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《动态负荷下地源热泵性能研究》篇一一、引言随着全球能源需求的增长和环境保护意识的提高，地源热泵系统因其高效节能、环保性而得到了广泛的关注和应用。
在不断变化的负荷条件下，地源热泵系统的性能研究变得尤为重要。
本文将重点研究动态负荷下地源热泵系统的性能表现，并分析其工作机理、性能优化以及可能面临的挑战。
二、地源热泵系统概述地源热泵系统是一种利用地下土壤、水等可再生能源的空调系统。
它通过地源热泵机组，将地下温度稳定的能量提取出来，为建筑物提供供暖或制冷。
地源热泵系统具有高效节能、环保、稳定等优点，因此得到了广泛的应用。
三、动态负荷对地源热泵性能的影响动态负荷是指建筑物在运行过程中，由于人员活动、设备使用等因素导致的负荷变化。
这种变化对地源热泵系统的性能产生影响，主要表现在以下几个方面：1. 运行效率：动态负荷的变化会导致地源热泵系统运行效率的变化。
当负荷增加时，系统需要更多的能量来满足需求，此时地源热泵系统的运行效率会降低。
反之，当负荷减少时，系统可能处于低负荷运行状态，导致能量浪费。
2. 系统稳定性：动态负荷的变化可能导致地源热泵系统的运行不稳定。
在负荷波动较大的情况下，系统可能无法及时调整运行参数，导致温度波动较大，影响室内舒适度。
3. 能耗：动态负荷的变化还会影响地源热泵系统的能耗。
在高峰期，系统需要更多的能量来满足需求，导致能耗增加。
而在低谷期，系统可能处于低负荷运行状态，但仍然需要维持一定的运行功率，造成能源浪费。
四、地源热泵性能优化策略为了应对动态负荷对地源热泵性能的影响，可以采取以下优化策略：1. 智能控制：通过引入智能控制系统，实时监测地源热泵系统的运行状态和负荷变化，自动调整运行参数，以保持系统的稳定性和高效性。
2. 优化设计：根据建筑物的特点和需求，合理设计地源热泵系统的布局和参数，以提高系统的适应性和性能。
3. 能量储存：利用地下土壤或水等介质的储热性能，将多余的能量储存起来，以应对高峰期的需求。
地下水地源热泵空调系统设计与运行工况分析陈焰华(武汉市建筑设计院，武汉 430014)摘要深入阐述了地下水地源热泵空调系统的技术特性，指出了系统运行效率提高和减少一次能源使用量的差别，并结合工程设计经验和实际运行工况分析，对影响地下水地源热泵空调系统设计和运行效果的热源井设计、空调系统设计及地源热泵机组的选型和配置等问题进行了深入探讨，提出了地下水地源热泵系统设计中应注意的问题。
关键词地下水地源热泵 热源井 系统设计 机组选型DESIGN GROUNDWATER GROUND-SOURCE HEAT PUMP AIRCONDITIONING SYSTEM AND ANALYSIS IT’S OPERATING MODEChen Yanhua(Wuhan Architectural Design Institute, Wuhan, 430014)Abstract Represent the technic characteristic of groundwater ground-source heat pump air conditioning system. Interpret the difference between increasing operational efficiency and reducing using primary energysources. Analyse some question, such as heat source well’s design, air conditioning’s design, ground-source heat pump unit’s lectotype and collocation, combining design experience and practical operating mode. Extract some question that we must pay attention to it in groundwater ground-source heat pump air conditioning system.Keywords Groundwater ground-source heat pump heat source well system design unit lectotype0．概述众所周知，地下水地源热泵系统因其换热效率高，设计施工相对简单、快捷，初投资较低，在实际工程中得到了大量应用，对地源热泵技术的推广应用起到了较好的带头和示范作用。
