地源热泵介绍
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
缺点： 不太适合用于供冷 引起系统全年冷热负荷不平衡的问题
集中或分散的地源热泵系统
中央空调系统：
技术领先 服务至上
集中的机房/地埋管换热器/热泵机组，分散的空调 末端。
水环系统：
集中的地埋管换热器,分散的热泵机组。 造价较高，用户独立控制，有利于计量和行为节能。
地埋管地源热泵系统的技术集成
技术领先 服务至上
0.07500
6
0.08100
0.08500
0.09000
8
0.09400
0.1000
Dimensionless temperature rise r,f
0
1.000E-4
0.02000
2
0.04500
0.07000
0.09500
4
0.1200
0.1450
0.1700
6
0.1800
0.1870
0.1920
地埋管水环热泵复合系统组成图
地源热泵与太阳能结合 的复合新能源系统
技术领先 服务至上
季节性蓄热技术
解决地源热泵系统全年冷热负荷不 平衡问题
解决利用太阳能供热和空调的问题
季节性蓄热技术
技术领先 服务至上
蓄热水箱（池） 地下滞水层蓄热 地埋管换热器（地下岩土蓄热） 其他技术（相变材料、化学能蓄热）
蓄热水池与地下滞水层蓄热
0
1.000E-4
2
0.005630
0.01130
4
0.01350
0.02000
0.02500
6
0.03000
0.03500
8
0.04000
10
Dimensionless temperature rise r,f
0
1.000E-4
0.01250
2
0.02500
0.03750
0.05000
4
0.06250
4. 在长江流域，以至于华北的寒冷地区，我们的经验是尽 量不用防冻液。采用防冻液会降低机组在冬夏工况下的效 率，同时也带来腐蚀、对环境的影响等复杂的问题。
地埋管地源热泵系统的设计要点
技术领先 服务至上
5. 地埋管换热器钻孔间距越大对提高换热效率和 减轻冷（热）累积的影响越有利。但在我国应用 地埋管地源热泵系统的最大限制条件常常是埋设 地埋管换热器的用地有限。因此，在我国通常选 择钻孔间距为 4-5 m，较国外的标准小。
利用热电厂的余热的季节性蓄热
利用热泵技术扩大现有热网的供 热能力
地埋管地源热泵系统的设计要点
技术领先 服务至上
1. 对地埋管换热器全年冷热负荷的不平衡应给
于足够的重视。
2. 与传统的空调系统不同，设计地埋管地源热泵 系统是不仅需要建筑供热和供冷的峰值负荷，还 需要系统全年累积的供热和供冷总量。因此，利 用设计软件对系统进行全年冷热负荷的动态模拟 是必需的。由逐时的负荷可以得到逐日或逐月的 累积负荷，供设计用。
Байду номын сангаас
技术领先 服务至上
无限大介质中 线热源的温度场
技术领先 服务至上
a 无渗流
b 有渗流
有地下水渗流时 地热换热器中的温度场
技术领先 服务至上
深层岩土热物性测试技术
.
