系统。
该系统利用地下恒定的温度来进行空调供热和供冷,通过地热能的回收和利用,实现了绿色环保和能源节约的目标。
本文将从地源热泵系统的工作原理、优势和应用领域等方面进行介绍。
一、地源热泵系统的工作原理地源热泵系统是利用热泵原理将地下的低温热能提取出来,经过增压、增温后供应给室内,实现供暖和制冷的目的。
具体而言,地源热泵系统主要由地热采集系统、热泵系统和室内输送系统组成。
地热采集系统通过地埋式管道或地源井将地下的热能采集到地源热泵系统中,地下恒定的温度能够保持地热能的稳定供应。
采集回来的地热能交由热泵系统进行处理。
热泵系统包括蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀等主要组成部分。
蒸发器中的制冷剂在低温低压的条件下吸收地热能,经过压缩机增压后,制冷剂的温度升高,然后进入冷凝器,释放出热量,室内热负荷得到满足。
最后,经过膨胀阀进入蒸发器完成循环。
室内输送系统可以通过地板辐射、风管等方式将热量分配到各个室内空间,达到供暖或制冷的效果。
二、地源热泵系统的优势1. 高效节能:相对传统空调系统而言,地源热泵空调系统可以节约70%的能源消耗。
因为该系统利用地下恒定的温度,无需依赖外界环境的温度变化,从而保证了系统的高效运行。
2. 环保低碳:地源热泵系统不需要燃烧燃料,减少了对大气环境的污染,无废气排放,属于绿色环保的供暖和制冷方式。
同时,由于减少了能源消耗,也减少了温室气体的排放。
3. 全年可用:地下的地热能具有非常稳定的特点,因此,地源热泵系统全年都可以进行供热和供冷,无论是在寒冷的冬季还是炎热的夏季,都能提供室内舒适的温度。
4. 长寿耐用:地源热泵系统的主要部件一般寿命较长,使用寿命一般可达20年以上,相比较其他空调系统而言更加持久。
三、地源热泵系统的应用领域地源热泵系统可以广泛应用于各种建筑类型,特别是对于大型商业建筑和公共设施来说,其节能效果更加显著。
蓄能技术地源热泵
蓄能技术在地源热泵系统中的应用形式
蓄热技术
利用物质的相变或化学反应来存 储和释放热能,如蓄热罐、相变
材料等。
蓄冷技术
通过制冷机组在夜间低谷时段制冷, 将冷量以冰或水的形式存储在蓄冷 设备中,白天在用电高峰时段融化 释放冷量。
蓄电技术
将多余的电能转化为化学能或势能 存储起来,需要时再通过逆反应将 化学能或势能转化为电能。
04 蓄能技术在地源热泵系统 中的应用
蓄能技术在地源热泵系统中的作用
01
02
03
平衡能源供需
蓄能技术能够存储多余的 能源,并在需要时释放, 从而平衡地源热泵系统的 能源供需。
提高能源利用效率
通过蓄能技术,可以优化 地源热泵系统的运行策略, 提高能源利用效率。
降低运行成本
蓄能技术的应用可以减少 地源热泵系统的峰值负荷, 从而降低运行成本。
减少碳排放
相比传统空调系统,地源 热泵可大幅减少碳排放, 有利于应对气候变化。
保护生态环境
地源热泵系统无需燃烧化 石燃料,减少对自然资源 的消耗和破坏。
市场前景预测
市场需求增长
随着环保意识的提高和政策的推动,地源热泵市 场需求将持续增长。
技术创新
地源热泵技术不断创新,将提高系统效率和降低 成本,进一步拓展市场应用。
的高效稳定运行。
环保与可持续性
03
地源热泵系统无需燃烧化石燃料,减少温室气体排放,符合环
保和可持续发展要求。
实践案例介绍
某大型商业综合体地源热泵系统
该系统为商业综合体提供供暖和制冷服务,通过地下埋管换热器与大地进行热 交换,实现了高效节能的运行效果。
某住宅小区地源热泵系统
该系统为住宅小区提供集中供暖和制冷服务,采用地埋管和水源热泵相结合的 方式,满足了居民的舒适度和节能需求。
地源热泵与蓄能系统优化配置的设计
Li i。 Ch
Yu f n eeg
( c o lo e h nc l gn e ig h n h i ioo gUnv riy h n h i 0 2 0 Chn ) S h o fM c a ia En ie rn ,S a g a Ja t n iest ,S a g a 0 4 , ia 2
De i n a d Re e r h o p i u it i u i n o he S se o sg n s a c n O tm m D s rb to f t y t m f Gr u d S u c e tPu p a d En r y S o a e o n o r eH a m n e g t r g
Z a gin i c a k h n ja g H — h P r . Te
Ke r y wo ds:g o r und he atpum p; c d s or ge; t r o ol t a he m dyn m i a c ato a c c lul in; e o m i pe ato a a y i op i c no c o r in n l ss; t— m u jt i u in m d srbLto
