水源熱泵系統(tǒng)設(shè)計（2011版PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1 水源熱泵系統(tǒng)設(shè)計（水源熱泵系統(tǒng)設(shè)計（2011版版 返回首返回首 頁頁 第1頁/共42頁 第2頁/共42頁 水源熱泵機組是指以水為熱源水源熱泵機組是指以水為熱源( (匯匯) )的可進(jìn)行制冷的可進(jìn)行制冷 / /制熱的一種整體式熱泵機組，通常是水制熱的一種整體式熱泵機組，通常是水/ /空氣或空氣或 水水/ /水兩種水源熱泵機組。水兩種水源熱泵機組。 目前常用的有兩類：一是小型的水目前常用的有兩類：一是小型的水/ /空氣熱泵機空氣熱泵機 組和水組和水/ /水熱泵機組水熱泵機組 ( (四通換向閥功能轉(zhuǎn)換四通換向閥功能轉(zhuǎn)換) ) ； 二是可用于集中供熱、供冷的水二是可用于集中供熱、供冷的水/ /

2、水熱泵機組，水熱泵機組， 它以地下水、地表水、城市污水為熱源它以地下水、地表水、城市污水為熱源( (閥門轉(zhuǎn)閥門轉(zhuǎn) 換換) )。 第3頁/共42頁 水源熱泵機組根據(jù)用途的不同，在水源熱泵機組根據(jù)用途的不同，在ISO13256-1ISO13256-1標(biāo)標(biāo) 準(zhǔn)中被分為三種：準(zhǔn)中被分為三種： （1 1）水源熱泵水源熱泵(Water-Source Heat Pump) (Water-Source Heat Pump) 此種熱泵是采用循環(huán)流動的水作為熱源熱匯，而此種熱泵是采用循環(huán)流動的水作為熱源熱匯，而 低品位熱能主要取自建筑自身的余熱，不足者由低品位熱能主要取自建筑自身的余熱，不足者由 外部熱源補充。外

3、部熱源補充。 第4頁/共42頁 （2 2）地層水源熱泵地層水源熱泵(Ground Water-Source Heal (Ground Water-Source Heal Pump) Pump) 此種水源熱泵機組采用水井、湖泊、河流作為熱此種水源熱泵機組采用水井、湖泊、河流作為熱 源熱匯，此時，低品位熱能取自天然水體。源熱匯，此時，低品位熱能取自天然水體。 第5頁/共42頁 （3 3）地源閉式環(huán)路熱泵）地源閉式環(huán)路熱泵(Ground-Source (Ground-Source Closed-Loop Heal Pump) Closed-Loop Heal Pump) 此種熱泵采用閉式循環(huán)流體作為

4、熱源與熱匯，低此種熱泵采用閉式循環(huán)流體作為熱源與熱匯，低 品位熱能取自土壤或地面水。品位熱能取自土壤或地面水。 第6頁/共42頁 1.1.地下水源熱泵系統(tǒng)地下水源熱泵系統(tǒng) 第7頁/共42頁 分散開式環(huán)路地下水源熱泵系統(tǒng)分散開式環(huán)路地下水源熱泵系統(tǒng) 第8頁/共42頁 分散閉式環(huán)路地下水源熱泵系統(tǒng)分散閉式環(huán)路地下水源熱泵系統(tǒng) 第9頁/共42頁 2.2.地表水源熱泵系統(tǒng)地表水源熱泵系統(tǒng) 第10頁/共42頁 返回本返回本 節(jié)節(jié) 3.3.海水源熱泵系統(tǒng)海水源熱泵系統(tǒng) 第11頁/共42頁 4.4.污水源熱泵系統(tǒng)污水源熱泵系統(tǒng) 第12頁/共42頁 第13頁/共42頁 第14頁/共42頁 返回首返回首 頁頁

5、第15頁/共42頁 第16頁/共42頁 水源的水量、水溫、水質(zhì)和供水穩(wěn)定性是影響水水源的水量、水溫、水質(zhì)和供水穩(wěn)定性是影響水 源熱泵系統(tǒng)運行效果的重要因素。源熱泵系統(tǒng)運行效果的重要因素。 第17頁/共42頁 第18頁/共42頁 水源熱泵機組的水源可使用程度總體上用兩大指水源熱泵機組的水源可使用程度總體上用兩大指 標(biāo)來衡量，即標(biāo)來衡量，即水質(zhì)指標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)和和水溫指標(biāo)水溫指標(biāo)。 水質(zhì)指標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)指的是水的濁度、硬度以及藻類和微生指的是水的濁度、硬度以及藻類和微生 物。物。 水溫指標(biāo)水溫指標(biāo)指的是水源在冬、夏季的溫度狀況。指的是水源在冬、夏季的溫度狀況。 第19頁/共42頁 地表及淺層的水源一般都是