地下水源热泵系统的热响应特性分析地下水源热泵系统是一种环保、高效的采暖设备，相比于传统采暖方式，它对环境的侵害更小，对于节约能源也有一定的贡献。
这种采暖设备利用地下水温度稳定，循环利用地下水低温能源。
地下水源热泵系统的热响应特性是评价其运行效果的重要指标，本文将对其进行分析。
一、地下水源热泵系统的基本原理地下水源热泵系统是一种利用地下水源作为低温热源的空调热水系统。
该系统由热泵、地下水井、换热器、管道、水箱等组成。
地下水在地下井中被抽出后，经过换热器与热泵进行热交换，热水被产生并通过管道输送到需要供暖或热水的地方，被循环利用。
热泵是地下水源热泵系统的核心设备，包括压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀等组成，它能够将地下水中的低温能源通过蒸发制冷技术转化为高温能源，并利用这部分高温能源供暖。
二、地下水源热泵系统的热响应特性分析1.热响应时间热响应时间是地下水源热泵系统运行时，从系统启动到达制定温度所需要的时间。
该指标十分重要，意味着系统在发生波动时响应的速度，也直接影响供暖效果的好坏。
热泵系统的热响应时间取决于蒸发器和冷凝器的水侧热传导系数，即蒸发器或冷凝器管道内壁与冷冻水或热水之间热传递的速率。
2.热响应灵敏度热响应灵敏度指系统温度和环境温度波动时，系统的响应速度和灵敏度。
该指标可以反应热泵系统对于气温的适应性。
热响应灵敏度越高，系统对于环境波动的响应越快，温度控制更加稳定。
3.热泵系统热量平衡点热泵系统的热量平衡点是指热泵系统运行时，产热与散热相等的情况下，系统内部稳定的温度。
该指标是热泵系统运行过程中产生的稳定状态，也是系统设计和实际运行的重要衡量指标。
对于不同的热泵系统，其热量平衡点是不同的，可以通过实践和经验来确定。
三、总结地下水源热泵系统是一种环保、高效的采暖设备，其热响应特性是评估其运行效果的重要指标。
本文对地下水源热泵系统的基本原理、热响应时间、热响应灵敏度和热量平衡点等方面进行了分析。
地下水式地源热泵前景展望地下水式地源热泵是一种利用地下水作为热源或热媒的热泵系统，通过地下水的稳定温度来实现供暖、制冷和热水的需求。
随着环保意识的提高和能源危机的严峻，地下水式地源热泵技术逐渐受到人们的关注，并逐渐成为未来建筑能源利用的热点技术之一。
本文将探讨地下水式地源热泵的前景展望，展望其在未来的发展方向和市场潜力。
地下水式地源热泵技术概况地下水式地源热泵是一种利用地下水能源进行供暖和制冷的技术。
通过地下水管网和地源热泵组成的热交换系统，利用地下水的稳定温度在冬季提供热能，在夏季提供冷能，是一种高效利用地下水能源的方式。
地下水具有温度稳定、资源丰富、环境友好等特点，因此地下水式地源热泵技术具有显著的经济和社会效益。
1. 环保节能的发展趋势随着全球环境污染和气候变化问题的凸显，人们对环保节能的需求不断增加。
地下水式地源热泵技术具有低碳、节能、环保的特点，符合现代社会对能源利用的需求。
地下水资源丰富，具有较高的可再生性和稳定的温度，可以为地下水式地源热泵提供持续稳定的能源，因此具有广阔的发展前景。
2. 政策扶持的利好政策随着政府对环保节能的政策扶持力度不断加大，地下水式地源热泵技术将受到更多的政策支持。
各级政府将出台一系列鼓励使用地下水式地源热泵的政策，包括财政补贴、税收优惠、能源补贴等，以鼓励企业和个人采用地下水式地源热泵技术，推动技术的普及和应用。
3. 技术创新的助力随着科技的不断进步，地下水式地源热泵技术将不断得到改进和提升。
在材料、设备、系统和控制等方面，将不断有新技术、新产品、新方案的出现，使地下水式地源热泵技术更加成熟和完善。
行业的不断发展也将有力地推动地下水式地源热泵技术的持续创新，涌现更多的优质产品和解决方案。
4. 市场需求的不断增加随着人们对舒适生活和能源利用品质的需求不断提高，地下水式地源热泵技术的市场需求也将持续增加。
在城市化进程加快、建筑施工热潮兴起的情况下，地下水式地源热泵技术将成为未来建筑能源利用的主流选择。
地下水式地源热泵前景展望【摘要】地下水式地源热泵是一种利用地下水能量进行供热和供冷的技术，具有广阔的发展前景。
地下水资源丰富，为地下水式地源热泵的发展提供了坚实的基础。
地下水式地源热泵技术已经非常成熟，并且节能环保优势明显，可以有效降低能耗和减少碳排放。
