文档介绍：土壤源热泵在内蒙古中部地区的
应用分析与研究
岳建军1 徐向荣2
(内蒙古工业大学能源与动力工程学院,内蒙古
呼和浩特市 010051)
摘要:本文以内蒙古自治区发展和改革委员会综合办公楼土壤源热泵系统这个国家示范项目,着重介绍了对于土壤源热泵技术在整个设计和施工过程中的核心问题——地热换热器的设计、埋管回填施工和水压试验,以及在工程建成后如何进行跟踪测试,对其进行节能状况评估作了叙述。通过该示范项目,与传统的空调系统进行相比,总结得出了土壤源热泵技术在供热、制冷方面的应用优势,同时也为在内蒙古地区及全国更广泛的推广土壤源热泵技术在设计和施工方面积累了宝贵经验。
关键词: 土壤源热泵地热换热器内蒙古中部地区节能
0 引言
内蒙古自治区发展和改革委员会综合办公楼的空调系统采用了土壤源热泵技术,该项目是国家第一批可再生能源在建筑中应用示范工程之一,也是内蒙古地区首次使用土壤源热泵技术。内蒙古地区自然资源丰富,尤其是浅层地能十分丰富,在内蒙古地区利用土壤源热泵可有效的替代常规能源,从而可以缓解该地区能源危机和遏制环境污染。本文以该示范项目为实例,对该示范项目中的核心技术——地热换热器的设计、埋管施工及水压试验作如下探讨。
1工程实例
工程概况
内蒙古自治区发展和改革委员会综合办公楼工程位于内蒙古呼和浩特市(在内蒙古中部地区)如意开发区,,A区为综合楼,B区为机关办公楼,C区为二级办公楼。本工程冷热源系统采用土壤源热泵系统,地下埋管换热器的数量为724个,。冬季,基本负荷由土壤源热泵系统承担,峰值负荷冬季由燃气锅炉产生经过换热器加热空调系统供水;夏季,冷负荷完全由土壤源热泵系统承担。用户末端主要采用风机盘管+新风系统。
该工程设有两个相互独立的热泵机房,均选用两台相同的热泵机组,单台制热量为865kw,单台制冷量为835kw。地源热泵机组工况参数见表1:
表1 地源热泵机组工况参数
参数
工况
空调供回水温度(℃)
地埋管侧出水温度为(℃)
冬季供暖
50/40
8/3
夏季制冷
7/12
18/26
地热换热器系统设计
与传统的空调系统相比较,土壤源热泵空调系统与传统的空调系统的主要区别在于增加了地热换热器,即地下埋管环路。因此,土壤源热泵空调系统设计的核心就是地热换热器的设计,地热换热器的设计与土壤的热物性参数、建筑物负荷以及换热器负荷随时间变化等都有很大的关系,不能仅根据建筑物冷热负荷来简单计算埋管长度。
由于地热换热器换热效果受土壤热物性及地下水流动情况等地质条件影响非常大,使得不同地区,甚至同一地区不同区域土壤的换热特性差别都很大。为保证地热换热器设计符合实际,满足使用要求,通常设计前,需要对现场土壤热物性进行测定,并根据实测数据进行计算,从而确定工程的埋管形式、垂直埋管的深度、钻孔数量和分布等情况。
地热换热器埋管施工
本工程采用竖直埋管的换热器,每个钻孔中设置两组U形管,根据实测和计算结果表明:双U形埋管比单U形埋管可提高15%~20%的换热能力,可有效地提高单孔换热能力,减少钻孔数量,从而降低了施工量和初投资。地热换热器及至地埋管分集水器均采用PE管热熔连接。
竖直U形管地埋管换热器的安装应在钻孔钻好且孔壁