水源熱泵系統(tǒng)設(shè)計（2011版）.ppt

1、水源熱泵系統(tǒng)設(shè)計,水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的特點和分類 5.2 水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行性能 5.3 熱源(熱匯)水的處理方法與措施 5.4 水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計要點 5.5 地下水源熱泵系統(tǒng)設(shè)計 5.6 地表水源熱泵系統(tǒng)設(shè)計,5.1 水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的特點和分類,5.1.1 水源熱泵系統(tǒng)的特點 5.1.2 水源熱泵機(jī)組的種類 5.1.3 水源熱泵系統(tǒng)的分類,返回首頁,5.1.1 水源熱泵系統(tǒng)的特點,利用可再生能源，環(huán)保效益顯著 高效節(jié)能，運(yùn)行費(fèi)用低 運(yùn)行安全穩(wěn)定，可靠性高 一機(jī)多用，分戶計量,5.1.2 水源熱泵機(jī)組的種類,水源熱泵機(jī)組是指以水為熱源(匯)的可進(jìn)行制冷/制熱的一種整體式熱泵機(jī)組，通常是

2、水/空氣或水/水兩種水源熱泵機(jī)組。 目前常用的有兩類：一是小型的水/空氣熱泵機(jī)組和水/水熱泵機(jī)組 (四通換向閥功能轉(zhuǎn)換) ； 二是可用于集中供熱、供冷的水/水熱泵機(jī)組，它以地下水、地表水、城市污水為熱源(閥門轉(zhuǎn)換)。,水源熱泵機(jī)組根據(jù)用途的不同，在ISO13256-1標(biāo)準(zhǔn)中被分為三種： （1）水源熱泵(Water-Source Heat Pump) 此種熱泵是采用循環(huán)流動的水作為熱源熱匯，而低品位熱能主要取自建筑自身的余熱，不足者由外部熱源補(bǔ)充。,（2）地層水源熱泵(Ground Water-Source Heal Pump) 此種水源熱泵機(jī)組采用水井、湖泊、河流作為熱源熱匯，此時，低品位熱能

3、取自天然水體。,（3）地源閉式環(huán)路熱泵(Ground-Source Closed-Loop Heal Pump) 此種熱泵采用閉式循環(huán)流體作為熱源與熱匯，低品位熱能取自土壤或地面水。,5.1.3 水源熱泵系統(tǒng)的分類,1.地下水源熱泵系統(tǒng),分散開式環(huán)路地下水源熱泵系統(tǒng),分散閉式環(huán)路地下水源熱泵系統(tǒng),2.地表水源熱泵系統(tǒng),返回本節(jié),3.海水源熱泵系統(tǒng),4.污水源熱泵系統(tǒng),5.2 水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行性能,5.2.1 水源熱泵機(jī)組的變工況性能 5.2.2 影響水源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行性能的因素,返回首頁,5.2.1 水源熱泵機(jī)組的變工況性能,5.2.2 影響水源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行性能的因素,水源的水量、水溫、水

4、質(zhì)和供水穩(wěn)定性是影響水源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行效果的重要因素。,5.3 熱源(熱匯)水的處理方法與措施,5.3.1 熱源(熱匯)循環(huán)水系統(tǒng)的水處理方法 5.3.2 熱源(熱匯)循環(huán)水系統(tǒng)的水處理措施,5.3.1 熱源(熱匯)循環(huán)水系統(tǒng)的水處理方法,水源熱泵機(jī)組的水源可使用程度總體上用兩大指標(biāo)來衡量，即水質(zhì)指標(biāo)和水溫指標(biāo)。 水質(zhì)指標(biāo)指的是水的濁度、硬度以及藻類和微生物。 水溫指標(biāo)指的是水源在冬、夏季的溫度狀況。,地表及淺層的水源一般都是生水。它們需經(jīng)過水處理后方可送入機(jī)組使用。水處理方法主要有： 除砂 除鐵 化學(xué)方法(俗稱加藥) 靜電處理 磁化處理 離子交換 高頻電子,5.3.2 熱源(熱匯)循環(huán)水系統(tǒng)的