技术领先 服务至上
岩土热物性测试仪
地埋管换热器施工技术与设备
技术领先 服务至上
与建筑桩基础结合的地源热泵系统
技术领先 服务至上
•节省地埋 管换热器的 钻孔费用
技术领先 服务至上
热泵种类与应用
热泵技术
技术领先 服务至上
空气源热泵
地源热泵
地下水源热泵
地表水源热泵 （包括污水/海水源）
地埋管地源热泵
空气源热泵 还是 地源热泵？ 技术领先 服务至上
空气源热泵受环境温度的影响， 效率较低 除霜问题 空气源热泵初投资较低 空气源不受现场施工条件影响
地下水源热泵 还是 地埋管地源热泵？
H2=12.0 m=10
18
-3 -2 -1 0 1 2 3
R=r/r 0
Finite ring-coil source model
12
Fo=5.0
14
B=1.0
H1=2.0
16
H2=12.0
m=10
18
-3 -2 -1 0 1 2 3
R=r/r 0
Finite ring-coil source model
1 钻孔外的传热模型
线热源模型 有限长线热源模型
2 钻孔内的传热模型
一维模型，二维模型 准三维模型
3 有地下水渗流的传热模型 4 叠加原理
空间的叠加：多个钻孔间的相互作用 时间的叠加：变负荷和间断工作
2、钻孔内的热阻：横截面图
串联：
1-2-3-4 1-3-2-4 1-2-4-3
并联：
1-2，3-4 1-3，2-4
技术领先 服务至上
地源热泵的应用前景广阔
政府政策支持 具有应用地源热泵技术的广阔 市场与条件 技术本身的优势：节能，环保 可借鉴国外先进技术和经验 可借鉴空气源热泵和水源热泵 的经验和技术
技术领先 服务至上
谢 谢！
技术领先 服务至上
技术交流
技术领先 服务至上
地源热泵技术及其应用
概要
1．地埋管地源热泵的原理和适用条件 2．地埋管地源热泵系统的技术集成 3．地源热泵新技术开发 4. 地源热泵系统设计要点
技术领先 服务至上
热泵与建筑空调
什么是热泵？
能应用冷凝器排 出的热量进行供热 的制冷系统。
热泵和制冷机的 工作原理是完全相
同的。
6. 适宜的钻孔深度通常为 60-150 m。较深的钻 孔可以减少用地，但常常受制于地质条件对钻孔 成本的影响。
技术领先 服务至上
地源热泵供热空调系统 应用实例
济南西区建设指挥部办公楼 地源热泵机房
技术领先 服务至上
北京山水文园施工现场 2006
技术领先 服务至上
青岛卓越地产蔚蓝群岛项目施工现场
螺旋埋管桩基的力学试验
技术领先 服务至上
螺旋埋管能量桩的工程应用
技术领先 服务至上
桩基螺旋埋管地热换热器设计计算软件
能量桩地源热泵系统示范工程
技术领先 服务至上
螺旋管在钢筋 笼内的安装
浇灌混凝土后带螺旋管的桩基
技术领先 服务至上
地源热泵复合系统
技术领先 服务至上
地源热泵复合系统是在常规的地源热泵系
地埋管地源热泵系统的设计要点
技术领先 服务至上
3. 根据建筑的峰值负荷或地埋管换热器承担的峰值负荷， 确定热泵主机的额定负荷，有选定的热泵主机也就确定了 地埋管换热器的总流量。总流量除以设计钻孔数就确定了 每个钻孔的设计流量。选择U型管形式和的直径，得到国 内额定流速。校核这一流速，应在0.4--0.6 m/s之间为宜 。注意这个流速不是在设计时预先选定的。
a 水池
b 含水层
技术领先 服务至上
太阳能与地源热泵结合的 季节性蓄热系统
太阳能集热器
M
储水箱1 电加热器
储水箱2
蓄热地埋管
平衡阀
M
P
M
热水用户
热泵机组
P M
用户侧集分水器
技术领先 服务至上
地埋管换热器 平衡阀
P M
膨胀水箱 软水箱 补水 软化水装置
利用工业余/废热的热泵技术
技术领先 服务至上
利用工业废热的热泵和季节性蓄 热系统
➢ 冷暖兼用：均衡用电负荷， 节省建筑空间；
➢ 美观：无室外机，不影响建 筑外观
地源热泵空调系统的限制条件
技术领先 服务至上
➢ 初投资较高（地埋管换热器） ➢ 需要有一定的土地设置地埋管换热器 ➢ 关于冷热负荷平衡的考虑
地源热泵与地面（辐射）供暖
技术领先 服务至上
优点： 地面供暖要求供水温度低，热泵效率高 系统造价低
➢ 地埋管换热器的传热理论及设计软件 ➢ 岩土热物性测试技术 ➢ 地埋管换热器的施工技术 ➢ 高性能钻孔回填材料 ➢ 地源热泵复合系统的设计和运行控制 ➢ “能量桩”技术：桩基螺旋埋管地热换
热器
技术领先 服务至上
a 单U型埋管
b 双U型埋管
图1 竖直U型埋管地热换热器示意图
地热换热器的传热模型
技术领先 服务至上
8
0.1980
