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深蓝超低温单元式地源热泵研制成功

来源:中国保温网信息中心 2007-01-11 阅读:2891
  

日前,一种专为低温热源开发利用的、无防冻剂、临界超低温型单元式地源热泵机组在深蓝公司研制成功。它可以利用3℃以下的低温热源水,在不添加防冻剂的情况下,将低温热源利用至接近冰点的临界点,最大限度的摄取低温热源中所蕴含的热资源。使江河、湖泊、海水、生活污水、中水、浅层土壤源的开发利用变得更安全可行、更经济。由于不加防冻剂,使应用系统大为简化,运行管理更方便,投资和运行成本大幅降低。

    “深蓝”无防冻剂、临界超低温型单元式地源热泵采用了深蓝公司的自动单向储液装置、专用双向节流装置、特种多头螺旋换热器、专用智能自动控制装置等多项专利专有技术。解决了精确控制、低温换热、防冻抗冻、制冷剂的自动调配等主要技术障碍。可广泛运用于土壤源、江河源、湖水源、海水源、污水源热泵空调系统。
     土壤源热泵

    土壤源热泵中央空调系统采用的是地下埋管法,由于成本和施工方便等方面的原因,土壤源热泵地埋换热管均为塑料管,如PE管,管径为D25~D32mm,埋管外壁与地下岩土体直接接触,管内充满用于传递热量的热源水,热源水在管内循环流动,通过管壁与土壤进行换热。 

    冬天,热泵制热系统在热源水中吸收热量,通过热泵的泵升后,输出高温的空调热水,同时,热源水被吸收了热量后温度降低,低温的热源水被输送到地埋管换热系统,与大地换热并吸入大地的热量后,温度升高,再次被送入热泵系统,周而复始,维持热泵制热系统的供热循环。 

    由于塑料管的导热性能较差,其导热系数仅为铜的1/1000,同时,岩土体的导热系数也非常低,这也是无需采用高导热性能金属管的主要原因。就像传递电流必须有一定的电压差一样,热量传递也必须维持一定的温度差。因此,要维持一定的换热量和经济的热流密度,地埋管内、外侧必须有较大的换热温差,由于管外土壤的温度是相对恒定的,要增大传热温差,只能降低管内热源水的温度。因此,常规的土壤源热泵冬季的热源水温度是非常低的,按照国标GB/T19409-2003《水源热泵机组》的规定,土壤源热泵进入热泵机组的热源水温度为0℃,热源水被机组吸热后,出水温度为-3℃~-4℃左右,再送至地下埋管,向大地吸热,使其温度再回升至0℃。热泵机组要向0℃~-4℃的水中吸热,机组的蒸发温度就需要更低,通常蒸发温度在-6℃~-8℃。由于热源水温度<0℃,必须在热源水中添加防冻剂,防止热源水冻结,水体在冻结时,体积会膨胀,其膨胀力巨大,会胀裂换热管,使空调机组报废。而常用防冻剂价格极高,使防冻剂的投资较大。由于单元式地源热泵系统中,输往所有空调末端设备的均为热源水,系统水容积非常大,其防冻剂的投资会更大,由于管道内热源水温度<0℃,使其保温投资也大幅增加。 

    所以,低温型土壤源热泵通常不适用于单元式地源热泵机组。 

    目前,为了简化系统设计,降低运行维护成本,提高系统效率,通常采用适当增加地埋管长度,使热源水出水温度维持在4~6℃左右(但出水温度也不宜过高,否则,地埋管投资会过大),系统不用添加防冻剂,但要求热泵机组必须能适应低水温的运行条件。 

    深蓝超低温型单元式地源热泵机组的开发成功,使得单元式地源热泵机组也能适用于土壤源热泵空调系统,并能充分发挥单元式机组的一切优势,如:高能效比、两管制代替四管制的效能、随时可选择制冷或制热、分户计量便捷、无需机房、无需运行值班人员、工程可分期投资、系统能量调节范围大、相对故障率低、个别机组出现故障不影响整个中央空调系统的运行等等。
     江河源热泵

    江河源热泵是地源热泵应用系统的一个重要分支,中国各类江河众多、在人们注重其水利资源时,不应忽略其热资源的开发。目前,各地政府正大力推广江河源热泵,重庆市政府大力推举两江(长江、嘉陵江)源热泵,雅安市力推青依江源热泵,使江河源热泵进入了良好的发展时机。 

    但是,江河源热泵的应用也存在着技术上和经济性方面的问题。首先,江河冬季水温很低,如重庆的嘉陵江和长江,冬季1月份平均水温7.1℃,最低温度6℃左右。四川雅安的青依江,冬季1月份平均水温6.9℃,最低温度5.8℃左右。由于江河水通常较混浊,不能直接引入空调系统利用,必须采用间接换热的方式,通过板式换热器等间接换热后的二次封闭循环水才能进入机组。而所有的换热,必然带来热势能损失及温差损失,如5.8℃的江水,间接换热后,仅为3.8~4.3℃,必须采用超低温型的机组才能进行利用。 

    深蓝超低温型单元式地源热泵机组的开发成功,使得单元式地源热泵机组也能适用于江河源热泵空调系统,并能充分发挥单元式机组的一切优势。

    湖水源热泵

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