6、生水。它們需經(jīng)過水地表及淺層的水源一般都是生水。它們需經(jīng)過水 處理后方可送入機組使用。水處理方法主要有：處理后方可送入機組使用。水處理方法主要有： u除砂除砂 u除鐵除鐵 u化學(xué)方法化學(xué)方法( (俗稱加藥俗稱加藥) ) u靜電處理靜電處理 u磁化處理磁化處理 u離子交換離子交換 u高頻電子高頻電子 第20頁/共42頁 u防垢防垢 u防腐防腐 u防生物粘泥防生物粘泥 u防止海水腐蝕和防治海生生物防止海水腐蝕和防治海生生物 u污水的防堵塞與防腐蝕污水的防堵塞與防腐蝕 第21頁/共42頁 n 題 返回首返回首 頁頁 第22頁/共42頁 u工程場地狀況調(diào)查的主要內(nèi)容工程場地狀況調(diào)查的主要內(nèi)容 u場地規(guī)

7、劃面積、形狀及坡度場地規(guī)劃面積、形狀及坡度 u場地內(nèi)已有建筑物和規(guī)劃建筑物的占地面場地內(nèi)已有建筑物和規(guī)劃建筑物的占地面 積及其分布積及其分布 u場地內(nèi)樹木植被、池塘、排水溝及架空輸場地內(nèi)樹木植被、池塘、排水溝及架空輸 電線、電信電纜的分布電線、電信電纜的分布 u場地內(nèi)己有的、計劃修建的地下管線和地場地內(nèi)己有的、計劃修建的地下管線和地 下構(gòu)筑物的分布及其埋深下構(gòu)筑物的分布及其埋深 u場地內(nèi)已有水井位置等場地內(nèi)已有水井位置等 第23頁/共42頁 u地下水水文地質(zhì)勘察地下水水文地質(zhì)勘察 勘察內(nèi)容有：地下水類型；含水層巖性、分布、勘察內(nèi)容有：地下水類型；含水層巖性、分布、 埋深及厚度；含水層的富水性和

8、滲透性；地下水埋深及厚度；含水層的富水性和滲透性；地下水 徑流方向、速度和水力坡度；地下水水溫及其分徑流方向、速度和水力坡度；地下水水溫及其分 布。布。 水文地質(zhì)試驗內(nèi)容有：抽水試驗；回灌試驗；抽水文地質(zhì)試驗內(nèi)容有：抽水試驗；回灌試驗；抽 水和回灌試驗時，測定靜水位和動水位；測量井水和回灌試驗時，測定靜水位和動水位；測量井 水水溫；取水樣并化驗分析水質(zhì)；水流方向試驗水水溫；取水樣并化驗分析水質(zhì)；水流方向試驗 ；滲透率、流速試驗。；滲透率、流速試驗。 第24頁/共42頁 u地表水水文勘察地表水水文勘察 勘察內(nèi)容有：地表水源性質(zhì)、水面用途、深度、勘察內(nèi)容有：地表水源性質(zhì)、水面用途、深度、 面積及其

9、分布；地表水水溫、水位動態(tài)變化；地面積及其分布；地表水水溫、水位動態(tài)變化；地 表水流速和流量動態(tài)變化；地表水水質(zhì)及其動態(tài)表水流速和流量動態(tài)變化；地表水水質(zhì)及其動態(tài) 變化，引起腐蝕與結(jié)垢的主要化學(xué)成分；地表水變化，引起腐蝕與結(jié)垢的主要化學(xué)成分；地表水 利用現(xiàn)狀；地表水取水和回水的適宜地點及路線利用現(xiàn)狀；地表水取水和回水的適宜地點及路線 。 第25頁/共42頁 對于開采的地下水應(yīng)要求回灌，即將抽出的地下對于開采的地下水應(yīng)要求回灌，即將抽出的地下 水，經(jīng)地下水水源熱泵機組換熱后再注入到地下水，經(jīng)地下水水源熱泵機組換熱后再注入到地下 ，且必須是，且必須是等量回灌等量回灌，即抽出的水量應(yīng)與回灌的，即抽出