0.2100
10
10
Z=z/r 0
Z=z/r 0
Z=z/r 0
12
14
Fo=0.2
B=1.0
H1=2.0
16
H2=12.0
m=10
18 -3 -2 -1 0 1 2 3
R=r/r 0
Finite ring-coil source model
12
Fo=1.0
14
B=1.0
H1=2.0
16
统以外增加辅助的散热（冷却塔）/加热 （太阳能-地源热泵复合系统）装置
解决全年冷热负荷不平衡的问题 解决设置地埋管换热器土地不足 降低系统的初投资
地源热泵复合系统（冷却塔） 的设计和运行控制
技术领先 服务至上
1.热泵机组 2.环路水温控制器 3. 热交换器 4. 温控阀 5. 锅炉 6.锅炉 7. 循环水泵 8.地埋管换热器 9.冷却塔 10.喷淋泵 11.冷却塔通风机
•节省地埋 管换热器的 占地面积
带桩基螺旋管地热换热器的地源热泵系统示意图
上海中心采用桩基埋管地源热泵技术
技术领先 服务至上
“能量桩”埋管方式
技术领先 服务至上
(a)单U型 (b)并联双U型 (c)串联W型 (d)螺旋型
螺旋埋管换热器的温度响应（线圈模型）
技术领先 服务至上
Dimensionless temperature rise r,f
技术领先 服务至上
• 地下水热泵效率较高，初投资较 省，但受地下水资源限制
• 地源热泵不利用地下水，适应性 更广
不同型式的地源热泵
技术领先 服务至上
地源热泵空调系统的突出优点
技术领先 服务至上
➢ 节能：性能系数较高，节省 运行费用25～50％；
➢ 环保：废除锅炉房，不向室 外排热，不用地下水；
➢ 可持续发展：热量冬取夏蓄， 利用可再生能源；
集中或分散的地源热泵系统
中央空调系统：
技术领先 服务至上
集中的机房/地埋管换热器/热泵机组，分散的空调 末端。
水环系统：
集中的地埋管换热器,分散的热泵机组。 造价较高，用户独立控制，有利于计量和行为节能。
地埋管地源热泵系统的技术集成
技术领先 服务至上
0.07500
6
0.08100
0.08500
0.09000
8
0.09400
0.1000
Dimensionless temperature rise r,f
0
1.000E-4
0.02000
2
0.04500
0.07000
0.09500
4
0.1200
0.1450
0.1700
6
0.1800
0.1870
0.1920
地埋管水环热泵复合系统组成图
地源热泵与太阳能结合 的复合新能源系统
技术领先 服务至上
季节性蓄热技术
解决地源热泵系统全年冷热负荷不 平衡问题
解决利用太阳能供热和空调的问题
季节性蓄热技术
技术领先 服务至上
蓄热水箱（池） 地下滞水层蓄热 地埋管换热器（地下岩土蓄热） 其他技术（相变材料、化学能蓄热）
蓄热水池与地下滞水层蓄热
0
1.000E-4
2
0.005630
0.01130
4
0.01350
0.02000
0.02500
6
0.03000
0.03500
8
0.04000
10
Dimensionless temperature rise r,f
0
1.000E-4
0.01250
2
0.02500
0.03750
0.05000
4
0.06250
4. 在长江流域，以至于华北的寒冷地区，我们的经验是尽 量不用防冻液。采用防冻液会降低机组在冬夏工况下的效 率，同时也带来腐蚀、对环境的影响等复杂的问题。
地埋管地源热泵系统的设计要点
技术领先 服务至上
5. 地埋管换热器钻孔间距越大对提高换热效率和 减轻冷（热）累积的影响越有利。但在我国应用 地埋管地源热泵系统的最大限制条件常常是埋设 地埋管换热器的用地有限。因此，在我国通常选 择钻孔间距为 4-5 m，较国外的标准小。
利用热电厂的余热的季节性蓄热
利用热泵技术扩大现有热网的供 热能力
地埋管地源热泵系统的设计要点
技术领先 服务至上
1. 对地埋管换热器全年冷热负荷的不平衡应给
于足够的重视。
2. 与传统的空调系统不同，设计地埋管地源热泵 系统是不仅需要建筑供热和供冷的峰值负荷，还 需要系统全年累积的供热和供冷总量。因此，利 用设计软件对系统进行全年冷热负荷的动态模拟 是必需的。由逐时的负荷可以得到逐日或逐月的 累积负荷，供设计用。
Байду номын сангаас
技术领先 服务至上
无限大介质中 线热源的温度场
技术领先 服务至上
a 无渗流
b 有渗流
有地下水渗流时 地热换热器中的温度场
技术领先 服务至上
深层岩土热物性测试技术
.
