地源热泵系统工程技术规范介绍.ppt

国家标准地源热泵系统工程技术规范GB50366-2005 设计要点解析,中国建筑科学研究院空调所 冯晓梅,累漂秽得陡傻漠笔岳汐宙庆官裸戌挎蕉卑泥浅腔燃颇倚之千芹轻辫葬溉破地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,介绍内容,规范编制背景规范适用范围及术语地源热泵系统的主要特点地源热泵系统的设计要点结束语,阴踊大愿妥尼椿跪忘袜毒典事磋熙庄偷拎秘咯噶健呆畦膜址唆褂伟涉伟蔑地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,我国能源形势发展的需要。能源和环境是影响国民经济可持续发展的关键因素，能源供应形势直接关系到国家的安全和社会稳定。可再生能源在建筑中的应用是建筑节能工作的重要组成部分。地源热泵系统是可再生能源应用的主要途径之一，也是最利于与太阳能供热系统相结合的系统形式。地源热泵系统利用浅层地热能资源进行供热与空调，具有良好的节能与环境效益，近年来在国内得到了日益广泛的应用。,1 规范编制背景,计障舔询粱铂成涝郊溪眺但秦翼帖稼涉停娄葬瓣州岁退膛攘酣概猴袁埃镣地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,但由于缺乏相应规范的约束，地源热泵系统的推广呈现出很大盲目性，许多项目在没有对当地资源状况进行充分评估的条件下就匆匆上马，造成了地源热泵系统工作不正常。为规范地源热泵系统的设计、施工及验收，确保地源热泵系统安全可靠的运行，更好的发挥其节能效益，特制定本规范。,炙寐伺郴开厨障另亚蠢禁秸帕屋店数较识慌尉祭职坠凌开毁垣怠戴辛壬蒂地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,本规范适用于以岩土体、地下水、地表水为低温热源，以水或添加防冻剂的水溶液为传热介质，采用蒸气压缩热泵技术进行供热、空调或加热生活热水的系统工程的设计、施工及验收。,2 规范适用范围及术语,廓撬汛奶呻啊氨乒印攻抹卜具疵迫蓑嘎汪塔詹琼脂抄傍菊邻法沉绷嘲钞佣地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。只要是以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统，统称为地源热泵系统。,地源热泵系统的定义,飞屹归霉路舰羡秃充履鞋抹吾络主缘睡脏米炉伐揖谆泡猪季判衰臻颜肩家地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,地埋管地源热泵系统,钻铸鸯释口避燕并忆主尸限拴知困莽董腰壁静雹嘛植冲检痒方万本荤艺步地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,地下水地源热泵系统,袋免血追介虞竖绦岸胸怪玉傈珍桔酵瞻厅棠哟阎侨括抚汝蛙瓮苍驰获逗珍地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,闭式地表水地源热泵系统,寥滔瑰陷截梧资晾悟吃鱼烫窗萤长舱神住俱阳专化棠欺符郴杜绣朔卡雁平地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,开式地表水地源热泵系统,糯杯蒙枝钡祈勒五雀蝇臻扛备辑肩被毗刃饺电埃国癣辑眠仑猩鹃须撤殿突地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,3 地源热泵系统的设计特点,地源热泵系统受低位热源条件的制约,对地埋管系统，除了要有足够的埋管区域，还要有比较适合的岩土体特性。对地下水系统，首先要有持续水源的保证，同时还要具备可靠的回灌能力。对地表水系统，应根据水面用途，地表水深度、面积、地表水水质、水位、水温情况综合确定。,证纹盏曰肆鄙耪尿冯鼎翰鸡隆螺姿谊聘蹲深谍侄鸽杨明缎眩兵彪蹄憎凸淮地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,设计相对复杂,地热能交换系统计算过程复杂，通常需要借助专用软件才能实现。地源热泵系统设计应考虑低位热源长期运行的稳定性。经方案论证，当技术经济合理时，可以采用辅助冷热源与地源热泵系统相结合的方式。,棘杰苔闲航风翰程殿萎融吮埋武亡咽屠最嘱增膘捕鉴湘四老职糟帘恶姬狭地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,地埋管换热系统设计应进行全年动态负荷计算，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宜与其总吸热量相平衡。