地埋管型地源热泵系统组成及换热形式.doc

地埋管型地源热泵系统组成及换热形式

　　4.1系统组成
地埋管型地源热泵冷暖空调系统由室外换热系统和室内换热系统两大部分组成，每一部分都有多种不同的系统形式。室外换热系统有闭式与开式两种系统方式；室内换热系统有地埋管型地源热泵机组换热和土－水型地源热泵机组换热两种换热方式。
4.1.1 室外系统组成
（1）闭式换热方式的组成
闭式换热方式由埋设在地下或潜水在水中的PE管和循环水泵及相关附属部件组成。
由循环水泵驱动PE管路中的循环水，循环水作为热量的载体将热量在室内房间与室外土壤或地表水中进行转换。
（2）开式换热方式的组成
开式换热方式由抽水井、回灌井、调节水池、板式换热器、潜水泵、回灌泵、循环水泵及相关附属部件组成。
由潜水泵将地下水抽取到调节水池中。由循环水泵驱动调节水池中的水流经板式换热器后再送回调节水池。板式换热器将地下水与室内循环水进行隔离性的热量交换。当调节水池中的地下水失去利用价值后由回灌泵送回回灌井内。调节水池将抽取上来的地下水进行暂时存放，当水温降低至不可利用的温度（冬季）或当水温升高至不可利用的温度（夏季）后再进行回灌，这样对地下水的抽取及回灌都是间歇性的，充分利用了抽上来的地下水的低位能源，减少了潜水泵的开机时间节约了电能，同时还降低了回灌的压力。
4.1.2 室内系统组成
（1）地埋管型地源热泵机组的室内换热系统的组成
地埋管型地源热泵机组的室内换热系统由地埋管型地源热泵机组、水路系统、电气自控系统、风路系统及相关附属部件等部分组成。
地埋管型地源热泵机组实现热量的转换及热量品质的提升。水路系统连接PE管或板式换热器中的循环水路与机组内的换热器。风路系统将各个需要制冷或供热房间的室内空气进行循环，以实现室内空气的降温（夏季）或升温（冬季）。电气自控系统为机组内的动力设备提供电能及控制调节。当对室内空气质量要求特别高时，可加装新风、保湿和负氧离子发生器等装置。
（2）土—水型地源热泵机组的室内换热系统的组成
土—水型地源热泵机组的室内换热系统由土—水型地源热泵机组、水路系统、循环水泵、电气自控系统、风机盘管及相关附属部件等部分组成。
土—水型地源热泵机组实现热量的转换及热量品质的提升。水路系统分为两部分：一部分连接PE管或板式换热器中的循环水路与机组内的换热器；另一部分连接机组内另一换热器与风机盘管。风机盘管实现房间夏季的制冷和冬季的供热。循环水泵在驱动循环水在热泵机组内与风机盘管内进行循环，电气自控系统为地源热泵机组、循环水泵、风机盘管提供电能及控制调节。
4.2室外换热方式
4.2.1 室外系统形式
（1）闭式室外换热系统
a.垂直埋设地耦管换热方式
室外换热为两管制垂直式地耦管换热方式，即打一定深度、一定数量的地耦管孔，每个孔内埋设一对U型地耦管，所有的地耦管通过集水器汇集，在管道集水器端设置循环泵，与室内热泵机组的换热器形成一个闭式系统。其系统稳定，不需要利用地下水的水量，不受地下水使用政策和季节变化影响，还可节省地下水资源费。该方案只需在建筑物的周边空地、道路或停车场打一些地耦管孔，室外水系统注满水后形成一个封闭的水循环，利用水的循环和地下土壤换热，将能量在空调室内和地下土壤之间进行转换。故该方案不需要直接抽取地下水，不会对本地区地下水的平衡和地下水的品质造成任何影响，不会受到国家地下水资源政策的限制。
b.潜水地耦管换热方式
项目附近如果有可利用的地表水，水温、水质、水量符合使用要求，则可采用潜水地耦管换热方式，即将盘管放入河水（或湖水）中，盘管与室内循环水换热系统形成闭式系统。该方案不会影响热泵机组的正常使用；另一方面也保证了河水（湖水）的水质不受到任何影响，而且可以大大降低室外换热系统的施工费用。

（2）开式室外换热系统
a.开式地下水（打井）换热方式
采用开式地下水系统，即打一定数量的抽水井和回灌井。采用调节池设计，将抽取上来的地下水进行暂时存放，当水温降低至不可利用的温度后再进行回灌，这样对地下水的抽取及回灌都是间歇性的，充分利用了抽上来的地下水的低位能源，减少了潜水泵的开机时间节约了电能同时还降低了回灌的压力。室内水系统与室外水系统间通过板式换热器隔离进行热量交换，可以避免对地下水的污染。
b.开式地表水（直接抽取）换热方式。项目附近如果有可利用的地表水，水温、水质、水量符合使用要求，则可采用开式地表水（直接抽取）换热方式，即直接抽取地表水，将其通过板式换热器与室内水循环进行隔离换热，可以避免对地表水的污染。此种换热方式可以节省打井的施工费用，室外工程造价较低。
4.2.2 室内系统形式
式内换热系统根据选择的地源热泵机组的形式不同有两种换热形式。
（1）地埋管型地源热泵机组室内换热系统
采用地埋管型地源热泵机组，针对使用功能的不同进行使用区域的合理划分，根据区域内的负荷分散布置安装地埋管型地源热泵机组，可以吊装在走廊、大厅、卫生间或厨房的吊顶内，也可以布放在设备间或储物间内。
由温控器对热泵机组进行恒温控制，根据室内人员的增减及室外阳光直射等负荷的变化来控制机组的启停，将室内温度始终恒定在设定的温度范围，既达到制冷或供热的舒适效果又可以避免浪费能源，使能源的利用和室内环境的舒适程度的协调得到最优化。这样不仅节省运行费用，而且便于分层、分区进行控制、计量，从而实现最大节能。
当人流大或对空气质量要求高时，可以在分区加装新风系统和保湿、负氧离子发生器等装置。
该种室内换热系统的制冷和供热都是通过对室内空气的降温或升温实现的，增加热水附件可以全年提供生活热水。机组除了有与室外换热系统相连的水管、阀门等水系统外，还有为了将循环风送到每个空调房间内的风管、风阀等风系统。每个空调区域都是独立的，可有效防止病毒等各种有害物或气体的传播与交叉感染。
（2）土—水型地源热泵机组室内换热系统
夏季通过地源热泵机组向空调房间的风机盘管提供冷冻水，经风机盘管内水—空气热交换器换热向空调房间提供冷风。冬季由地源热泵机组向风机盘管提供热水采暖。
每户的室内系统是一个独立的系统单元，在有人居住的情况下开启机组，无人时则可关闭机组，做到每个系统单元都可独立调控，使能源的消耗与利用达到最优化。地源热泵机组可以吊装在走廊、大厅、卫生间的顶棚内或布放在设备间或储物间内。