10、的水量應(yīng)與回灌的 水量相等。同時回灌還可以儲能，達(dá)到冬季回灌水量相等。同時回灌還可以儲能，達(dá)到冬季回灌 蓄冷為夏季空調(diào)用，夏季回灌熱為冬季供暖所用蓄冷為夏季空調(diào)用，夏季回灌熱為冬季供暖所用 。 第26頁/共42頁 為防止地下水資源受到污染，要嚴(yán)格控制人工為防止地下水資源受到污染，要嚴(yán)格控制人工回回 灌水質(zhì)灌水質(zhì)。 回灌水水質(zhì)要堅守一個準(zhǔn)則：回灌水水質(zhì)要堅守一個準(zhǔn)則：回灌水的水質(zhì)條件回灌水的水質(zhì)條件 要等于甚至高于原地下水水質(zhì)條件要等于甚至高于原地下水水質(zhì)條件。 另外，要求另外，要求同層回灌同層回灌，回灌井處的地質(zhì)結(jié)構(gòu)要有，回灌井處的地質(zhì)結(jié)構(gòu)要有 良好的覆蓋層和止水層，防止回灌后各個含水層良好的

11、覆蓋層和止水層，防止回灌后各個含水層 相互貫通，引起水質(zhì)污染。相互貫通，引起水質(zhì)污染。 第27頁/共42頁 地表水取水設(shè)計應(yīng)考慮環(huán)境保護(hù)問題，冷熱交替地表水取水設(shè)計應(yīng)考慮環(huán)境保護(hù)問題，冷熱交替 問題，冷熱平衡問題。問題，冷熱平衡問題。 u取水溫差過大會破壞生態(tài)環(huán)境取水溫差過大會破壞生態(tài)環(huán)境 u取水、排水口位置不當(dāng)機組運行效率會降低取水、排水口位置不當(dāng)機組運行效率會降低 u取水區(qū)域不當(dāng)會損壞換熱盤管取水區(qū)域不當(dāng)會損壞換熱盤管 第28頁/共42頁 第29頁/共42頁 水源熱泵機組的選擇應(yīng)注意以下幾個問題水源熱泵機組的選擇應(yīng)注意以下幾個問題: : u根據(jù)不同的水源選擇不同的水源熱泵機組根據(jù)不同的水源

12、選擇不同的水源熱泵機組 可選擇的有地表水源型、地下水源型和地耦可選擇的有地表水源型、地下水源型和地耦 管水源型。要考慮機組的工作溫度是否與水源的管水源型。要考慮機組的工作溫度是否與水源的 溫度相適應(yīng)。在設(shè)計中一定要注意選用能效比高溫度相適應(yīng)。在設(shè)計中一定要注意選用能效比高 、部分負(fù)荷性能良好的水源熱泵機組。、部分負(fù)荷性能良好的水源熱泵機組。 第30頁/共42頁 u根據(jù)對水源是直接利用還是間接利用，選擇配根據(jù)對水源是直接利用還是間接利用，選擇配 有合適的制冷劑有合適的制冷劑/ /水換熱器的機組。水換熱器的機組。 板式換熱器換熱效率高，但它對水質(zhì)的要求板式換熱器換熱效率高，但它對水質(zhì)的要求 也很高

13、。對水源水間接利用的系統(tǒng)中可選擇用板也很高。對水源水間接利用的系統(tǒng)中可選擇用板 式制冷劑式制冷劑/ /水換熱器的機型。水換熱器的機型。 殼管式換熱器的防堵能力較強。對水源水直殼管式換熱器的防堵能力較強。對水源水直 接利用的系統(tǒng)，可選擇用殼管式制冷劑接利用的系統(tǒng)，可選擇用殼管式制冷劑/ /水換熱水換熱 器的機型。器的機型。 對于含鹽濃度高，有腐蝕性物質(zhì)的水源，選對于含鹽濃度高，有腐蝕性物質(zhì)的水源，選 擇機組時，其換熱器一定要耐腐蝕。擇機組時，其換熱器一定要耐腐蝕。 第31頁/共42頁 u進(jìn)水溫度取決于所選擇的系統(tǒng)類型進(jìn)水溫度取決于所選擇的系統(tǒng)類型 例如，當(dāng)采用例如，當(dāng)采用地下水地下水時其額定制冷

14、工況的進(jìn)時其額定制冷工況的進(jìn) 水溫度為水溫度為1818，額定制熱工況的進(jìn)水溫度為，額定制熱工況的進(jìn)水溫度為1515 ；當(dāng)采用；當(dāng)采用地表水地表水時其額定制冷工況的進(jìn)水溫度為時其額定制冷工況的進(jìn)水溫度為 2525，額定制熱工況的進(jìn)水溫度為，額定制熱工況的進(jìn)水溫度為00。 第32頁/共42頁 u根據(jù)水源熱泵機組的實際運行工況和其特性曲根據(jù)水源熱泵機組的實際運行工況和其特性曲 線線( (或性能表或性能表) )，選用水源熱泵機組，選用水源熱泵機組 根據(jù)設(shè)計負(fù)荷選擇熱泵機組，機組的制冷量根據(jù)設(shè)計負(fù)荷選擇熱泵機組，機組的制冷量 不應(yīng)小于峰值冷負(fù)荷的不應(yīng)小于峰值冷負(fù)荷的95%95%，也不應(yīng)超過峰值冷，也不應(yīng)