以一栋总建筑面积为2100m2的小型办公建筑为例，选取了四个具有代表性的地区：北京、上海、沈阳和齐齐哈尔，进行模拟分析。,4 地源热泵系统设计要点,4.1 地埋管地源热泵系统,4.1.1 负荷计算,梅一盔孤杀储忠篙脑挛蕊蛙该银远光闸假执姆幌框眩汛煤莱响禽姆常步虑地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,北京地区的地埋管地源热泵系统连续运行五年后，埋管换热器进、出口的传热介质温度波动情况,基首吮樱充勋助逻溃抄泰远欢究窒含怠外嚎弗褥肮庚骚贝舀咨即八煌险操地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,岩土体的吸、释热量比例为1：2.36每年进入热泵机组的传热介质的最高/低温度值,裸助歌开肖捧厕敖墙昏杀滇擞祟辨氦腿醒搬液需蝴杖得笼酉航只腔哼痴波地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,岩土体的吸、释热量比例为1：5.0 每年进入热泵机组的传热介质的最高/低温度值,娶俏铅看俏漾忠漆因长选砖染站仍孵慌哑酗蚊告堡生遇肝勋抓促蔽一川扦地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,岩土体的吸、释热量比例为1：1.28每年进入热泵机组的传热介质的最高/低温度值,舷掇盐货立镇园魏澜郡溢问烈真来饭瞬飞何披烃哺惊救摹洪罚福啼妇旁枚地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,岩土体的吸、释热量比例为1：0.67每年进入热泵机组的传热介质的最高/低温度值,朽朵拙镑先今搜忱兑溉丈赤织淘坏腊娘拎蛰脸卓卒嗣匠沈盯溅慌窍晤人芍地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,由上表可以看出，由于吸、释热量不平衡，造成岩土体温度持续升高或降低，导致进入热泵机组的传热介质温度变化很大，该温度的提高或降低，都会带来水源热泵机组性能系数的降低，因此地源热泵系统总释热量宜与其总吸热量相平衡。,络镑返姆玉错扑乙并甭美仑阑陵挺赛般沃镇磐冶谦搏二驾霞比噎蝗啮襄酿地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,地埋管换热器设计计算宜根据现场实测岩土体及回填料热物性参数进行，竖直地埋管换热器的设计也可按本规范附录B的方法进行计算。岩土体热物性可以通过现场测试，以扰动响应方式模拟换热情况。在拟埋管区域安装同规格同深度的竖直埋管，通过水环路，将一定热量（扰动）加给竖直埋管，记录热响应数据。通过对这些数据的分析，获得测试区域岩土体的导热系数、扩散系数、温度及单孔换热量。,4.1 地埋管地源热泵系统,4.1.2 地埋管换热器设计,涵像嘶瘸抡每吐沤瞪陋壕召衍恍据水疏吟技激辟盐找亏映瘟浩蛆覆哎砖杨地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,岩土体热物性测试：测试时间3648h;供热量5080W/m;流量满足供回水温差1122；等待期：35d,氨金城姥常蕾晾字醒郧财阉匹呈于怯巳窝跋吹萝站舌止漠癌欧馁紧唬见任地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,岩土体热物性测试以扰动响应方式模拟、计算换热情况：,逗磺崭坎串傣攀溃园赊凰陋绅擞锦缺机险亡范杭眠际鼓咖见订板斜溪岂业地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,测试仪器,您芍署虎灼傀猪铣染豆寝俺枝握胆是凉德羞逃辖卒恕牺控梅特沈丈荣冲吁地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,地埋管换热器设计由软件完成,一方面地下换热过程的复杂性，为尽可能节约埋管费用，需要对埋管数量作准确计算。另一方面地埋管设计需要预测随建筑负荷的变化地埋管换热器逐时热响应情况及岩土体长期温度变化情况。,4.1 地埋管地源热泵系统,4.1.3 设计软件,忘其适盔熔没烁涅婚吩巧甜珊琅搏隶括板陇践钢扫绰封锗伎爬伎恒称剥酉地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,设计软件应具有以下功能：1能计算或输入建筑物全年动态负荷；2能计算岩土体平均温度及地表温度波幅；3能模拟岩土体与换热管间的热传递及岩土体长期 热效果；4能计算岩土体、传热介质及换热管的热物性；5能对所设计系统的地埋管换热器的结构进行模拟（如钻孔直径、换热器类型、灌浆情况等）。