4 5k 的 热 量 或 冷 量 l 。 由 于 上 海 地 区 对 夏 ~ W _ 】 ]
季冷 量 的需求 比冬 季 热 量 的需 求 大 得 多 , 且 地 而
源 热 泵 夏 季 向 地 下 排 放 的 热 量 大 于 冬 季 从 地 下 吸
支撑 , 造张 江高 科 技 园 区能 源 系 统 集成 与创 新 打 平 台 。通 过理 论 研 究 , 多 能 源 综 合 利用 的 热力 为 循环 以及 热泵 技术 和 蓄能 技术 的组 合优 化提 供理 论依据, 为构 建高 科 技 园 区供 热 系 统 监控 与优 化 管理 系统 提供 理论 支撑 。
蓄能式土壤源热泵系统运行模式及经济性研究
蓄能式土壤源热泵系统运行模式及经济性研究随着能源危机的逐渐加剧和环境保护意识的增强,人们对于可再生能源的利用越来越关注。
土壤源热泵系统作为一种利用地下土壤能量的绿色能源系统,具有环保、节能的特点,因此备受关注。
本文将介绍蓄能式土壤源热泵系统的运行模式,并对其经济性进行研究。
蓄能式土壤源热泵系统是一种将热能从地下土壤中获取的系统。
其运行模式主要包括地下热交换和热泵循环两个过程。
首先,系统通过埋设在地下的地源热交换器与土壤进行热能交换,将土壤中的热能吸收到系统中。
然后,热泵将吸收到的热能转移到室内或室外,实现供热或制冷的功能。
在蓄能式土壤源热泵系统的运行模式中,地下热交换是关键环节。
地下热交换器可以采用不同的形式,例如水平埋管、竖直埋管和地源井等。
其中,水平埋管的安装成本较低,适用于土地资源丰富的地区;竖直埋管利用深层土壤的稳定温度,适用于土地资源紧缺的地区;地源井则适用于地下水资源丰富的地区。
不同形式的地下热交换器在不同环境下具有不同的优势,需要根据具体情况选择合适的形式。
在经济性方面,蓄能式土壤源热泵系统具有较高的投资成本,但在长期运行中可以得到较好的回报。
首先,由于土壤的稳定温度,系统运行稳定可靠,节约能源;其次,系统使用环保的地下热能,减少对传统能源的依赖,降低能源消耗;再次,蓄能式土壤源热泵系统具有较长的使用寿命,可以在较长时间内提供热能。
然而,蓄能式土壤源热泵系统也存在一些挑战和问题。
首先,系统的设计和施工需要专业技术,增加了投资成本和技术要求;其次,不同地区的土壤特性不同,需要根据具体情况进行适应性设计;再次,系统需要定期维护和检查,以确保其正常运行。
综上所述,蓄能式土壤源热泵系统是一种具有环保、节能特点的绿色能源系统。
通过地下热交换和热泵循环两个过程,系统可以高效地利用地下土壤能量,实现供热和制冷的功能。
尽管投资成本较高,但系统在长期运行中可以得到较好的经济回报。
然而,系统的设计、施工和维护都需要专业技术支持。
地源热泵——水蓄能复合空调系统探讨
摘 要: 介 绍 地 源热 泵与 水蓄 能的优 势 , 分析 地 源热 泵一 水蓄 能复合 空调 系统 的运行 原理 及
优 势 。结合 工程 实例 , 探 讨 了地 源热 泵一 水蓄 能复 合 空调 系统 的运行 方案 、 设备 配置 和 节能分析 。
行 研究 。
①
系统效 率 比较 高
水 蓄冷 比常规 制 冷机 组 制 冷 用 电节 省 1 0 % 以 上, 冰 蓄冷 的用 电量则 高 于 常规 空 调 3 3 %左 右 。蓄 能槽 可 实现 夏季 蓄 冷 、 冬季蓄热 , 做到蓄冷、 蓄热 两
2 地 源热泵和水蓄能的优 势
2 . 1 地 源热 泵
第3 3卷
第l 2期
煤 气 与 热 力
GAS & H EAT
Vo I . 33 No. 1 2
De c .2 O1 3
2 0 1 3年 1 2月
・
建筑供暖 ・ 空调 ・ 热环境 ・
地 源 热 泵一 水 蓄 能 复 合 空调 系统 探 讨
张 君 美 , 刘 伟 , 于 芳 断 发 展 和人 们 对 低碳 环 保 的重视 , 地 源热 泵 凭 借 独 特 的 优 势得 到越 来 越 广
泛 的应用 。如今 地 源热 泵 的研 究 已经 比较 成 熟 , 但 其仍 面 临着 取 能蓄 能 难 以 平衡 , 不 能 有 效 利用 电力 峰谷 差 价 的 问 题 J 。水 蓄 能 装 置 可 以有 效 利 用 电
较, 地 源热泵 有独 特 的优势 :
基于地热能的地下蓄能系统设计与优化
基于地热能的地下蓄能系统设计与优化地热能是一种可再生的能源,具有广泛的应用潜力。
在大部分地区,地下温度稳定,能够为地下蓄能系统提供稳定的热源和冷源。
基于地热能的地下蓄能系统设计与优化成为了目前研究的热点之一。
本文将对基于地热能的地下蓄能系统的设计原理、优化方法进行探讨,并提出一种优化方案。
地热能的利用主要包括地下埋管式地源热泵系统和地热能储能系统。
地下埋管式地源热泵系统是通过利用地下温度稳定的特点,通过埋置在地下的管道将地下的热量或冷量转移到室内,以达到供暖或制冷的目的。
而地热能储能系统是将地下的热量或冷量储存起来,以便在需要的时候进行利用。
本文主要关注地热能储能系统的设计与优化。