地下水式地源热泵在各种应用领域都有广泛的应用，包括工业、商业和居住领域。
市场需求持续增长，促进了地下水式地源热泵产业的发展。
地下水式地源热泵有着广阔的发展前景，不断推动能源结构转型升级，为建设节能环保社会做出重要贡献。
【关键词】地下水式地源热泵，前景展望，地下水资源，技术成熟，节能环保，应用领域，市场需求，发展前景，能源结构转型，节能环保社会1. 引言1.1 地下水式地源热泵前景展望地下水式地源热泵是一种利用地下水进行能量交换的设备，具有节能环保、稳定可靠等优势，被广泛应用于供暖、制冷和热水等领域。
随着社会经济的快速发展和能源结构的转型升级，地下水式地源热泵在未来的发展前景备受瞩目。
地下水资源丰富是地下水式地源热泵发展的重要基础。
地下水来源广泛、储量稳定，可以长期、稳定地为地源热泵提供能量来源，保障设备运行的持续稳定性。
地下水式地源热泵技术已经得到了广泛应用和验证，具有成熟的技术基础和丰富的实践经验，保证设备的安全、高效运行。
节能环保是地下水式地源热泵的显著优势之一。
与传统取暖方式相比，地下水式地源热泵具有更高的能源利用效率和显著的节能效果，同时减少了对大气的污染排放。
地下水式地源热泵适用于各种建筑类型和用途，包括住宅、商业建筑、工业厂房等，应用领域广泛。
随着社会对能源节约和环保的意识不断提高，地下水式地源热泵的市场需求也将持续增长。
地下水式地源热泵具有广阔的发展前景，将不断推动能源结构转型升级，为建设节能环保社会作出重要贡献。
2. 正文2.1 地下水资源丰富地下水丰富的特点不仅体现在资源总量上，还体现在地下水的分布广泛性和稳定性上。
地下水覆盖范围广，且随着地质层次的变化，地下水的质量和储量也会有所不同，这为地下水式地源热泵在不同地区的应用提供了灵活性。
地源热泵系统调研报告一、引言随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，能源需求量不断增长。
然而，传统的能源利用方式不仅对环境造成了严重的破坏，而且也制约了人类的可持续发展。
因此，开发高效、环保、可持续的能源利用方式已成为当前的重要课题。
地源热泵系统作为一种新型的能源利用技术，具有高效、环保、可持续等优点，逐渐得到了广泛的应用和。
本文通过对地源热泵系统的调研，对其工作原理、技术特点、应用领域、发展前景等方面进行了分析和总结。
二、地源热泵系统的工作原理地源热泵系统是一种利用地球表面浅层地热资源进行供暖和制冷的高效节能系统。
它通过输入少量的高品位能源，实现低温热能向高温热能的转移。
在冬季，地源热泵将浅层地热中的热量提取出来，通过循环系统输送到需要供暖的建筑物中；在夏季，地源热泵将建筑物内的热量转移到浅层地热中，使室内温度降低。
三、地源热泵系统的技术特点1、高效性：地源热泵系统利用地球表面浅层地热资源进行供暖和制冷，传热效率高，能量传递过程中损失小，因此具有较高的能源利用效率。
2、环保性：地源热泵系统在运行过程中不产生任何污染物，对环境友好，符合当前环保理念。
3、可持续性：地源热泵系统利用地球表面浅层地热资源进行供暖和制冷，而这些资源是可再生的，因此具有可持续发展的特点。
4、维护简便：地源热泵系统运行稳定，维护简便，使用寿命长。
四、地源热泵系统的应用领域1、住宅区供暖和制冷：地源热泵系统可以为住宅区提供供暖和制冷服务，提高居住舒适度。
2、商业建筑供暖和制冷：商业建筑如商场、办公楼等需要提供稳定的冷暖空调服务，地源热泵系统可以满足这一需求。
3、工业领域供暖和制冷：工业领域如制药、化工、食品等行业需要提供稳定的冷暖空调服务，地源热泵系统可以满足这一需求。
4、农业领域供暖和制冷：农业领域如温室、冷库等需要提供稳定的冷暖空调服务，地源热泵系统可以满足这一需求。
5、其他领域供暖和制冷：如医院、学校、宾馆等需要提供稳定的冷暖空调服务，地源热泵系统可以满足这一需求。
《动态负荷下地源热泵性能研究》篇一一、引言随着全球能源需求的增长和环境保护意识的提高，地源热泵系统作为一种高效、环保的供暖与制冷技术，受到了越来越多的关注。
在动态负荷下，地源热泵的性能表现直接影响其在实际应用中的效果。
因此，对动态负荷下地源热泵性能的研究具有重要的现实意义。
本文将针对此领域展开深入探讨，为地源热泵系统的优化设计和运行提供理论支持。
二、动态负荷下地源热泵工作原理地源热泵系统是一种利用地下土壤、地下水或地表水等可再生能源的供暖与制冷系统。
