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    中青博運制冷設備,怎么詳細區別水源熱泵與地源熱泵

    發布者:西安中青博運制冷設備有限公司2019-09-09

    一、定義上的區別

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    地源熱泵和水源熱泵在概念上來講主要是針對系統所說的,也就是地源熱泵系統和水源熱泵系統,而不是針對主機,有很多人在這方面有誤解,換句話說地源熱泵主機和水源熱泵維修主機是一樣的主機。

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    通常認為地源熱泵或者水源熱泵就是指主機源水側水源的來源。

    如果是地源熱泵的話,那么它的水源來源于地下埋管的閉式環路,源水側的水通過地下埋管與地下進行熱交換,而不發生物質交換,這就是我們通常所說的地源熱泵,歐美的表示方法為geothermal-heatpump。    

    水源熱泵區別于地源熱泵的就是源水側水源直接取自地下水或者江水或者海水等,它是一種開式的型式,水被直接拿來取熱或排熱并按要求排放回原取水點,只是利用了自然界水中的能量,這樣的形式就稱為水源熱泵了。

    二、簡單理解的區別

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    地源熱泵是室外打孔,占地面積比水源熱泵要大;  

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    水源熱泵是室外打水井,但現在政府對打井審批比較復雜(水源熱泵是需要打井的,通常都需要水務局批準。),而地源熱泵國家不需要相關的審批手續;  

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    地源熱泵比水源熱泵室外部分投資要高。

    所有的淺層低溫能熱泵都統稱為:地源熱泵。 地源熱泵分為開式系統和閉式系統。 通常所說的地源熱泵應該是指土壤源的。“地源”和“水源”的區別主要是介質不同,設計和施工方法也不同。

    土壤源熱泵也是閉式系統的一種,主要是在建筑物周圍的地下鋪設地耦管,封閉的管內流動介質與建筑物內部完成熱交換。水源熱泵是開式系統的一種,地下水或地表水經過換熱器提取熱量。  

    地源熱泵用地埋管收集土壤中的熱量,水源熱泵用地下水收集水體中的熱量。兩者原理類似,實際設計溫度,載冷劑和閥部件有一定區別,因為地下水溫度較高,可直接作為載冷劑。而地埋管出水溫度較低,經常有可能低于零度,所以常采用乙二醇溶液作為載冷劑,乙二醇濃度視最低出水溫度而定。原理一樣,取熱源的方式不同。


    水源熱泵是打井直接取地下水進行換熱或換冷;地源熱泵是在地下埋設很多管道,然后再在管道內注滿水或者防凍液作為換熱介質,通過管道內的介質循環吸收地下的熱量或冷量。



    三、其它區別

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    地源熱泵是地下閉式系統。水源熱泵是地下開式系統,水源受到政府限制,還有受地下水源是否長期穩定的影響。

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    地源熱泵則相對穩定的多。兩者的聯系是,它們都是相同的制冷(熱)原理,只是所用的媒介不一樣。

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    地源熱泵包括土壤源熱泵和水源熱泵。水源熱泵包括地表水和地下水源熱泵。  

    簡單的說地源熱泵是提取地下土壤源的溫度,水源熱泵是提取地下水的溫度,再通過組機等來達到供暖或制冷。地源熱泵要比水源熱泵費用高很多。所以,一般只要一個地區的地下水豐富,就可以采用水源熱泵。  

    四、地源熱泵的優點

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    地源熱泵中央空調的工作原理,是充分利用了地表下土壤及水資源具有恒溫和補償量大的特點,為空調機組創造了一個極佳的工作條件。

    在制冷過程中,機組將空調空間的熱量置換出來,并帶入地下被土壤或水源所吸收;制熱時,機組將地下土壤中的熱能轉換出來帶入所需采暖的空間。由于地下土壤焓量大及選定溫度適宜,所以機組的工作效率大為提高。

    其COP(能效比)值在采暖時達3.8以上,而在制冷時,則高達5.2以上,與普通中央空調相比,其節能達30%~50%,從而達到了高效節能的效果。

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    機組在工作過程中噪音小、不耗水、不產生任何廢棄及污染物,環保效果顯著;機組安裝簡便,占地小免去了室外冷卻塔,使維修量極小,投資成本大為降低,是當今最為經濟的空調技術。

    水源空調用地表水就可以,如湖泊、江河等均可。

    五、二者打井的區別

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    地下水源地源熱泵和地埋管地源熱泵的打井設計規則

    地源:井口間隔4米以上,采用DN32管地埋,管型U,材質PE,井深60~180米,井口直徑160~200毫米。      

    水源:間隔15米以上,采用大徑單管,材質PE,井深60~150米,井口400毫米。根據地質條件不同每口取水井配2~15口回灌井。

    地質特點可以從相關部門索取,也可以先打一口研究井。比如:若制冷量為1200KW;地源熱泵:需要180口,100m深的地埋井,采用DN32,PE,雙U管。水源熱泵:需要3口,60~150m(根據地下水位,國家規定不允許超過150m)供水井,每口供水井需要3~15口回灌井(根據地質構造決定)。

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    打井需要注意的問題。最好是通過打實驗井做熱響應實驗,通過專業的軟件計算后得出更準確的數據。  