地下蓄能系统的设计主要包括热源(地下储热层)、热媒管网和热交换器三个部分。
首先,热源的选择是设计地下蓄能系统的重要一环。
一般来说,地下储热层的温度应该相对稳定且能够提供足够的热量或冷量。
选择合适的地下储热层可以通过地质勘探、渗透试验、地形分析等方法进行评估和筛选。
其次,热媒管网的设计需要考虑输送热能的效率和损耗。
合理布置管道的长度、直径、材质等参数,能够降低能量损失,提高能源利用效率。
最后,在热交换器的设计中,采用高效的换热器,能够提高地热能的传输效率。
在地下蓄能系统的优化中,最重要的是提高系统的能量利用效率和系统的性能稳定性。
为了提高能量利用效率,可以通过优化热源的选择和设计,合理控制热媒管网和热交换器的参数,减小能量损失。
同时,科学合理的运行控制策略也是提高能量利用效率的关键。
例如,根据室内外温度的变化调整热媒的流量和供暖或制冷的需求,以达到最佳的能量利用效果。
在提高系统的性能稳定性方面,可以采用适当的调控手段,如控制系统的开关时间、采用智能化的控制系统等,以保证系统的运行稳定性和可靠性。
除了设计和优化地下蓄能系统本身,与之相关的环境也需要被充分考虑。
例如,地下蓄能系统对地下水的影响需进行充分评估,并采取相应的措施来保护地下水资源。
地源热泵耦合水蓄能系统设计及应用分析
技术与检测Һ㊀地源热泵耦合水蓄能系统设计及应用分析谢㊀莉摘㊀要:设计了清洁高效冷热供应方案,采用了地源热泵复合水蓄能技术,减少热泵主机的装机容量㊁地埋管数量及占地面积,结合当地分时电价政策㊁转移高峰期用电负荷㊁平衡电网峰谷差的同时,降低系统运行费用,产生良好的经济效益和环境效益㊂关键词:地源热泵;水蓄能;运行策略;经济性一㊁项目概况项目位于河北定州,为商业办公综合园区,总占地350亩,冷热供应面积为17.8万平方米㊂项目设计清洁高效冷热供应方案,采用地源热泵耦合水蓄能技术,减少热泵主机的装机容量㊁地埋管数量,结合当地分时电价政策㊁转移高峰期用电负荷㊁平衡电网峰谷差的同时,降低系统运行费用㊂二㊁设计负荷根据业主提供的园区内负荷资料,夏季100%负荷典型日最大冷负荷为5815RT,冬季100%负荷典型日最大热负荷为3816RT㊂三㊁系统设计(一)热响应测试概况项目现场共布置了三眼地埋管岩土热响应试验孔,并进行了钻孔施工㊁埋管和钻孔回填,然后对已施工的三眼地埋管岩土热响应试验孔进行了现场岩土热响应试验㊂场地埋管深度155米范围内土壤初始平均温度为15.06 15.31ħ;岩土体积比热容为CV=2.55ˑ106J/(m3K),导热系数平均值为1.756W/(mħ),土壤扩散率为0.687ˑ10-6(m2/s)㊂热响应试验孔采用中粗砂+原浆回填,钻孔热阻为Rb=0.100km㊃W-1㊂热交换孔单位长度钻孔释热量为Qc=67.0W/m,取热量为Qh=39.5W/m㊂(二)技术路线项目采用地源热泵+双工况离心式冷水机机+水蓄能系统,主机采用3台地源热泵和2台双工况离心式冷水机组,夏季谷段电价期间双工况冷水机组蓄冷,冬季谷段电价期间采用地源热泵机组蓄热㊂布置1260口地埋井,有效深度为150米㊂建设3300m3蓄水池,置于广场景观带内,采用深挖蓄水池做法㊂(三)运行策略分析1.夏季每日谷时(0:00-6:00)开启两台双工况离心式冷水机组进行蓄冷,蓄冷量为5800kW,约5.3h可将水池蓄满,有效蓄冷量为30703kWh,放冷效率按95%计㊂典型日蓄放冷策略如下图14㊂图1㊀夏季空调设计日100%负荷运行策略图2㊀夏季空调设计日75%负荷运行策略图3㊀夏季空调设计日50%负荷运行策略图4㊀夏季空调设计日25%负荷运行策略2.冬季每日谷时开启两台地源热泵机组进行蓄热,蓄热量为6400kW,约5.4h可将水池蓄满,有效蓄热量为34541kW㊃h,541放热效率按95%计㊂蓄放热策略如图58㊂图5㊀冬季空调设计日100%负荷运行策略图6㊀冬季空调设计日75%负荷运行策略图7㊀冬季空调设计日50%负荷运行策略图8㊀冬季空调设计日25%负荷运行策略按上述典型日运行策略配置,计算得到土壤夏季总得热量3027074RTh,冬季总放热量2842508RTh,不平衡率为6.5%,全年土壤基本能保持热平衡㊂(四)全年运行费用本系统全年总供冷(热)量约28675108kW㊃h,总耗电量约7923423kW㊃h,全年系统总运行费用381万元,单位运行费用约23元/平方米㊂四㊁方案对比若按常规方案,夏季选用4台地源热泵+3台冷水机组制冷,冬季选用4台地源热泵机组制热,布置1680口地埋井,有效埋深150米㊂考虑分时电价及土壤热平衡因素,设计运行策略并计算得到系统运行费用㊂双蓄方案较常规方案降低了主机装机容量以及地埋井数量,增加了水蓄能系统,综合对比总初投资降低了161万元,年运行费用降低74万元㊂五㊁结语(一)本方案相较于传统方案,减少了主机装机容量及室外地埋井数量,节约了地埋管占地面积,综合总投资降低了161余万元,年运行费用降低74万元,具备较好的经济效益㊂(二)土壤夏季总得热量为3027074RTh,土壤冬季总放热量为2842508RTh,不平衡率为6.5%,全年土壤基本保持热平衡㊂(三)地源热泵耦合水蓄能技术,在稳定可靠供冷供热的前提下,充分利用当地分时电价政策,转移电力高峰段用电负荷,移峰填谷,提升了冷热源系统的经济效益,有利于电网安全稳定运行,具有一定的社会效益及示范推广作用㊂参考文献:[1]杨伟成.