PE地源热泵是一种利用地下浅层地热资源进行能量转换的供暖和制冷系统设备。
制热原理
在制热状态下,
地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功,并通过四通阀将冷媒流动方向换向。由地下的水路循环吸收地下水或土壤里的热量,通过冷媒/水热交换器内冷媒的蒸发,将水路循环中的热量吸收至冷媒中,在冷媒循环的同时再通过冷媒/
空气热交换器内冷媒的冷凝,由空气循环将冷媒所携带的热量吸收。地源热泵将地下的热量不断转移至室内的过程中,以35℃以上热风的形式向室内供暖。
发展前景
美国(The United States) 1946年,美国第一台地源热泵系统在俄勒冈州的波兰特市中心区安装成功。
1973年,美国阿克拉荷马大厦安装了地源热泵空调系统,并且进行全面的系统研究。
1978年,美国能源部(DOE)开始对地源热泵投入了大量的科技研发基金。
1979年,美国阿克拉荷马州能源部成立了地源热泵系统科技研发基金会。
1987年,国际地源热泵协会(IGSHPA)在阿克拉荷马州大学成立。
1988年,美国俄克拉荷马商务部开始对地源热泵进行商务推广。
1993年,美国环保署(EPA)大力宣传地源热泵系统,加深美国民众对地源热泵的认识。
1994年,美国政府第一套
地源热泵空调系统在俄勒冈州国会大学安装,地源热泵从此在美国政府,军队,电力公司等得到了大量应用。
1998年,美国环保署(EPA)颁布法规,要求在全国联邦政府机构的建筑中推广应用地源热泵系统。美国总统布什在他的得克薪斯州宅邸中也安装了地源热泵空调系统。 全球75%的地源热泵系统安装在北美地区。
美国:是世界上地源热泵生产、使用和发展的头号大国,
1985年:美国安装的地源热泵为14,000台;
1997年:45,000台;
2000年:400,000台;
2004年:670,000台;
2005年:1,000,000台。
加拿大:2005年地源热泵系统新增比例增加了50%。
瑞士、挪威:是世界上地源热泵应用人均比例最高的国家,应用比例高达96%。
奥地利:应用比例为45%。
丹麦:应用比例为35%。
日本:是亚洲地源热泵技术最先进,使用比例最高的国家。
中国(China) 1997年,美国能源部(DOE)和中国科技部签署了《中美能效与可再生能源合作议定书》,其中主要内容之一是“地源热泵”项目的合作。
1998年,国内
重庆建筑大学、青岛建工学院、湖南大学、同济大学等数家大学开始建立了地源热泵实验台,对地源热泵技术进行研究。
2006年,1月,国家建设部颁布《地源热泵系统工程技术规范国家标准》。
2006年,9月,沈阳被国家建设部确定为地源热泵技术推广试点城市,到2010年底,实现全市地源热泵技术应用面积约占供暖总面积的1/3。
2006年,12月,建设部发布文件《“十一五”重点推广技术领域》。作为新型高效,可再生能源新技术的水源热泵技术被列入目录。
地源热泵是一种利用地球表面浅层水源(地下水、海水、河水和湖水等)或地下土壤热源的低品位热源,通过热泵、制冷循环,制取冷量供夏天空调使用、制取热量供冬天取暖使用。
地源热泵制热要比常规的电制热或燃油、燃气制热经济,通常制取相同的热量,地源热泵的耗电量只有电热耗电量的1/4到1/5。因此,地源热泵市场广阔。
“十二五”期间,中国预计将完成地源热泵供暖(制冷)面积3.5亿平方米左右,届时整个地热能开发利用的市场规模总计将超过700亿元。
到2015年,基本查清全国地热能资源情况和分布特点,建立国家地热能资源数据和信息服务体系。全国地热供暖面积达到5 亿平方米,地热发电装机容量达到10万千瓦,地热能年利用量达到2000万吨标准煤,形成地热能资源评价、开发利用技术、关键设备制造、产业服务等比较完整的产业体系。
到2020年,地热能开发利用量达到5000万吨标准煤,形成完善的地热能开发利用技术和产业体系。
产品特点
1、瑞PE地源热泵专用管材具有较大的拉伸强度、较普通
PE给水管承压能力高,受力膨胀性小,耐环境应力开裂性能优良、抗蠕变性能好。
2、 韧性、挠性好,对基础不均和错位的适应能力强,可抵御地震和台风等恶劣环境。
3、 原材料加入特殊助剂,使管材具有较普通
PE给水管更有益的耐候性(包括抗紫外线)和长期热稳定性。
4、 耐腐蚀性强,用于输送含有防冻剂等腐蚀性介质时无需做防腐处理,使用寿命长。
5、 内壁光滑,水流阻力小,流通阻力大,节约施工造价。
6、 耐磨性好,抗磨损。
7、 PE地源热泵专用管材导热系数为0.41w/m.k,具有良好的导热性能。同时专用管材抗低温冲击性能好,可在-20℃-40℃温度范围内安全使用,冬季施工不受影响。
8、 电熔(或热熔)连接方便可靠,施工和维护简便(期间可不停水)。
地源热泵特点
属可再生能源利用技术
