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地埋管地源热泵系统设计不规范-解决方案

时间:2023-10-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:采用地埋管地源热泵系统,埋管换热系统是成败的关键。对于地下水径流流速较小的地埋管区域,在计算周期内,地源热泵系统总释热量和总吸热量应平衡。

地埋管地源热泵系统设计不规范-解决方案

【规范规定】

《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB 50736—2012)

8.3.4 地埋管地源热泵系统设计时,应符合下列规定:

1.应通过工程场地状况调查和对浅层地能资源的勘察,确定地埋管换热系统实施的可行性与经济性。

2.当应用建筑面积在5000m2以上时,应进行岩土热响应试验,并应利用岩土热响应试验结果进行地埋管换热器的设计。

3.地埋管的埋管方式、规格与长度。应根据冷(热)负荷、占地面积、岩土层结构、岩土体热物性和机组性能等因素确定。

4.地埋管换热系统设计应进行全年供暖空调动态负荷计算,最小计算周期宜为1年。计算周期内,地源热泵系统总释热量和总吸热量宜基本平衡。

5.应分别按供冷与供热工况进行地埋管换热器的长度计算。当地埋管系统最大释热量和最大吸热量相差不大时,宜取其计算长度的较大者作为地埋管换热器的长度;当地埋管系统最大释热量和最大吸热量相差较大时,宜取其计算长度的较小者作为地埋管换热器的长度,采用增设辅助冷(热)源,或与其他冷热源系统联合运行的方式,满足设计要求。

6.冬季有冻结可能的地区,地埋管应有防冻措施。

【解析】(www.xing528.com)

(1)采用地埋管地源热泵系统首先应根据工程场地条件、地质勘察结果,评估埋地管换热系统实施的可行性与经济性。

(2)利用岩土热响应试验进行地埋管换热器设计,是将岩土综合热物性参数、岩土初始平均温度和空调冷热负荷输入专业软件,在夏季工况和冬季工况运行条件下进行动态耦合计算,通过控制地埋管换热器夏季运行期间出口最高温度和冬季运行期间进口最低温度,进行地埋管换热器设计。

(3)采用地埋管地源热泵系统,埋管换热系统是成败的关键。这种系统的计算与设计较为复杂,地埋管的埋管形式、数量、规格等必须根据系统的换热量、埋管占地面积、岩土体的热物理特性、地下岩土分布情况、机组性能等多种因素确定。

(4)地源热泵地埋管系统的全年总释热量和总吸热量(单位:kWh)应基本平衡。对于地下水径流流速较小的地埋管区域,在计算周期内,地源热泵系统总释热量和总吸热量应平衡。两者相差不大指两者的比值在0.8~1.25。对于地下水径流流速较大的地埋管区域,地源热泵系统总释热量和总吸热量可以通过地下水流动(带走或获取热量)取得平衡。地下水的径流流速的大小区分原则:1个月内,地下水的流动距离超过沿流动方向的地埋管布置区域的长度为较大流速;反之为较小流速。

(5)地埋管系统全年总释热量和总吸热量的平衡,是确保土壤全年热平衡的关键要求。地源热泵地埋管系统的设计,决定系统实时供冷量(或供热量)的关键技术之一在于地埋管与土壤的换热能力。因此,应分别计算夏季设计冷负荷与冬季设计热负荷情况下对地埋管长度的要求。

1)当地埋管系统的全年总释热量和总吸热量平衡(或基本平衡)时,就一般的设计原则而言,可以按照该系统作为建筑唯一的冷、热源来考虑,如果这时按照供冷和供热工况分别计算出的地埋管长度相同,说明系统夏季最大供冷量和冬季最大供热量刚好分别能够与建筑的夏季的设计冷负荷和冬季的设计热负荷相一致,则是最理想的;但由于不同的地区气候条件以及建筑的性质不同,大多数建筑无法做到这一点。因此,在此种情况下,应该按照供冷和供热工况分别计算出的两个地埋管长度中的较大者采用,才能保证系统作为唯一的冷、热源而满足全年的要求。

2)当地埋管系统的总释热量和总吸热量无法平衡时,不能将该系统作为建筑唯一的冷、热源(否则土壤年平均温度将发生变化),而应该设置相应的辅助冷源或热源。在这种情况下,如果还按照上述计算的地埋管长度的较大者来选择,显然是没有必要的,只是一种浪费。因此这时宜按照上述计算的地埋管长度的较小者来作为设计长度。举例说明:如果是供冷工况下的计算长度较小,则说明需要增加辅助热源来保证供热工况下的需求;反之则增加冷却塔等设备将一部分热量排至大气之中而减少对土壤的排热。当然,还可采用其他冷热源与地源热泵系统联合运行的方法解决,通过检测地下土壤温度,调整运行策略,保证整个冷热源系统全年高效率运行。地源热泵系统与其他常规能源系统联合运行,也可以减少系统造价和占地面积,其他系统主要用于调峰。

(6)对于冬季有可能发生管道冻结的场所,需要采取合理的防冻措施,例如采用乙二醇溶液等。

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