空调工程的蓄冷水池技术应用[J].暖通空调,1993(1):40-44.[2]张丽君,姜梅.天津滨海国际机场二期制冷站水蓄冷空调设计[J].制冷与空调(四川),2012,26(4):353-358.[3]满孝新,张笋.济南奥林匹克体育中心水蓄冷系统设计[J].暖通空调,2010,40(6):62-65.[4]叶琪超楼可炜应光耀.德清分布式能源站水蓄冷空调系统运行分析[J].暖通空调,2019,50(4):82-85.作者简介:谢莉,南瑞电力设计有限公司㊂641。
地源热泵系统工作原理
地源热泵系统工作原理
地源热泵系统是一种利用地下土壤或地下水中蕴含的地热能源进行供暖、制冷和热水加热的环保能源系统。
它的工作原理可以分为地源能源的采集、传输和利用三个阶段。
在地源能源的采集阶段,系统通过埋入地下的地热换热器(地热井或管道)与地下土壤或地下水进行热交换。
地下的温度比较稳定,一般比室外温度高于或低于一定数值,这就为地源热泵的工作提供了温差。
地热换热器中的制冷剂流经管道,通过与地下的热交换,吸收地源能源。
在地源能源的传输阶段,制冷剂将热量与冷量分离,在地下循环的管道中进行传输。
在制冷剂循环管道中有一个压缩机,它会将低温低压的制冷剂压缩为高温高压的制冷剂。
这样制冷剂的温度就比地下的温度高于或低于更多,提供更高的热差。
在地源能源的利用阶段,通过管道将制冷剂传送到室内的蒸发器。
在蒸发器中,制冷剂通过膨胀阀放松压力,变成低温低压的状态。
此时,制冷剂与环境空气接触,吸收室内热量,并将冷量释放到室内。
通过以上的工作过程,地源热泵系统实现了对地下热能的采集、传输和利用,使室内的温度得到调节。
在冬季,地源热泵系统通过吸收地下的热量,将其传送至室内供暖;而在夏季,则通过吸收室内的热量,将其传送至地下进行散热,实现制冷效果。
这样的系统不仅可以减少对传统能源的依赖,还可以减少对环境的污染。
地源热泵系统方案
地源热泵系统方案概述地源热泵系统是一种能够利用地下热能为建筑供暖、制冷和热水的高效能系统。
本文将介绍地源热泵系统的原理、组成部分和优势,并提供一个安装地源热泵系统的方案。
原理地源热泵系统利用地下的稳定温度来进行能源转换和热交换。
系统主要由以下几个组成部分组成:1.地热换热器:通过埋设在地下的地热换热器,将地下的热能转移到热泵系统中。
2.热泵机组:包括压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀,用于将地下的热能进行热泵循环,实现供暖和制冷。
3.热水系统:包括热水储存罐和供暖管道,用于将热能输送到建筑中,并提供热水。
组成部分地热换热器地热换热器是地源热泵系统的核心部分,它包括地源热井和地源热管道。
地源热井是一种钻探到地下的垂直井,通常有数十米深,用于接触并吸收地下稳定的温度。
地源热井的数量和深度取决于建筑的冷热负荷。
地源热管道是埋设在地下连接地源热井和热泵机组的管道。
它们负责传输地下的热能到热泵机组,并将冷却剂带回地下进行再循环。
热泵机组热泵机组包括压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀。
压缩机是热泵机组的主要部件,负责将低温、低压的冷却剂压缩成高温、高压的冷却剂。
蒸发器是用于吸收热能的部件,通过冷却剂在蒸发的过程中吸收地下的热能。
冷凝器是用于释放热能的部件,通过冷却剂在冷凝的过程中释放热能给热水系统供暖和提供热水。
膨胀阀是调节制冷剂流量的部件,使冷却剂能够实现循环。
热水系统热水系统包括热水储存罐和供暖管道。
热水储存罐是储存系统产生的热水的容器,它可以确保在需要时供应热水,并在系统不再产生热能时储存热水。
供暖管道将热能输送到建筑中的供暖系统,提供温暖的空气和热水。
优势地源热泵系统相比传统的采暖和制冷系统具有以下几个优势:1.高效能:地源热泵系统利用地下的稳定温度进行能源转换,因此具有较高的能效比,可大大降低能源消耗和运营成本。
2.环保:地源热泵系统不使用燃烧燃料,不产生废气和废水,减少对环境的污染。
3.节约空间:地源热泵系统不需要室外机组,仅需要地热换热器和室内机组,可以节省室外空间。
蓄能技术地源热泵
基本概念—定义
地源热泵(ground-source heat pumps) 是一种利用地下浅层地热资源(包括地下水、土壤 或地表水等)的,既可供热又可制冷的高效节能装 置。夏季制冷时,大地作为排热场所,把室内热量 以及压缩机耗能通过埋地盘管排入大地中,一部分 蓄积在排热点附近,一部分通过土壤的导热和土壤 中水分的迁移热量扩散出去。冬季供热时,大地作 为热泵机组的低温热源,通过埋地盘管获取土壤中 热量为室内供热。两个换热器都既可作冷凝器又可 作蒸发器,只是因季节不同而功能不同。可以看到, 在地源热泵空调系统中,由于冬季从大地中取出的 热量可在夏季得到补偿,因而可使大地热量基本平 衡。