5、水處理措施,防垢 防腐 防生物粘泥 防止海水腐蝕和防治海生生物 污水的防堵塞與防腐蝕,5.4 水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計要點,5.4.1 水文地質(zhì)工程勘察 5.4.2 地下水回灌設(shè)計 5.4.3 地表水取水設(shè)計 5.4.4 與熱源(熱匯)交換的熱量計算 5.4.5 水源熱泵機(jī)組的選擇 5.4.6 海水源熱泵系統(tǒng)的特殊問題 5.4.7 污水源熱泵系統(tǒng)的特殊問題,返回首頁,5.4.1 水文地質(zhì)工程勘察,工程場地狀況調(diào)查的主要內(nèi)容 場地規(guī)劃面積、形狀及坡度 場地內(nèi)已有建筑物和規(guī)劃建筑物的占地面積及其分布 場地內(nèi)樹木植被、池塘、排水溝及架空輸電線、電信電纜的分布 場地內(nèi)己有的、計劃修建的地下管線和地下構(gòu)筑物

6、的分布及其埋深 場地內(nèi)已有水井位置等,地下水水文地質(zhì)勘察 勘察內(nèi)容有：地下水類型；含水層巖性、分布、埋深及厚度；含水層的富水性和滲透性；地下水徑流方向、速度和水力坡度；地下水水溫及其分布。 水文地質(zhì)試驗內(nèi)容有：抽水試驗；回灌試驗；抽水和回灌試驗時，測定靜水位和動水位；測量井水水溫；取水樣并化驗分析水質(zhì)；水流方向試驗；滲透率、流速試驗。,地表水水文勘察 勘察內(nèi)容有：地表水源性質(zhì)、水面用途、深度、面積及其分布；地表水水溫、水位動態(tài)變化；地表水流速和流量動態(tài)變化；地表水水質(zhì)及其動態(tài)變化，引起腐蝕與結(jié)垢的主要化學(xué)成分；地表水利用現(xiàn)狀；地表水取水和回水的適宜地點及路線。,5.4.2 地下水回灌設(shè)計,對于

7、開采的地下水應(yīng)要求回灌，即將抽出的地下水，經(jīng)地下水水源熱泵機(jī)組換熱后再注入到地下，且必須是等量回灌，即抽出的水量應(yīng)與回灌的水量相等。同時回灌還可以儲能，達(dá)到冬季回灌蓄冷為夏季空調(diào)用，夏季回灌熱為冬季供暖所用。,5.4.2 地下水回灌設(shè)計,為防止地下水資源受到污染，要嚴(yán)格控制人工回灌水質(zhì)。 回灌水水質(zhì)要堅守一個準(zhǔn)則：回灌水的水質(zhì)條件要等于甚至高于原地下水水質(zhì)條件。 另外，要求同層回灌，回灌井處的地質(zhì)結(jié)構(gòu)要有良好的覆蓋層和止水層，防止回灌后各個含水層相互貫通，引起水質(zhì)污染。,5.4.3 地表水取水設(shè)計,地表水取水設(shè)計應(yīng)考慮環(huán)境保護(hù)問題，冷熱交替問題，冷熱平衡問題。 取水溫差過大會破壞生態(tài)環(huán)境 取水

8、、排水口位置不當(dāng)機(jī)組運(yùn)行效率會降低 取水區(qū)域不當(dāng)會損壞換熱盤管,5.4.4 與熱源（熱匯）交換的熱量計算,5.4.5 水源熱泵機(jī)組的選擇,水源熱泵機(jī)組的選擇應(yīng)注意以下幾個問題: 根據(jù)不同的水源選擇不同的水源熱泵機(jī)組 可選擇的有地表水源型、地下水源型和地耦管水源型。要考慮機(jī)組的工作溫度是否與水源的溫度相適應(yīng)。在設(shè)計中一定要注意選用能效比高、部分負(fù)荷性能良好的水源熱泵機(jī)組。,5.4.5 水源熱泵機(jī)組的選擇,根據(jù)對水源是直接利用還是間接利用，選擇配有合適的制冷劑/水換熱器的機(jī)組。 板式換熱器換熱效率高，但它對水質(zhì)的要求也很高。對水源水間接利用的系統(tǒng)中可選擇用板式制冷劑/水換熱器的機(jī)型。 殼管式換熱器