技术领先 服务至上
岩土热物性测试仪
地埋管换热器施工技术与设备
技术领先 服务至上
与建筑桩基础结合的地源热泵系统
技术领先 服务至上
•节省地埋 管换热器的 钻孔费用
技术领先 服务至上
热泵种类与应用
热泵技术
技术领先 服务至上
空气源热泵
地源热泵
地下水源热泵
地表水源热泵 （包括污水/海水源）
地埋管地源热泵
空气源热泵 还是 地源热泵？ 技术领先 服务至上
空气源热泵受环境温度的影响， 效率较低 除霜问题 空气源热泵初投资较低 空气源不受现场施工条件影响
地下水源热泵 还是 地埋管地源热泵？
H2=12.0 m=10
18
-3 -2 -1 0 1 2 3
R=r/r 0
Finite ring-coil source model
12
Fo=5.0
14
B=1.0
H1=2.0
16
H2=12.0
m=10
18
-3 -2 -1 0 1 2 3
R=r/r 0
Finite ring-coil source model
1 钻孔外的传热模型
线热源模型 有限长线热源模型
2 钻孔内的传热模型
一维模型，二维模型 准三维模型
3 有地下水渗流的传热模型 4 叠加原理
空间的叠加：多个钻孔间的相互作用 时间的叠加：变负荷和间断工作
2、钻孔内的热阻：横截面图
串联：
1-2-3-4 1-3-2-4 1-2-4-3
并联：
1-2，3-4 1-3，2-4
技术领先 服务至上
地源热泵的应用前景广阔
政府政策支持 具有应用地源热泵技术的广阔 市场与条件 技术本身的优势：节能，环保 可借鉴国外先进技术和经验 可借鉴空气源热泵和水源热泵 的经验和技术
技术领先 服务至上
谢 谢！
技术领先 服务至上
技术交流
技术领先 服务至上
地源热泵技术及其应用
概要
1．地埋管地源热泵的原理和适用条件 2．地埋管地源热泵系统的技术集成 3．地源热泵新技术开发 4. 地源热泵系统设计要点
技术领先 服务至上
热泵与建筑空调
什么是热泵？
能应用冷凝器排 出的热量进行供热 的制冷系统。
热泵和制冷机的 工作原理是完全相
同的。
6. 适宜的钻孔深度通常为 60-150 m。较深的钻 孔可以减少用地，但常常受制于地质条件对钻孔 成本的影响。
技术领先 服务至上
地源热泵供热空调系统 应用实例
济南西区建设指挥部办公楼 地源热泵机房
技术领先 服务至上
北京山水文园施工现场 2006
技术领先 服务至上
青岛卓越地产蔚蓝群岛项目施工现场
螺旋埋管桩基的力学试验
技术领先 服务至上
螺旋埋管能量桩的工程应用
技术领先 服务至上
桩基螺旋埋管地热换热器设计计算软件
能量桩地源热泵系统示范工程
技术领先 服务至上
螺旋管在钢筋 笼内的安装
浇灌混凝土后带螺旋管的桩基
技术领先 服务至上
地源热泵复合系统
技术领先 服务至上
地源热泵复合系统是在常规的地源热泵系
地埋管地源热泵系统的设计要点
技术领先 服务至上
3. 根据建筑的峰值负荷或地埋管换热器承担的峰值负荷， 确定热泵主机的额定负荷，有选定的热泵主机也就确定了 地埋管换热器的总流量。总流量除以设计钻孔数就确定了 每个钻孔的设计流量。选择U型管形式和的直径，得到国 内额定流速。校核这一流速，应在0.4--0.6 m/s之间为宜 。注意这个流速不是在设计时预先选定的。