基本概念— COP与热源温度关系
基本概念—地源热泵(GSHP)基本型式
地源热泵(GSHP),又名地热热泵,实际上都是热 泵和与大地换热系统的复合物(图.1)。他们基本上 都含有一个地下换热器(称这种系统为“闭环系统”), 或是一个用井中的地下水来运行的系统(称这种系统为 “开环系统”)。热量能通过以下几种方式从地下提取:
明、冷暖气的系统。非常适合远电力输送的地区。
发展概述-GSHP系统的关键技术
埋地换热器传热模型的研究 回填材料的研发 土壤热源热泵系统的合理配置 土壤热物性的研究
基本传热理论地表活动层初始温度场分布
Ts
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基本传热理论-开尔文线源理论
为了提高地源热泵系统的经济性和可靠性,在建设初期应该掌握 项目地的地埋管换热器的换热特性,进行相关的勘察、测试工作。勘 察、测试工作获取的参数包括地层岩性、岩土初始平均温度、岩土体 热物性参数(主要是平均导热系数)及其他参数(如冬、夏季运行工 况单位延米换热量、综合传热系数等)。
跨季节蓄能型地源热泵地下蓄能与释能特性
d i1 . 9 9 j i n 1 0 —0 0 .0 0 0 . l o :0 3 6 / . s. 0 1 5 5 2 1 .5 O 8 s
跨 季 节 蓄 能 型 地 源 热 泵 地 下 蓄 能 与 释 能 特 性
杨 卫 波 陈振 乾 。 施 明恒
( 南大学 能源与环境学 院, 京 209 ) 东 南 106 ( 南 大学 城 市 工 程 科 学 国 际 研 究 中 心 , 京 2 0 9 ) 东 南 10 6 ( 州 大 学 能 源 与 动 力工 程 学 院 , 州 25 2 ) 扬 扬 2 17
Ya g W e b ’ n io ’ 。 Ch n Zh n i n ・ e e q a S iM i g e h n h ng ‘
( S h o o nryadE vrn n,S uhat ies y Na n 10 6, hn ) ’co l fE eg n n i me t o tes Unvrt , mig20 9 C ia o i ( It a oa Istt frU bnS s msE gn eig o tes U iesy, nig20 9 ,C ia ne t n lntue o ra yt nier ,S uhat nv rt Naj 10 6 hn ) n r i i e n i n ( c o l f n r y a d P we E gn ei Ya g h u Unv ri .Y n z o 2 1 7 hn ) S h o eg n o r n ie r g, n z o ies y a g h u2 5 2 。C i a oE n t
与释 能特 性及 全 年土壤 热 平衡 问题 的影 响. 果表 明 : 能过 程 中不 同半径 处土 壤 温度 会逐 渐升 结 蓄 高, 热作 用半 径 随 时间 而增 大 , 但逐 渐 趋 于平 稳 ; 同时 , 土壤 类 型对 蓄 能过程 中热扩 散半 径 与速 度 有影 响 ; 此外 , 荷不 平衡 率 与土壤 类 型对 全年 土 壤 热平 衡也 有 一定 的影 响. 负 实验 验 证表 明, 建 所 地 下 蓄 能传 热模 型可 有效模 拟 地 下蓄 能 与释 能过 程. 究 结论 对 跨 季 节 蓄 能型 地 源 热 泵 系统 的 研 优 化设 计 与运 行具 有 重要 指 导意 义. 关键 词 :地源 热 泵 ; 季 节蓄 能 ; 能 ; 跨 释 地埋 管换 热器 ; 土壤 热平 衡 中图分 类号 : K14 T 2 文献 标 志码 : 文 章编 号 :10 0 0 ( 0 0 0 -9 30 A 0 1— 5 5 2 1 ) 50 蓄 能型地 源 热泵地 下 蓄 能 与释 能 特 性 , 以垂 直 u 形 埋 管地 下 蓄 能 区域 为 研 究对 象 , 立 了准 三维 蓄 能传 热数 学模 型. 建 分析 了蓄能 过程 中土 壤 热作用 半 径 与蓄热 率 随运 行 时 间的 变化及 全 年运 行过 程 中土壤 温度 的 动态 变化 规律 , 讨 了土 壤 类 型 与释 热 率 对 地 下 蓄 能 探
结合案例浅谈地源热泵水蓄能系统方案
结合案例浅谈地源热泵水蓄能系统方案摘要:该工程采用地源热泵和水蓄能结合的形式,介绍蓄能技术与地源热泵技术集成系统的特点,对该系统运行工况进行分析,并初步探讨该系统评价体系,并总结了设计体会。
关键词:地源热泵;水蓄能;削峰填谷;区域能源站1项目概况1.1工程概况本工程为安徽合肥某汽车高端轻卡基地项目,包括骏铃轻卡、帅铃轻卡制造项目;建筑面积280000m2,其中骏铃轻卡总装车间、帅铃轻卡总装车间、技术中心等设计空调系统,空调冷负荷为9048kW,热负荷为5860kW。