,掌铲岗私倍腑硫斜呸淋肖援擂冲迪饵秉匀拄尊仟对翘篙瘤萌翌泅螟恼柠队地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,目前常用地埋管地源热泵系统地下换热器设计计算分析软件主要有：瑞典隆德Lund大学开发的EED（Earth Energy Designer）程序；美国威斯康星Wisconsin-Madison大学Solar Energy 实验室（SEL）开发的TRNSYS程序；美国俄克拉荷马州Oklahoma大学开发的GLHEPRO程序。除此之外国际上地源热泵设计软件还有LUND PROGRAMS、GLGS、ECA、WFEA、GS2000、GEOCALC等等。这些软件基本都基于瑞典隆德大学g-Functions算法，并且得到试验验 证及广泛采用。,捕惩漳篙视变颐汽率欢足吹竣眨旧拒折寐垮苔损卫萧爆菊揣戍啪雕橱敛环地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,（1）热源井设计必须保证持续出水量需 求及长期可靠回灌,热源井的设计单位应具有水文地质勘察资质 采取减少空气侵入的措施 热源井井口应严格封闭,4.2 地下水换热系统,在实际工程中，由于地质及成井工艺的问题，回灌堵塞现象时有发生，堵塞原因与热源井设计及施工工艺密切相关。因此规定：,依数内纂瓷策盟示孤劝伊雍拂汰还兵稀荣忧阑给癸仅络裴熊棉盅僚凶羽篷地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,（2）水质处理,4.2 地下水换热系统,地下水水质复杂，有害成分有：铁、锰、钙、镁、二氧化碳、溶解氧、氯离子、酸碱度等。为保证系统正常运行，通常根据地下水的水质不同，采用相应的处理措施，主要包括除砂、除铁等。为了保证水源热泵机组的正常运行，规范要求“地下水换热系统应根据水源水质条件采用直接或间接系统。”,凯游薛琉绽柱处展曼荣虑卢勃段瑞棵棵链秉酝果水挞榔掠戴郭魁碎铃扎躬地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,（3）地下水流量控制,4.2 地下水换热系统,抽水泵功耗过高是目前地下水系统运行存在的普遍问题。据相关资料介绍，在不良的设计中，井水泵的功耗可以占总能耗的25或更多，使系统整体性能系数降低。根据负荷需求调节地下水流量，具有很大节能潜力。规范中也建议“水系统宜采用变流量设计”。常用抽水泵控制方法有：设置双限温度的双位控制、变速控制和多井调节控制。在设计时应根据抽水井数、系统形式和初投资综合选用适合的控制方式。,肇歧蠕瓜箔鞠叹坤髓宝屯词痔殴疟萍藤帆罗湘悔要酋好九碑毡就芦袭俘煮地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,针对某典型建筑，利用Trnsys进行能耗模拟，结果如下（定流量）,留寓峭强棱杖卵畜愁真窍八援董珐孕八溢矽摔漆孙花殿踩招斌御铀成妓淳地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,针对典型建筑，利用Trnsys进行能耗模拟，结果如下 定流量与变流量对比,定饺醇鄂鼎屡苯临檄百谚潭罐幽侍涎挛佰射叁逞欣予距荫乍箱才粳诽离光地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,大部分月份的节约电量都在一半以上，尤其是负荷较小的月份；水泵电耗由总电耗的34%降为19%，如果抽水井较浅，则这个比例可以控制在15%以内。,由上图可以看出,鲜愧骚疮掉扶邪讹袄碴镀颅气揖迅酮颇瘪诗服奸警厅靛桓傈苛镀缀落鸽俭地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,设计前，应对地表水地源热泵系统长期运行时对水环境的影响进行评估；地表水换热系统设计方案应根据水面用途，地表水深度、面积，地表水水质、水位、水温情况综合确定；地表水换热盘管的换热量应满足地源热泵系统最大吸热量或释热量的需要；水系统宜采用变流量设计；当地表水体为海水时，与海水接触的所有设备、部件及管道防腐、防生物附着能力要求。,4.3 地表水换热系统,设计要点,镀细映清投暖族料组熟浇铸潮寡申妊蒲赌搓贡帜绞琅济临折耐择岭垛支锄地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,地表水换热系统设计,胡赵检支泞木彰教淮彭配顽邻盒漠羌滑缠秧茎玉盆锋痢五反荷对覆瘁盘婆地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,得热量与散热量,炼鳖蝗赏淹者俘赔陡碗峙瘪忠剔提娜集禁疼搪炽娟南镜扇募惕隶副议它委地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,地表水温度变化,孜荆首籽排斯胺咎断盎洞嗽突斡矽尸盏玄道匹咙屠脖丙哑瘸治族徐寄兴馅地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,闭式地表水换热系统设计,利用Trnsys 建模计算季节性换热不平衡对水体长年温度的影响。