9、的防堵能力較強(qiáng)。對水源水直接利用的系統(tǒng)，可選擇用殼管式制冷劑/水換熱器的機(jī)型。 對于含鹽濃度高，有腐蝕性物質(zhì)的水源，選擇機(jī)組時，其換熱器一定要耐腐蝕。,5.4.5 水源熱泵機(jī)組的選擇,進(jìn)水溫度取決于所選擇的系統(tǒng)類型 例如，當(dāng)采用地下水時其額定制冷工況的進(jìn)水溫度為18，額定制熱工況的進(jìn)水溫度為15；當(dāng)采用地表水時其額定制冷工況的進(jìn)水溫度為25，額定制熱工況的進(jìn)水溫度為0。,5.4.5 水源熱泵機(jī)組的選擇,根據(jù)水源熱泵機(jī)組的實際運(yùn)行工況和其特性曲線(或性能表)，選用水源熱泵機(jī)組 根據(jù)設(shè)計負(fù)荷選擇熱泵機(jī)組，機(jī)組的制冷量不應(yīng)小于峰值冷負(fù)荷的95%，也不應(yīng)超過峰值冷負(fù)荷的125%。機(jī)組制熱量一般應(yīng)比設(shè)計

10、熱負(fù)荷大一些。,5.4.6 海水源熱泵系統(tǒng)的特殊問題,海水溫度差異較大 海水含鹽高 海洋生物 潮汐和波浪 泥砂淤積,5.4.7 污水源熱泵系統(tǒng)的特殊問題,污水流經(jīng)管道和設(shè)備(換熱設(shè)備、水泵等)時，在換熱表面上易發(fā)生積垢、微生物貼附生長形成生物膜、污水中油貼附在換熱面上形成油膜，漂浮物和懸浮固形物等堵塞管道和設(shè)備的入口。 其最終的結(jié)果是出現(xiàn)污水的流動阻塞和由于熱阻的增加而惡化傳熱過程。由于設(shè)備結(jié)垢導(dǎo)致機(jī)組耗功增加。所以，在設(shè)計中一定要選擇能效比高的機(jī)組。,5.4.7 污水源熱泵系統(tǒng)的特殊問題,由于污水流動阻塞使換熱設(shè)備流動阻力不斷增大，引起污水量的不斷減少，同時傳熱熱阻的不斷增大，又引起傳熱系數(shù)

11、的不斷減小，其供熱量隨運(yùn)行時間的延長而衰減。 污水源熱泵機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性比其它水源熱泵差。在系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)考慮穩(wěn)定性環(huán)節(jié)。,5.4.7 污水源熱泵系統(tǒng)的特殊問題,由于污水的流動阻塞使污水源熱泵的運(yùn)行管理和維修工作量大，應(yīng)該預(yù)留一定的維護(hù)空間。 例如，為了改善污水源熱泵運(yùn)行特性，換熱面需要每日36 次水力沖洗，污水流動過程中，流量呈周期性變化，周期為一個月，周期末對污水換熱器進(jìn)行高壓反沖洗。,5.5 地下水源熱泵系統(tǒng)設(shè)計,5.5.1 開式環(huán)路地下水系統(tǒng)設(shè)計 5.5.2 閉式環(huán)路地下水系統(tǒng)設(shè)計 5.5.3 熱源井的結(jié)構(gòu)與設(shè)計要點,返回首頁,5.5.1 開式環(huán)路地下水系統(tǒng)設(shè)計,5.5.1 開式環(huán)路地下水系統(tǒng)設(shè)計,開式環(huán)路地下水源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計步驟: 完成試驗井 確定所需的地下水總水量 供水井和回灌井設(shè)計 確定水井群與熱泵機(jī)組的連接方式 計算每組供水管和回水盤管的水流量，選擇