1.2地源热泵地源热泵属可再生能源利用技术。
它利用了地球表面或浅层土壤和水源作为冷热源,进行能量转换的供暖空调系统。
1.地源热泵属可再生能源利用技术;2.地源热泵属经济有效的节能技术。
1.3蓄能技术蓄能技术主要为了平衡电网的昼夜峰谷差,在夜间电力低谷时段蓄能,在日间电力高峰时段释放其能量,减少电力高峰时段制冷设备的电力消耗,是电力部门“削峰填谷”的最佳途径。
由于电力部分实行了电力峰谷差价,使得用户可以节省可观的运行费。
1.4区域供冷供热系统:区域供冷供热系统是指在某一区域内,统一建设空调能源站,通过区域管网向用户统一供冷供热的系统。
系统主要由能源站、输配管网和用户端三部分组成,各部分主要功能分别为冷热源的提供、冷热媒的输送和冷热交换计量。
与传统的分散式空调系统比较,区域供冷供热系统不仅能够带来较好的经济效益,同时还能带来较好的社会效益。
2设计原则1)地源热泵系统仅满足空调系统负荷,设备采用安全可靠、技术成熟、性能优良、功能合理、运行稳定、经济合理、维修方便的设备;2)蓄冷水罐满足冬季供热峰值蓄热量要求,同时兼顾蓄冷;3)空调水系统采用二次泵变流量系统,循环水泵采用变频控制;4)能源中心中产生主要噪声和振动的设备设计消声和减振;5)能源中心设控制室,对制冷站及末端设备进行监视和控制,监控系统为无人值班的自动控制系统;6)能源中心向各车间提供空调冷热水源,能源中心尽可能设于负荷中心。
蓄能式地源热泵系统
100%
定流量、利用温度差【Δt=5℃】
【一次側の方策(例)】
・冷凍機の温度差拡大 ・冷水1次ポンプの変流量制御 ・冷却水ポンプの変流量制御
量
量 定流量、利用温度差【Δt=8℃】 流
63%
搬 送 動 力
Δ 変
5℃ t=
Δ
流
【二次側の方策(例)】
・冷水2次ポンプの変流量制御 送水末端差圧制御 送水末端圧制御(推定末端 圧制御) ・運転台数制御と送水圧力制御
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ห้องสมุดไป่ตู้
天津塘沽西部新城指挥部<天津市节能示范楼>
(蓄冷、蓄热闭式承压系统---130m3)
天津蓟县客运站 (蓄冷、蓄热系统---600m3) 山东东营黄河论坛会展中心
(蓄冷、蓄热闭式承压系统---1200m3)
绿色建筑的定义
《绿色建筑评价标准》评价指标体系包括以下六大指标: 1)节地与室外环境; 2)节能与能源利用; 3)节水与水资源利用; 4)节材与材料资源利用; 5)室内环境质量; 6)运营管理(住宅建筑)、全生命周期综合性能(公共 建筑)。
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蓄能式地源热泵系统 工程实例分析
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蓄能式地源热泵系统工程实例
相同冷凝温度下热泵机组负荷特性与IPLV值的比较
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蓄能型地源热泵式植物工厂供能系统
蓄能型地源热泵式植物工厂供能系统孙行健;石惠娴;陈慧子;裴晓梅【摘要】为了改善采用化石燃料为植物工厂供能所造成的排放大量温室气体和有害气体危害环境的问题,设计蓄能型地源热泵式供能植物工厂供能系统,削峰填谷,将一部分日间高峰负荷挪到晚上低谷期从而利用了晚上多余的电力,达到了节约能源的目的.通过计算确定植物工厂的冷热负荷选型制热量和制冷量分别为799 kW和613 kW的水源热泵,地下水抽水量为78.9 m3/h,并选型蓄热罐为400 m3,蓄冷罐为600m3.经计算分析,该系统不仅有节能减排效益,而且具有一定的投资意义.【期刊名称】《节能技术》【年(卷),期】2015(033)002【总页数】6页(P125-130)【关键词】蓄能;削峰填谷;地下水源热泵;植物工厂;供能系统【作者】孙行健;石惠娴;陈慧子;裴晓梅【作者单位】同济大学新农村发展研究院,同济大学国家设施农业工程技术研究中心,上海200092;同济大学新农村发展研究院,同济大学国家设施农业工程技术研究中心,上海200092;同济大学新农村发展研究院,同济大学国家设施农业工程技术研究中心,上海200092;同济大学建筑与城市规划学院,上海200092【正文语种】中文【中图分类】TQ057.5植物工厂作为现代农业系统,利用高精度控制技术以达实现农作物高效增产的目的。
目前大多数植物工厂的供能方式和温室一样,冬季较常采用传统的加温模式:燃油热风炉加温和燃煤热水加温系统等。
但是此类传统加温方式需燃烧大量化石燃料,会造成大量二氧化碳等温室气体以及有害气体排放的恶果,危害生态环境。
因此,应用地源热泵技术为植物工厂供能引起广泛关注。