在动态负荷下，地源热泵系统通过循环工作原理，将地下低温热能或地表水中的热能提取出来，通过热泵技术进行提升或降低温度后，为建筑物提供供暖或制冷服务。
三、动态负荷对地源热泵性能的影响动态负荷对地源热泵的性能有着显著的影响。
当建筑物供暖或制冷需求随时间变化时，地源热泵系统需要适应这种变化，调整工作状态以保持稳定的供暖或制冷效果。
这种频繁的调整会使得地源热泵系统的运行效率降低，能耗增加。
因此，研究动态负荷下地源热泵的性能变化，对于提高其运行效率和节能降耗具有重要意义。
四、研究方法与实验设计为了研究动态负荷下地源热泵的性能，本文采用实验与模拟相结合的方法。
首先，设计了一系列实验，模拟不同动态负荷下的地源热泵工作情况。
通过采集数据，分析在不同时间段的负荷变化对地源热泵的能耗、供暖/制冷效果及系统稳定性等方面的影响。
同时，建立地源热泵系统的仿真模型，以便进一步深入研究其性能变化规律。
五、实验结果与分析1. 能耗分析：在动态负荷下，地源热泵系统的能耗随负荷变化而波动。
当负荷增大时，系统需要消耗更多的能量以维持供暖或制冷效果；当负荷减小时，系统能耗也随之降低。
通过优化控制策略和改进系统设计，可以降低能耗。
2. 供暖/制冷效果：在动态负荷下，地源热泵系统的供暖/制冷效果受到一定影响。
通过调整工作参数和运行策略，可以保证系统在不同负荷下的供暖/制冷效果稳定。
3. 系统稳定性：地源热泵系统在动态负荷下的稳定性是评价其性能的重要指标。
地下水源热泵系统土壤换热特性研究及运行优化摘要地下水源热泵系统（GSHP）是一种利用地下水进行空调和供暖的环保型系统。
本研究通过地下水源热泵系统的土壤换热特性研究及系统运行优化，对该系统的性能进行评估和改善。
利用气象数据、测井数据和地下水数据对GSHP系统的土壤换热特性进行分析。
通过数值模拟和实验研究，确定了GSHP系统的土壤换热系数和换热深度。
优化设计并调节GSHP系统的工作参数，通过监测系统的能耗、温度、湿度等数据，改善系统的性能。
最后，本文就GSHP系统的经济性、环保性和实际应用做出了总结。
研究表明，通过合理设计和运行，GSHP系统能够有效地利用地下水资源，降低系统的运行成本和能源浪费。
本研究结果为GSHP系统的推广和工程实践提供了理论和实践基础。
关键词：地下水源热泵系统，土壤换热特性，数值模拟，实验研究，运行优化AbstractGroundwater source heat pump system (GSHP) is an environmentally friendly system that uses groundwater for air conditioning and heating. This study evaluates and improves the performance of the GSHP system through the analysis of soil heat exchange characteristics and system operation optimization.The soil heat exchange characteristics of the GSHP system were analyzed using meteorological, logging and groundwater data. The soil heat exchange coefficient and depth were determined through numerical simulation andexperimental research. The working parameters of the GSHP system were optimized and adjusted, and the performance of the system was improved by monitoring energy consumption, temperature, humidity and other data. Finally, this paper summarizes the economic, environmental and practical applications of the GSHP system.The results show that the GSHP system can effectively utilize groundwater resources, reduce operating