日前,一種專為低溫?zé)嵩撮_發(fā)利用的、無防凍劑、臨界超低溫型單元式地源熱泵機(jī)組在深藍(lán)公司研制成功。它可以利用3℃以下的低溫?zé)嵩此?,在不添加防凍劑的情況下,將低溫?zé)嵩蠢弥两咏c的臨界點,最大限度的攝取低溫?zé)嵩粗兴N(yùn)含的熱資源。使江河、湖泊、海水、生活污水、中水、淺層土壤源的開發(fā)利用變得更安全可行、更經(jīng)濟(jì)。由于不加防凍劑,使應(yīng)用系統(tǒng)大為簡化,運(yùn)行管理更方便,投資和運(yùn)行成本大幅降低。
“深藍(lán)”無防凍劑、臨界超低溫型單元式地源熱泵采用了深藍(lán)公司的自動單向儲液裝置、專用雙向節(jié)流裝置、特種多頭螺旋換熱器、專用智能自動控制裝置等多項專利專有技術(shù)。解決了精確控制、低溫?fù)Q熱、防凍抗凍、制冷劑的自動調(diào)配等主要技術(shù)障礙??蓮V泛運(yùn)用于土壤源、江河源、湖水源、海水源、污水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。
土壤源熱泵
土壤源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)采用的是地下埋管法,由于成本和施工方便等方面的原因,土壤源熱泵地埋換熱管均為塑料管,如PE管,管徑為D25~D32mm,埋管外壁與地下巖土體直接接觸,管內(nèi)充滿用于傳遞熱量的熱源水,熱源水在管內(nèi)循環(huán)流動,通過管壁與土壤進(jìn)行換熱。
冬天,熱泵制熱系統(tǒng)在熱源水中吸收熱量,通過熱泵的泵升后,輸出高溫的空調(diào)熱水,同時,熱源水被吸收了熱量后溫度降低,低溫的熱源水被輸送到地埋管換熱系統(tǒng),與大地?fù)Q熱并吸入大地的熱量后,溫度升高,再次被送入熱泵系統(tǒng),周而復(fù)始,維持熱泵制熱系統(tǒng)的供熱循環(huán)。
由于塑料管的導(dǎo)熱性能較差,其導(dǎo)熱系數(shù)僅為銅的1/1000,同時,巖土體的導(dǎo)熱系數(shù)也非常低,這也是無需采用高導(dǎo)熱性能金屬管的主要原因。就像傳遞電流必須有一定的電壓差一樣,熱量傳遞也必須維持一定的溫度差。因此,要維持一定的換熱量和經(jīng)濟(jì)的熱流密度,地埋管內(nèi)、外側(cè)必須有較大的換熱溫差,由于管外土壤的溫度是相對恒定的,要增大傳熱溫差,只能降低管內(nèi)熱源水的溫度。因此,常規(guī)的土壤源熱泵冬季的熱源水溫度是非常低的,按照國標(biāo)GB/T19409-2003《水源熱泵機(jī)組》的規(guī)定,土壤源熱泵進(jìn)入熱泵機(jī)組的熱源水溫度為0℃,熱源水被機(jī)組吸熱后,出水溫度為-3℃~-4℃左右,再送至地下埋管,向大地吸熱,使其溫度再回升至0℃。熱泵機(jī)組要向0℃~-4℃的水中吸熱,機(jī)組的蒸發(fā)溫度就需要更低,通常蒸發(fā)溫度在-6℃~-8℃。由于熱源水溫度<0℃,必須在熱源水中添加防凍劑,防止熱源水凍結(jié),水體在凍結(jié)時,體積會膨脹,其膨脹力巨大,會脹裂換熱管,使空調(diào)機(jī)組報廢。而常用防凍劑價格極高,使防凍劑的投資較大。由于單元式地源熱泵系統(tǒng)中,輸往所有空調(diào)末端設(shè)備的均為熱源水,系統(tǒng)水容積非常大,其防凍劑的投資會更大,由于管道內(nèi)熱源水溫度<0℃,使其保溫投資也大幅增加。
所以,低溫型土壤源熱泵通常不適用于單元式地源熱泵機(jī)組。
目前,為了簡化系統(tǒng)設(shè)計,降低運(yùn)行維護(hù)成本,提高系統(tǒng)效率,通常采用適當(dāng)增加地埋管長度,使熱源水出水溫度維持在4~6℃左右(但出水溫度也不宜過高,否則,地埋管投資會過大),系統(tǒng)不用添加防凍劑,但要求熱泵機(jī)組必須能適應(yīng)低水溫的運(yùn)行條件。
深藍(lán)超低溫型單元式地源熱泵機(jī)組的開發(fā)成功,使得單元式地源熱泵機(jī)組也能適用于土壤源熱泵空調(diào)系統(tǒng),并能充分發(fā)揮單元式機(jī)組的一切優(yōu)勢,如:高能效比、兩管制代替四管制的效能、隨時可選擇制冷或制熱、分戶計量便捷、無需機(jī)房、無需運(yùn)行值班人員、工程可分期投資、系統(tǒng)能量調(diào)節(jié)范圍大、相對故障率低、個別機(jī)組出現(xiàn)故障不影響整個中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行等等。
江河源熱泵
江河源熱泵是地源熱泵應(yīng)用系統(tǒng)的一個重要分支,中國各類江河眾多、在人們注重其水利資源時,不應(yīng)忽略其熱資源的開發(fā)。目前,各地政府正大力推廣江河源熱泵,重慶市政府大力推舉兩江(長江、嘉陵江)源熱泵,雅安市力推青依江源熱泵,使江河源熱泵進(jìn)入了良好的發(fā)展時機(jī)。
但是,江河源熱泵的應(yīng)用也存在著技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)性方面的問題。首先,江河冬季水溫很低,如重慶的嘉陵江和長江,冬季1月份平均水溫7.1℃,最低溫度6℃左右。四川雅安的青依江,冬季1月份平均水溫6.9℃,最低溫度5.8℃左右。由于江河水通常較混濁,不能直接引入空調(diào)系統(tǒng)利用,必須采用間接換熱的方式,通過板式換熱器等間接換熱后的二次封閉循環(huán)水才能進(jìn)入機(jī)組。而所有的換熱,必然帶來熱勢能損失及溫差損失,如5.8℃的江水,間接換熱后,僅為3.8~4.3℃,必須采用超低溫型的機(jī)組才能進(jìn)行利用。
深藍(lán)超低溫型單元式地源熱泵機(jī)組的開發(fā)成功,使得單元式地源熱泵機(jī)組也能適用于江河源熱泵空調(diào)系統(tǒng),并能充分發(fā)揮單元式機(jī)組的一切優(yōu)勢。
湖水源熱泵
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