许多清洁能源利用技术如浅层地热能利用技术等逐渐引起学者们的关注。
Yumrutas[1]等研究了带季节性地下蓄能的太阳能热泵系统的全年运行工况,并通过数值计算的方法得到了贮能罐中全年水温分布状况,结果表明:土壤类型和系统尺寸均对系统运行性能有显著影响。
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蓄能式地源热泵系统工程实例
• • • • 采用蓄能式热泵系统后: 采用蓄能式热泵系统后: 1、可以大幅度地降低能源站配电容量。 可以大幅度地降低能源站配电容量。 2、可以大大降低地埋孔的数量。 可以大大降低地埋孔的数量。 3、同时降低所有设备的配置容量。 同时降低所有设备的配置容量。
3.06 4.58 5.65
6.91
6.65 6.22
6.40
IPLV曲线
5.75 5.38 4.95 4.40 4.54
6.00
6.19
6.22
相同冷凝温度下负荷特性
3.00 2.00 1.00 0.00 0% 20% 40% 60% 80% 100%
相同冷凝温度下热泵机组负荷特性与IPLV值的比较 相同冷凝温度下热泵机组负荷特性与 值的比较
大 温 差 蓄 能 式 地 源 热 泵 系 统 HP T A N K
v1 v3
T1
注:Pc为变频水泵
T2
Pc
LOAD
系 统
Pb
T3
v2
v4
大温差蓄能式地源热泵系统
• 本系统夏季为供回水8~16℃的大温差系统。 本系统夏季为供回水8 16℃的大温差系统。 的大温差系统
其中: 其中: • 主机供回水温度为 供回水温度为8~ ℃ 1、主机供回水温度为 ~16℃; • 蓄能罐供回水温度为 供回水温度为8~ ℃ 2、蓄能罐供回水温度为 ~16℃; • 蓄能罐可利用温差为12 12℃ 3、蓄能罐可利用温差为12℃( 4~ 16℃ ) ~ ℃ 单位体积蓄冷量可高达 14 kwh/m3。
注:Pc为变频水泵
大 温 差 蓄 能 式 地 源 热 泵 系 统 HP T A N K
v1 v2
T1 T2
Pc
LOAD
v3
v4
Pb
T3
大温差蓄能式地源热泵系统
采用大温差蓄能式地源热泵系统,除满足利用地热能技术和 采用大温差蓄能式地源热泵系统,除满足利用地热能技术和蓄 大温差蓄能式地源热泵系统 地热能技术 冷蓄热技术外 还可以达到以下目的: 冷蓄热技术外,还可以达到以下目的:
蓄能式地源热泵系统
清华规划院建筑分院 绿色建筑技术推广中心
பைடு நூலகம்色建筑的定义
人类从自然界所获得的50%以上的物质原料用来建造各类 人类从自然界所获得的50%以上的物质原料用来建造各类 50% 建筑及其附属设备。 建筑及其附属设备。 这些建筑在建造和使用过程中又消耗了全球能量的50%左 这些建筑在建造和使用过程中又消耗了全球能量的50%左 50% 右; 与建筑有关的空气污染、光污染、 与建筑有关的空气污染、光污染、电磁污染等占环境总 体污染的34% 34%; 体污染的34%; 建筑垃圾占人类活动产生垃圾总量的40%。 建筑垃圾占人类活动产生垃圾总量的40%。 40%
山东东营黄河论坛会展中心
蓄能式地源热泵系统工程实例
• 东营黄河论坛会展中心采用蓄能式地 源热泵系统。 源热泵系统。 • 本系统采用6 制冷量为1216kw 1216kw、 本系统采用6台制冷量为1216kw、制热 量为1400kw的地源热泵机组,同时配备6 1400kw的地源热泵机组 量为1400kw的地源热泵机组,同时配备6台 总计1200m 高效蓄能罐。 200m3总计1200m3高效蓄能罐。
山东东营黄河论坛会展中心
蓄能式地源热泵系统工程实例
• 1、减少地埋孔680口,降低 、减少地埋孔 口 降低17000m2的占 地面积。同时缩减了施工周期。 地面积。同时缩减了施工周期。 • 2、能源站配电容量降低1200kw。 、能源站配电容量降低 。 • 3、热泵机组配置容量降低31%,相应配套 、热泵机组配置容量降低 , 设备也同样降低。 设备也同样降低。 • 4、初投资将降低500万元左右。 、初投资将降低 万元左右。 万元左右
大温差蓄能式地源热泵系统
相关说明---系统输送能效 相关说明 系统输送能效
摘自《公共建筑节能设计标准》 摘自《公共建筑节能设计标准》GB50189
大温差蓄能式地源热泵系统
相关说明---系统输送能效 相关说明 系统输送能效
• 采用8℃的大温差系统,较5℃常规系统的 采用8℃的大温差系统, 5℃常规系统的 8℃的大温差系统 • ER值可以降低30%左右。 ER值可以降低30%左右。 值可以降低30%左右
v1 v2
T1
注:Pc为变频水泵
T2
Pc
LOAD
v3
v4
Pb
T3
主机与蓄能罐联合运行模式2 流量<Pb流量时) 主机与蓄能罐联合运行模式 ( Pc流量 流量 流量时
大温差蓄能式地源热泵系统
注:Pc为变频水泵
大 温 差 蓄 能 式 地 源 热 泵 系 统 HP T A N K
v1 v2
T1 T2
Pc
绿色建筑的定义