costs and energy waste through reasonable design and operation. This study provides a theoretical and practical basis for the promotion and engineering practice of GSHP systems.Keywords: groundwater source heat pump system, soil heat exchange characteristics, numerical simulation, experimental research, operation optimization。
地下水地源热泵系统取水与回灌技术的研究摘要：地下水地源热泵工程的建设首先要进行水文地质调查，查清地下水的赋存条件，含水层的空间分布规律，编写合理的取水井和回灌井工程设计，保证地下水100%回灌且回灌后不会引起地下水污染，热泵工程建成后对地下水系统、末端系统进行监测，研究开发利用浅层地热能资源对地质环境影响。
关键词：研究取水回灌地下水地源热泵地源热泵技术是一种高效的节能环保型供热、空调技术。
该技术是以地球表面浅层地热资源作为冷热源，利用热泵工作原理，通过少量的高位电能输入、实现低位热能向高位热能转移的一种技术。
地源热泵技术作为一种有益于环境保护和可持续发展的冷热源形式，在美、加与欧洲已有几十年的应用历史，应用范围涉及空调、采暖、生活热水供应及一些工业和工程上的冷热源提供。
在我国，地源热泵的研究起始于20世纪80年代，该项技术成了国内建筑节能及暖通空调界的热门研究课题，并开始大量应用于工程实践，与此相关的热泵产品应运而生，掀起了一股“地热空调”热潮。
目前，国内许多科研院校、设计单位、生产企业纷纷开展了地源热泵的研究、设计和生产，一些建设工程项目采用了地源热泵空调系统投入使用。
1996年至今在北京、山东、河南、辽宁、河北、江苏、浙江、湖北、上海和西藏等地相继建成了地源热泵工程，应用范围基本覆盖了我国所有省份。
整体来说，地源热泵在我国长江黄河流域、东北、西北、华北等广大对冷热都有需求的地区，具有较高的适用性，对南方部分只有夏季冷量需求而无冬季热量需求的地区也有一定的适用性，对于那些由于条件限制而不能用煤、电、燃气进行采暖供冷的地区可以说是最佳选择。
地下水地源热泵系统为地源热泵类型之一，因其换热效率高、设计施工相对简单、初投资较低、运行稳定等特点，在实际工程中得到了大量应用，对地源热泵技术的推广应用起到了较好的带头和示范作用。
地下水地源热泵一般由水源系统、水源热泵机房系统和末端散热系统三部分组成。
其中，水源系统包括水源、取水构筑物、输水管网和水处理设备等，地下水取水构筑物中最常见的型式是管井，即取水及回灌井。
地下水地源热泵系统技术特性分析与研究武汉市建筑设计院 陈焰华☆摘要 阐述了地下水地源热泵系统的技术经济特性,并结合工程设计经验和实际运行工况的分析,对影响地下水地源热泵系统设计和运行效果的热源井设计、空调系统设计及水源热泵机组的选型和配置等问题进行了深入探讨。
关键词 地下水地源热泵 热源井 空调 水源热泵机组Analysis and study on technical characteristics ofgroundwater heat pump systemsB y Ch e n Y a n h u a★Abstract Describes the technic al and economic cha rac te ristics of gr oundwater he at pump systems. Com bined with the engineer ing design expe riences and ac tual oper a tional c ondition analysis,discusses design of the hea t source well and a ir conditioning system,and selec tion and schem e of the water-source heat pump unit,which have im pa ct on design and oper ation e ffe cts of gr oundwa ter he at pump systems.Keyword s gr ound water heat pum p,heat source well,air conditioning,water-sour ce heat pum p unit★Wuhan Architectural Design institute,Wuhan,China0 引言众所周知,地下水地源热泵系统因其换热效率高,设计施工相对简单、快捷,初投资较低,在实际工程中得到了大量应用,对地源热泵技术的推广应用起到了较好的带头和示范作用。