a 水池
b 含水层
技术领先 服务至上
太阳能与地源热泵结合的 季节性蓄热系统
太阳能集热器
M
储水箱1 电加热器
储水箱2
蓄热地埋管
平衡阀
M
P
M
热水用户
热泵机组
P M
用户侧集分水器
技术领先 服务至上
地埋管换热器 平衡阀
P M
膨胀水箱 软水箱 补水 软化水装置
利用工业余/废热的热泵技术
技术领先 服务至上
利用工业废热的热泵和季节性蓄 热系统
➢ 冷暖兼用：均衡用电负荷， 节省建筑空间；
➢ 美观：无室外机，不影响建 筑外观
地源热泵空调系统的限制条件
技术领先 服务至上
➢ 初投资较高（地埋管换热器） ➢ 需要有一定的土地设置地埋管换热器 ➢ 关于冷热负荷平衡的考虑
地源热泵与地面（辐射）供暖
技术领先 服务至上
优点： 地面供暖要求供水温度低，热泵效率高 系统造价低
➢ 地埋管换热器的传热理论及设计软件 ➢ 岩土热物性测试技术 ➢ 地埋管换热器的施工技术 ➢ 高性能钻孔回填材料 ➢ 地源热泵复合系统的设计和运行控制 ➢ “能量桩”技术：桩基螺旋埋管地热换
热器
技术领先 服务至上
a 单U型埋管
b 双U型埋管
图1 竖直U型埋管地热换热器示意图
地热换热器的传热模型
技术领先 服务至上
8
0.1980
0.2100
10
10
Z=z/r 0
Z=z/r 0
Z=z/r 0
12
14
Fo=0.2
B=1.0
H1=2.0
16
H2=12.0
m=10
18 -3 -2 -1 0 1 2 3
R=r/r 0
Finite ring-coil source model
12
Fo=1.0
14
B=1.0
H1=2.0
16
统以外增加辅助的散热（冷却塔）/加热 （太阳能-地源热泵复合系统）装置
解决全年冷热负荷不平衡的问题 解决设置地埋管换热器土地不足 降低系统的初投资
地源热泵复合系统（冷却塔） 的设计和运行控制
技术领先 服务至上
1.热泵机组 2.环路水温控制器 3. 热交换器 4. 温控阀 5. 锅炉 6.锅炉 7. 循环水泵 8.地埋管换热器 9.冷却塔 10.喷淋泵 11.冷却塔通风机
•节省地埋 管换热器的 占地面积
带桩基螺旋管地热换热器的地源热泵系统示意图
上海中心采用桩基埋管地源热泵技术
技术领先 服务至上
“能量桩”埋管方式
技术领先 服务至上
(a)单U型 (b)并联双U型 (c)串联W型 (d)螺旋型
螺旋埋管换热器的温度响应（线圈模型）
技术领先 服务至上
Dimensionless temperature rise r,f
技术领先 服务至上
• 地下水热泵效率较高，初投资较 省，但受地下水资源限制
• 地源热泵不利用地下水，适应性 更广
不同型式的地源热泵
技术领先 服务至上
地源热泵空调系统的突出优点
技术领先 服务至上
➢ 节能：性能系数较高，节省 运行费用25～50％；
➢ 环保：废除锅炉房，不向室 外排热，不用地下水；
➢ 可持续发展：热量冬取夏蓄， 利用可再生能源；