《绿色建筑评价标准》评价指标体系包括以下六大指标: 绿色建筑评价标准》评价指标体系包括以下六大指标: 1)节地与室外环境; 节地与室外环境; 2)节能与能源利用; 节能与能源利用; 3)节水与水资源利用; 节水与水资源利用; 4)节材与材料资源利用; 节材与材料资源利用; 5)室内环境质量; 室内环境质量; 6)运营管理(住宅建筑)、全生命周期综合性能(公共 运营管理(住宅建筑)、全生命周期综合性能( )、全生命周期综合性能 建筑)。 建筑)。
绿色建筑的定义
是将可持续发展理念引入建筑领域的结果, 绿色建筑是将可持续发展理念引入建筑领域的结果, 将成为未来建筑的主导趋势。 将成为未来建筑的主导趋势。 国家建设部于2006年颁布实施了 国家建设部于2006年颁布实施了 2006 50378《绿色建筑评价标准》(GB 50378-2006 ) 绿色建筑评价标准》
大温差蓄能式地源热泵系统
相关说明---系统部分负荷效率 相关说明 系统部分负荷效率
对于热泵机组和整个系统而言,满负荷运行时, 对于热泵机组和整个系统而言,满负荷运行时, 机组和系统的运行效率最高。 机组和系统的运行效率最高。
大温差蓄能式地源热泵系统
8.00
7.02 7.09 7.03
7.00 6.00 5.00 4.00
LOAD
v3
v4
Pb
T3
蓄能罐单独运行模式
大温差蓄能式地源热泵系统
注:Pc为变频水泵
大 温 差 蓄 能 式 地 源 热 泵 系 统 HP T A N K
v1 v2
T1 T2
Pc
LOAD
v3
v4
Pb
T3
大温差蓄能式地源热泵系统
注:Pc为变频水泵
大 温 差 蓄 能 式 地 源 热 泵 系 统 HP T A N K
山东东营黄河论坛会展中心
蓄能式地源热泵系统工程实例
• 东营黄河论坛会展中心位于山东省东 营市,总建筑面积为81210 营市,总建筑面积为81210 m2。 • 建筑功能为展览中心和会议中心。 建筑功能为展览中心和会议中心。 夏季总冷负荷为10552kw 10552kw; 夏季总冷负荷为10552kw; 冬季热负荷为10008kw。 冬季热负荷为10008kw。 10008kw
绿色建筑的定义
是指在建筑的全寿命周期内, 绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内,最大限度 地节约资源(节能、节地、节水、节材) 地节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减 少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间, 少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与 自然和谐共生的建筑。 自然和谐共生的建筑。
大温差蓄能式地源热泵系统
螺杆机部分负荷曲线 6 5.609 5.22 5 4.73 4 3.334 cop 3 2.366 2 4.1 5.331 5.588 5.698
1.224 1
0 0 10 20 30 40 50 负荷百分数 60 70 80 90 100
螺杆式热泵机组部分负荷效率曲线
大温差蓄能式地源热泵系统
绿色建筑的定义
绿色建筑的定义
大温差蓄能式地源热泵系统
大温差蓄能式地源热泵系统
大温差蓄能式地源热泵系统完全遵循以上绿色建筑评价原则: 大温差蓄能式地源热泵系统完全遵循以上绿色建筑评价原则:
1、首先采用地热能这一可再生能源利用技术。 、首先采用地热能这一可再生能源利用技术 地热能这一可再生能源利用技术。 2、采用适宜的蓄冷蓄热技术和新型节能的空气调节方式。 、采用适宜的蓄冷蓄热技术和新型节能的空气调节方式。 蓄冷蓄热技术和新型节能的空气调节方式 3、由于采用大温差冷热水输送方式,因此冷热水系统的输送能效比符合 、由于采用大温差冷热水输送方式,因此冷热水系统的输送能效比符合 冷热水系统的输送能效比 《公共建筑节能设计标准》相关规定。 公共建筑节能设计标准》相关规定。 4、在这一系统中,当部分负荷时,热泵主机可不卸载满负荷运行,将多 、在这一系统中,当部分负荷时,热泵主机可不卸载满负荷运行, 余的冷( 余的冷(热)量储存在蓄能罐中,因此在建筑部分负荷和部分空间利用 量储存在蓄能罐中,因此在建筑部分负荷和部分空间利用 时不降低能源利用效率。 时不降低能源利用效率。
v1 v2
T1 T2
Pc
LOAD
v3
v4
Pb
T3
主机与蓄能罐联合运行模式1 流量>Pb流量时 流量时) 主机与蓄能罐联合运行模式 (Pc流量 流量时) 流量
大温差蓄能式地源热泵系统
大 温 差 蓄 能 式 地 源 热 泵 系 统 HP T A N K
v1 v2
T1
注:Pc为变频水泵
T2
Pc
LOAD
v3
大温差蓄能式地源热泵系统
大 温 差 蓄 能 式 地 源 热 泵 系 统 HP T A N K
v1 v2
T1
注:Pc为变频水泵
T2
Pc