    (1)根據所打試驗井所做的水文地質勘察報告和水資源論證報告中的內容,出水量(與含水層厚度有關,井口大小也稍有影響),回灌能力等;    

    (2)根據所要采暖或制冷的面積,計算冷熱負荷,確定水源熱泵機組型號及數量和需水量;

    (3)考慮井位所在地理位置,以及氣候影響。(比如附近有河壩,雨季長短都有影響)先根據負荷算排熱量,吸熱量。在做熱響應測試,如無條件做測試,可以按照經驗估算,埋管分單U、雙U、套管等形式,一般都是定制產品,工地上現做的不多,也不經濟,所以沒有井底連接的問題。  

    (4)要是做地源熱泵就要做地質勘探,了解地下土壤溫度,一般做地源熱泵的成本造價要比水源熱泵成本高很多,做水源熱泵,要了解工程地下水每口井出水能達到多少噸每小時,還應考慮回灌問題,水源熱泵回灌問題是水源熱泵良好運行的前提,可用備用井考慮回灌的問題。

    六、其它考慮

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    如果綠化面積或停車場面積比較大,可以考慮地源熱泵,因為地源熱泵需要較大的面積做地埋管。反之,考慮水源熱泵。還有就是地源熱泵打井部分的費用要大大高于水源熱泵,而且有的地質條件不太適合做地源熱泵,打井難度太大。

    七、泵的區別

    不管水源還是地源:一般兩套泵,一套給機組提供冷熱負荷的供水泵,一套用來給末端供水的空調泵。  地源熱泵主要用管道離心泵,根據水溫選擇泵。立式離心泵又叫做管道泵,一般土壤源熱泵用這種泵;地下水源熱泵用潛水泵。地源熱泵是個空調系統,包括冷熱源和末端部分機房部分,末端和常規空調一樣。

    機房部分包括主機、水泵、分集水器、地埋管、檢修井。如果冷熱不平衡,要采用冷卻塔,或者板換。 大型的項目和小型別墅類,這兩種類型在機房部分是有差別的。  

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    目前市面上的地源熱泵主機按壓縮機分類,主要是由兩種類型的,一種是渦旋壓縮機的全封閉式機組,另一種是螺桿式壓縮機的半封閉式機組。該兩種的主機設備的安裝有所不同:

    (1)渦旋式地源熱泵主機是內置四通換向閥門的,其蒸發器和冷凝器在制冷和制熱的情況下會自動切換,所以主機水側的管路不需要做管路切換,直接按照標準的負載側和水源側接管就可以了,當然,所有空調的水側都需要水泵(空調泵)。

    (2)螺桿式地源熱泵主機是沒有內置四通換向閥門的,所以主機的冷凍水側必須要做好水路切換,主機制冷和制熱的情況下,其蒸發器和冷凝器的作用互換,夏季時蒸發器是接負載側的,而冬季時冷凝器是接負載側的。  

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    地源熱泵的室外埋管部分的設計非常重要,如果有圖紙,應按圖施工。地埋管施工外包就可以了,但一定要做好監督檢查工作。有幾個注意事項,可供參考:

    (1)管材到場一定要做好保壓,并封住兩頭,避免雜質進入,因為地埋管系統一旦做好,就很難清理了,時間長了會降低地埋管換熱效率;

    (2)下管時一定要帶壓下管,一方面是為了使管子方便下放,另一方面為了防止管子做好后上浮;      

    (3)橫埋的連接管一定要埋在距地面至少1.5米深(1.5~2m)以下,否則將來地埋管的熱損失極大,而且如果將來上面的地上有重物等,容易壓壞管子。

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    機房內的配置其實都是水系統的配置,主要零配件有負載側水泵、源水側水泵、壓力表、溫度計、流量開關、Y型過濾器、定壓罐或膨脹水箱、軟接、無縫鋼管及相應的管件、PE管及相應的管件、電子水處理儀、自動排氣閥、集分水器、電控柜等。

    其實地源熱泵安裝除了室外部分,其余部分都可以按照水冷系統來做。

    八、地源熱泵打井數量的確定

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    打井的數量與地質條件有很大的關系,粗細紗,黃土層,或卵石層、基巖層打孔的深度都不一樣的;  

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    與所配的地源熱泵機組的制熱量有關系,比如:制熱量是100KW,每延米的換熱量是45W;      

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    上述兩個條件就能算出打井的數量。

    九、地埋管  

    地源熱泵埋管共分兩種,一種水平地埋,一種為垂直埋管。

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    水平地埋

    規范規定:水平連接管的深度應在凍土層以下0.6m,且距地面不宜小于1.5m。

    水平地埋管普遍使用在單相運行狀態的空調系統中,一般的設計埋管深度在2~4米之間,在只用于采暖時,土壤在整個冬天處于放熱狀態,溝的深度一定要深,管間距要大。

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    垂直地埋    

    規范規定:垂直地埋管換熱器埋管深度宜大于20m,鉆孔孔徑不宜小于0.11m,鉆孔間距應滿足換熱需要,間距宜為3~6m。      

    垂直埋管換熱器通常采用的是U型方式,按其埋管深度可分為淺層(< 30 m),中層(30~100 m)和深層(>100 m)三種。埋管深,地下巖土溫度比較穩定,鉆孔占地面積較少,但相應會帶來鉆孔、鉆孔設備的經費和高承壓埋管的造價提高。

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