地源热泵是利用了地球表面浅层地源资源(通常小于400米深)作为冷热源,进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能(Earth Energy),是指地标土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的
太阳能集热器,收集了47%的太阳能量,比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制,真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生资源,似的地能也成为清洁的可再生能源的一种形式。
属经济有效的节能技术
地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定,冬季比环节空气温度高,夏季比环境空气温度低,是很好的热泵热源和空调冷源,这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%,因此要节能和节省运行费用40%左右。另外,地能温度较恒定的特性,使得热泵机组运行更可靠、稳定,也保证了系统的高效性和经济型。
据美国环保署EPA估计,设计安装良好的地源热泵,平均来说可以节约用户30%~40%的供热制冷空调运行费用。
环境效益显著
地源热泵的污染物排放,与
空气源热泵相比,相当于减少40%以上,与点供暖相比,相当于减少70%以上,如果结合其他节能措施节能减排会更明显。虽然也采用制冷剂,但比常规空调装置减少25%的充灌量;属自含式系统,即该装置能在工厂车间内实现整装密封好,因此,制冷剂泄露机率大为减少。该装置的运行没有任何污染,可以建造在居民区内,没有燃烧,没有排烟,也没有废弃物,不需要对方燃料废物的场地,且不用远距离输送热量。
一机多用,应用范围广
地源热泵系统可供暖、空调,还可供生活热水,一机多用,一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统;可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑,更适合于别墅住宅的采暖、空调。
此外,机组使用寿命长,均在15年以上;机组紧凑、节省空间;维护费用低;自动控制程度高,可无人值守。
形式
地源热泵有开式和闭式两种,一是开式系统:是直接利用水源进行热量传递的热泵系统。该系统需配备防砂堵、防结垢、水质净化等装置。二是闭式系统:是在深埋于地下的封闭塑料管内,注入防冻液,通过换热器与水或土壤交换能量的封闭系统。
闭式系统不受地下水位、水质等因素影响。
1、垂直埋管--深层土壤:垂直埋管可获取地下深层土壤的热量。垂直埋管通常安装在地下50-150米深处,一组或多组管与热泵机组相连,封闭的塑料管内的防冻液将热能传送给热泵,然后由热泵转化为建筑物所需的暖气和热水。垂直埋管是地源热泵系统的主要方式,得到各个国家的政府部门大力支持。
2、水平埋管--大地表层:在地下2米深处水平放置塑料管,塑料管内注满防冻的液体,并与热泵相连。水平埋管占地面积大,土方开挖量大,而且地下换热器受地表气候变化的影响。
3、地表水:江、河、湖、海的水以及深井水统称地表水。地源热泵可以从地表水中提取热量或冷量,达到制热或制冷的目的。利用地表水的热泵系统造价低,运行效率高,但受地理位置及当地的政策限制。
安装规程
1、 热熔承插安装,DN20-DN63mm规格一般采用此法,具体流程如下。
(1)、用管剪根据安装需要将管材剪断
(2)、在管材带承插深度处标记号
(3)、将热熔机模头加温至210℃左右
(4)、同时加热管材、管件,然后承插(承插到位后待片刻松手,在加热、承插、冷却过程中禁止扭动)
(5)、自然冷却
(6)、施工完毕经试压验收合格后投入使用
2、热熔对接安装,DN110-DN1600mm规格一般采用此法
(1)、将需安装连接的两个PE管材同时热熔器夹具上(夹具可根据所要安装的管径大小更换夹瓦。没跟管材另一端用管支架托起至同一水平面。
(2)、用电动铣刀分别将管材端面铣凭证,确保两管材接触能充分吻合。
(3)、将电加热板升温到210度,放置两管材端面中间,操作电动液压装置使两管材端面同时完全与电热板接触加热
(4)、抽丢加热板,再次操作液压装置,使已熔融的两管材端面充分对接并锁定液压装置(防止反弹)
(5)、保持一定冷却时间吗松开,操作完毕
(6)、施工完毕,须经试压验收合格后,方可回土投入使用
(7)、管材在加热过程中做好防风措施,冷却过程中,应逐步进行,不易急速降温
3、电熔连接(适用于DN≤630mm)
(1)、将PE管材完全插入PE管件内
(2)、将专用电熔机两导线分别接通电熔管件正负两极
(3)、接通电源加热电热丝使内部接触PE熔融
(4)、冷却完毕
(5)、施工完毕后须经试压验收合格,方可封管投入使用
5、钢塑连接
6、鞍型对接安装,这对解决主管通风流特别有效。