15、超過峰值冷 負(fù)荷的負(fù)荷的125%125%。機組制熱量一般應(yīng)比設(shè)計熱負(fù)荷大。機組制熱量一般應(yīng)比設(shè)計熱負(fù)荷大 一些。一些。 第33頁/共42頁 u海水溫度差異較大海水溫度差異較大 u海水含鹽高海水含鹽高 u海洋生物海洋生物 u潮汐和波浪潮汐和波浪 u泥砂淤積泥砂淤積 第34頁/共42頁 u污水流經(jīng)管道和設(shè)備污水流經(jīng)管道和設(shè)備( (換熱設(shè)備、水泵等換熱設(shè)備、水泵等) )時時 ，在換熱表面上易發(fā)生積垢、微生物貼附生長，在換熱表面上易發(fā)生積垢、微生物貼附生長 形成生物膜、污水中油貼附在換熱面上形成油形成生物膜、污水中油貼附在換熱面上形成油 膜，漂浮物和懸浮固形物等堵塞管道和設(shè)備的膜，漂浮物和懸浮固形物等

16、堵塞管道和設(shè)備的 入口。入口。 其最終的結(jié)果是出現(xiàn)污水的流動阻塞和由于熱其最終的結(jié)果是出現(xiàn)污水的流動阻塞和由于熱 阻的增加而惡化傳熱過程。由于設(shè)備結(jié)垢導(dǎo)致阻的增加而惡化傳熱過程。由于設(shè)備結(jié)垢導(dǎo)致 機組耗功增加。所以，在設(shè)計中一定要機組耗功增加。所以，在設(shè)計中一定要選擇能選擇能 效比高的機組效比高的機組。 第35頁/共42頁 u由于污水流動阻塞使換熱設(shè)備流動阻力不斷由于污水流動阻塞使換熱設(shè)備流動阻力不斷 增大，引起污水量的不斷減少，同時傳熱熱阻增大，引起污水量的不斷減少，同時傳熱熱阻 的不斷增大，又引起傳熱系數(shù)的不斷減小，其的不斷增大，又引起傳熱系數(shù)的不斷減小，其 供熱量隨運行時間的延長而衰減。

17、供熱量隨運行時間的延長而衰減。 污水源熱泵機組的運行穩(wěn)定性比其它水源熱泵污水源熱泵機組的運行穩(wěn)定性比其它水源熱泵 差。在系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)差。在系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)考慮穩(wěn)定性環(huán)節(jié)考慮穩(wěn)定性環(huán)節(jié)。 第36頁/共42頁 u由于污水的流動阻塞使污水源熱泵的運行管由于污水的流動阻塞使污水源熱泵的運行管 理和維修工作量大，應(yīng)該預(yù)留一定的維護(hù)空間理和維修工作量大，應(yīng)該預(yù)留一定的維護(hù)空間 。 例如，為了改善污水源熱泵運行特性，換熱面例如，為了改善污水源熱泵運行特性，換熱面 需要每日需要每日3 36 6 次水力沖洗，污水流動過程中次水力沖洗，污水流動過程中 ，流量呈周期性變化，周期為一個月，周期末，流量呈周期性變化，周期為

18、一個月，周期末 對污水換熱器進(jìn)行高壓反沖洗。對污水換熱器進(jìn)行高壓反沖洗。 第37頁/共42頁 返回首返回首 頁頁 第38頁/共42頁 第39頁/共42頁 開式環(huán)路地下水源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計步驟開式環(huán)路地下水源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計步驟: : u完成試驗井完成試驗井 u確定所需的地下水總水量確定所需的地下水總水量 u供水井和回灌井設(shè)計供水井和回灌井設(shè)計 u確定水井群與熱泵機組的連接方式確定水井群與熱泵機組的連接方式 u計算每組供水管和回水盤管的水流量，選擇管計算每組供水管和回水盤管的水流量，選擇管 材材 u確定潛水泵至膨脹罐的管道尺寸確定潛水泵至膨脹罐的管道尺寸 u確定隔膜式膨脹罐出口側(cè)各管段尺寸確定隔膜式膨