但毋庸讳言,在不少的地下水地源热泵工程应用实例中也暴露和出现了很多问题,如抽水井、回灌井的堵塞,取水量满足不了设计要求,不能做到100%回灌或回灌到同一含水层,热泵机组因堵塞而报废或烧机。
这些问题的存在和出现,需要我们进行认真的分析和研究,并提出切实可行的解决办法,并使地下水地源热泵技术在实际运行经验和可靠设计手段的支撑下健康、稳定发展,发挥出其独特的优势。
1 地源热泵的技术特性夏季制冷时,地源热泵空调系统把建筑物的余热转移至地下,夏储冬用,而不是通过冷却塔排至大气,减少了冷却塔的飘水损失,减缓了城市的热岛效应。
夏季制冷时,地下水地源热泵系统的效率较常规冷却塔散热的电制冷空调系统高10%～15%。
冬季制热时,地源热泵空调系统充分利用了浅层岩土体储藏的低温热源,对终端用户来说,除使用部分电能,无其他一次能源的消耗,无污染物的排放。
对能源依赖外购的地区,还可减少能源运输费用,减缓交通运输压力。
冬季供暖时,地下水地源热泵系统的效率较常规锅炉供热系统高10%～15%。
在夏热冬冷地区,地下水地源热泵空调系统全年制冷、供暖期效率较空气源热泵空调系统约高30%～40%,较常规冷却塔散热的电制冷空调系统①☆陈焰华,男,1963年11月生,大学,工学学士,教授级高级工程师,设备所所长,暖通总工程师430014武汉市汉口四唯路8号武汉市建筑设计院(027)82739230E-mail:chenyh918@收稿日期:2009-04-01修回日期:2009-05-07加锅炉供热系统约高20%～30%。
在同样的比较前提下,地埋管地源热泵空调系统效率提高约10%～15%。
对居住建筑和公共建筑来说,采用地源热泵空调系统能够减少一次能源(矿物能源)使用量50%～60%左右。
业主和开发商采用地源热泵空调系统,靠提高系统运行效率节省的运行费用是有限的,对地埋管地源热泵系统来说,其投资回收期一般在7～8a以上;而对国家来说,减少了一次能源(矿物能源)的消耗50%～60%,意义重大。
因此,在实际工程设计和使用过程中,应明确地源热泵系统较常规空调系统运行效率提高和减少一次能源使用量两个不同概念内涵的差别。
在依法审批和严格管理的前提下,具有较好地下水资源可资利用的地区可适度有序地发展地下水地源热泵系统;对地埋管地源热泵系统的发展应用,因其初投资较高,则应有相应的鼓励和扶持政策。
2 热源井设计热源井设计是否合理、成井工艺是否到位,决定了抽水、回灌井的使用效果和是否能够全部回灌到同一含水层。
实际工程经验表明,有很多热源井未能严格按照《供水水文地质勘察规范》(GB 50027—2001)和《供水管井技术规范》(GB 50296—99)施工到位或缺乏热源井施工的实际经验,都会导致热源井施工的失效。
如有的热源井成井时未能做好泥浆护壁和洗井、井底管孔未能密封或沉淀管设置深度不够,这些都会影响抽水、回灌量和热源井的使用寿命;有的热源井对场地水文地质条件研究不够,未能针对该场地的水文地质条件和地层结构进行合理设计;有的热源井井管设计时孔隙率过小、过滤器及回填滤料选择不当,施工方法不到位或灌浆不密实,这些都会影响热源井的抽水、回灌效果及使用寿命;有的热源井在井管下置时,施工经验不足或未严格按照规范要求下管,导致井管过滤网受损,最终导致含砂量超标或加重热源井的淤塞。
从理论上来说,抽水后地下水经过地源热泵机组的能量交换能够全部回灌到同一含水层,很多成功的工程经验也印证了这一点,但实际工程中未能达到全部回灌要求或根本未进行回灌的工程也不在少数。
要达到以上要求,除了上述成井工艺要到位外,热源井井群的设计也相当重要。
井群是深井回灌式地源热泵系统的一个关键组成部分,其正常运行与否决定了地源热泵系统工程的成败,井群的设计布局应当是实际工程中慎之又慎的关键环节。
目前国内进行此类工程的井群设计和施工过程中,系统方案的可行性判据基本取决于单井出水量是否满足要求,以及能否实现良好的人工回灌。
