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地源熱泵系統(tǒng)的熱泵機(jī)組有三種:一種是小型機(jī)組,單機(jī)制冷量不大于25 kW時(shí)可裝于吊頂內(nèi),不占用任何室內(nèi)空間;一種是大型螺桿機(jī)組,單機(jī)制冷量一般都在幾百千瓦以上,需安裝在專門(mén)的機(jī)房?jī)?nèi);還有一種是介于兩者之間的,機(jī)組一般分散安裝于建筑內(nèi)部,不占用專門(mén)的機(jī)房空間,但需要占用一定的室內(nèi)空間。總體來(lái)說(shuō),地源熱泵中央空調(diào)機(jī)組占地面積約為傳統(tǒng)空調(diào)的三分之一。
地源熱泵機(jī)組地下?lián)Q熱器形式與布設(shè)
土壤熱交換器是地源泵機(jī)組設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。地源熱土壤換熱器有多種形式,如水平埋管、豎直埋管等。這兩種埋管型式各有自身的特點(diǎn)和應(yīng)用環(huán)境。在中國(guó)采用豎直埋管更顯示出其優(yōu)越性:節(jié)約用地面積,換熱性能好,可安裝在建筑物基礎(chǔ)、道路、綠地、廣場(chǎng)、操場(chǎng)等下面而不影響上部的使用功能,甚至可在建筑物樁基中設(shè)置埋管,見(jiàn)縫插針充分利用可利用的土地面積。下面就豎直埋管換熱器的設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)單的探討。
地源熱泵機(jī)組豎直埋管材料和深度
埋管材料最好采用塑料管,因與金屬管相比,塑料管具有耐腐蝕、易加工、傳熱性能可滿足換熱要求、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。可供選用的管材有高密度聚乙烯管(PE 管),鋁塑管等。豎直埋管的管徑也可有不同選擇,如 DN20、DN25、DN32、 DN50 等。豎直埋管可須根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件而定,可以從20m- 200m。確定深度應(yīng)綜合考慮占地面積、鉆孔設(shè)備、鉆孔成本和工程規(guī)模。如果地表土壤層很厚,鉆孔費(fèi)用相對(duì)便宜,宜采用較深的豎直埋管,反之,采用淺埋。埋管間距一般以5-6米及以上,要綜合考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)及土壤的傳熱情況。
地源熱泵機(jī)組豎直埋管換熱器回填、靈敏度
豎直埋管換熱器的形成是從地面向下鉆孔達(dá)到預(yù)計(jì)深度,將制作好的U 型管下入孔中,然后在孔中回填不同材料。在接近地表層處用水平集水管、分水管將所有U 型管并聯(lián)構(gòu)成地下?lián)Q熱器。根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同,回填材料可以選用澆鑄混凝土、回填沙石散料或回填土壤等。材料選擇要兼顧工程造價(jià)、傳熱性能、施工方便等因素。從實(shí)際測(cè)試比較澆鑄混凝土換熱性能最好,但造價(jià)高、施工難度大,但可結(jié)合建筑物樁基一起施工。
地源熱泵機(jī)組豎直埋管換熱器中傳熱的衰減
豎直埋管換熱器中流動(dòng)的循環(huán)水的溫度是不斷變化的。夏季供冷工況進(jìn)行時(shí),由于蓄熱地溫提高,機(jī)組運(yùn)行時(shí)水溫不斷上升,停機(jī)時(shí)水溫又有所下降,當(dāng)建筑物得熱達(dá)到最大時(shí)水溫升至最高點(diǎn)。冬季供熱工況運(yùn)行時(shí)則相反,由于取熱地溫下降,當(dāng)建筑物失熱最多時(shí),換熱器中水溫達(dá)到最低點(diǎn)。對(duì)于簽埋管尤其嚴(yán)重。設(shè)計(jì)時(shí),首先應(yīng)設(shè)定換熱器埋管中循環(huán)水最高溫度和最低溫度。同時(shí),由于埋管換熱器的表面結(jié)垢等影響,設(shè)計(jì)時(shí)要考慮衰減。設(shè)定值應(yīng)通過(guò)經(jīng)濟(jì)比較選擇最佳狀態(tài)點(diǎn)。
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