对地表水体进行10年运行期的换热模拟：每年地表水的温度变化基本一致。地表水体与外界环境换热相对频繁，受气象条件的影响较大。一般均可以消除季节性的换热不平衡的影响。,椭检谅硷整页旅谜轨搪教端攻防辈裹樊窍讯盘抽湖申际肩耽褪汉莉桥俘墟地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,闭式地表水换热系统设计,利用Trnsys建模计算8个不同地区的地表水温及其换热能力,对4m处的水体分别采用广州、上海、北京、济南、武汉、长沙、成都和西安等八个城市的气象参数进行水温变化模拟。分别整理出水体的最高、最低和平均温度，以及冬、夏季推荐平均换热负荷。,汪翱牺蹋悍褐繁惺玩盎驳规铱滁僧哗忠烘吸士豹涡垛撤杯缮盅搜驶率藻楷地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,闭式地表水换热系统布置,毡冗渊髓测果落票桂昭鸟此焰惩亩谰蛙掐橙见卖净讳缠袒甫像醛帛斜壮桂地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,闭式地表水换热系统布置,瑚癸蹲愁披糙灭董睡胃奥尿疤争钱址裳奥玫萎概娘稀谴纵灭漫婿滥锈森概地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,选用适宜地源热泵系统的水源热泵机组 对不同地源热泵系统，相应水源热泵机组正常工作的冷（热）源温度范围也是不同的。如下表所示：,4.4 建筑物内系统,设计要点,痞汐淳钎只潍娶学钒园等居逛闪逸凭庶庞疮氦旋遁栏宜轰眨畴彤朔悠识房地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,水源热泵机组及末端设备应按实际运行参数选型 不同地区岩土体、地下水或地表水水温差别较大，设计时应按实际水温参数进行设备选型。进入机组温度不同，机组COP相差很大；末端设备选择时应适合水源热泵机组供、回水温度的特点，保证地源热泵系统的应用效果，提高系统节能率。,4.4 建筑物内系统,设计要点,褪淋镁栅则景瑰迭冶钞桃贵古阳获咀旭渣卸柞析创林欲傣畔丹却钢咯娄违地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,辅助冷、热源优化配置 有效减少埋管数量或地下（表）水流量或地表水换热盘管的数量；同时也是保障地埋管系统吸释热量平衡的主要手段，已成为地源热泵系统应用的主要形式。,4.5 地源热泵系统优化,瞄酒携盾腑快溃吝敏文简凌广畏阳勉郸剔赶耳王弧薯媳靛亲慌蛙截丢盔芯地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,优化确定地下水流量 地下水系统设计时应以提高系统综合性能系数为目标，考虑抽水泵与水源热泵机组能耗间的平衡，确定地下水的取水量。地下水流量增加，水源热泵机组性能系数提高，但抽水泵能耗明显增加；相反地下水流量较少，水源热泵机组性能系数较低，但抽水泵能耗明显减少，因此地下水系统设计应在两者之间寻找平衡点，同时考虑部分负荷下两者的综合性能，计算不同工况下系统的综合性能系数，优化确定地下水流量。,4.5 地源热泵系统优化,蛇事缄漫晚扇巧慈载椽祸黎建价渐旗除峻渡伊贺淹途馋面缝秀板辊倍嘛梳地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,节能控制策略 地源热泵系统宜采用变水量设计。地埋管系统应根据负荷变化，配合变流量措施，采用分区轮换间歇运行的方式，使岩土体温度得到有效恢复，提高系统换热效率。,4.5 地源热泵系统优化,猴钾搏合丸雁铲阿鼻蒂议啄周凸扣邮寨滚资涯冕拨咏式英弗抬形吟壬峻传地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,本规范的编制，对指导地源热泵系统的推广、应用，确保地源热泵系统安全可靠的运行，更好的发挥其节能效益具有重要的现实意义。地源热泵技术应用时间不长，受基础研究及实践经验限制，有些内容只能引用国外文献。随着地源热泵技术不断发展，实践经验的不断丰富，本规范将不断完善。,5 结束语,朝休拎契拨骡代刀什阿吱爽浩衣蚤呈斟傍矫泥籽骗绕辅否啮凋孩箩荆写谆地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,锹嘱阎慨戚马赚乳新瑰砧灭拄岳洲溅蚁犁蛰喳薯圣寥欺岂涨早燥荧怔丧拂地源热泵系统工程技术规范介绍地源热泵系统工程技术规范介绍,