然而在进行该类工程井群部分的可行性分析和设计中,还需要注意以下几方面的问题:1)地下含水层中的能量蓄存、转移过程;2)“热贯通”的影响;3)水文地质条件的影响;4)热泵机组、管道系统形式和运行模式的影响。
因此,井群设计时,应注意井群之间的热干扰和抽水、回灌水力失衡导致的干扰,保证设计条件下的总出水量和总回灌率。
热源井设计和施工时,为保证地下水地源热泵系统合理取水并防止对地下水的破坏和污染,应加强对地下水的监测和控制,抽水、回灌井应加装计量仪表,并应同时留出观测井或观测孔,有条件时,可在采用上述监测手段的基础上,对抽水、回灌量及水质进行在线监测。
3 空调系统设计地下水地源热泵空调系统设计的首要问题是确定合适的地下水使用水量和水源热泵机组运行温差。
在制冷和供暖工况下地下水的实际需要量与选择的水源热泵机组性能、地下水温度、建筑物冷热负荷以及板式换热器的型式、水泵能耗等都有密切关系。
应在保证地下水地源热泵系统的能效比(EER)和性能系数(COP)均能够达到最佳的情况下,确定最合适的地下水利用温差和地下水使用量。
制冷工况时,地下水地源热泵系统能效比(EER)=冷负荷/ (井泵功率+环路泵功率+水源热泵机组功率);供热工况时,地下水地源热泵系统性能系数(COP)=热负荷/(井泵功率+环路泵功率+水源热泵机组功率)。
利用“小流量、大温差”的系统运行方式,能够实现对含水层蓄能的最大利用,同时可以减小地下水使用量,减少井泵功率和环路功率,但在一定条件下会增大水源热泵机组的使用功率,反之则相反。
因此,一定要根据实际工程的使用情况,对两者进行分析和比较,获取最优结合点。
虽然成井要求含砂量小于1/200000,且一般取水管上都设有旋流除砂器,但实际工程运行中,因成井工艺不到位(特别是含有淤泥或粉细砂的地质构造层),而使蒸发器、冷凝器阻塞的不在少数,轻则影响制冷、供热能力,重则造成压缩机烧毁。
地下水水质也是影响水源热泵机组长期稳定运行的重要因素,重碳酸钙型地下水,Cl -,Fe 2-含量高的地下水,都会对水源热泵机组造成一定的腐蚀和影响。
为保证水源热泵机组能够长期稳定运行,原则上应采用地下水通过板式换热器与热泵机组间接换热的间接式系统,采用便于清洗、更换的板式换热器确实是十分必要的。
板式换热器设计和选型时,一定要尽量选择较小的换热温差,以免因温差加大而降低水源热泵机组的能源利用效率。
地下水地源热泵空调系统水环路的设计与常规冷水机组水系统的设计略有差异,必须根据各生产厂家热泵机组的技术要求考虑。
用户侧及地下水侧空调循环水泵与水源热泵机组均采用先并后串的方式,循环水泵既可与水源热泵机组实现一对一供水,又可互相调节、互为备用。
对于水源热泵机组来说,其实现夏、冬季节制冷、供暖的转换,是通过水路系统阀门的转换进行的,夏季用户侧通过蒸发器回路供应空调冷水,冬季用户侧则通过冷凝器回路供应供暖热水。
因此夏、冬季节水环路转换阀最好采用调节灵活、性能可靠的电动阀,采用普通蝶阀时也一定要采用关断灵活、密闭性好的阀门,水源热泵机组接管原理图见图1。
图1 水源热泵机组接管原理图地下水井抽水泵可采用深井潜水泵,潜水泵下放深度应在动水位之下5m 处,安装要平稳,泵体要居中。
一般依据井管内径、流量和扬程要求,根据生产厂家提供的样本选配合适的水泵,再根据所需电功率选择电动机及配套电缆。
潜水泵的扬程应能克服井内动水位至机房地面高度、管道及板式换热器阻力、水泵阻力及回灌余压。
地下水回灌管道设计应根据各回灌井的距离进行阻力平衡计算,以保证各回灌井流量的均衡。
空调室外水环路和室内系统的设计与常规空调水系统没有区别,但应该注意空调冷热负荷的动态调节及系统的水力平衡,以使整个地下水地源热泵系统既达到舒适的空调效果,又充分提高系统的运行效率。
地下水地源热泵系统负荷侧应设计为一次泵变流量系统,通过水泵的变频调节来适应空调末端负荷的动态变化,充分降低水输送系统的能耗。
4 水源热泵机组技术特点目前的水源热泵机组均按水路系统转换进行设计,而全国地域跨度大、气候条件相差较大,水源热泵机组的运行工况也相差甚大,因此水源热泵机组蒸发器和冷凝器的设计应有更大的工况变化范围。
为适应某些工程地下水大温差的使用要求,蒸发器和冷凝器换热回路也应能有所适应和调整。
一般来说,开机后0.5h ,因室内温度较高,冷凝温度会相应较高,此时冷凝压力应有较宽泛的设计范围,否则会引起机组的保护停机。
水源热泵机组运行工况的差异,既会影响机组的制冷、供热量,又会影响机组的实际功耗,若机组设计时对这些运行工况的差异考虑不充分,轻则会导致机组在各种工况变动下能效比的下降,重则可能会经常导致机组的故障停机甚至烧毁压缩机。
