地源热泵培训讲义课件

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地源热泵系统的设计经验总结,一、农村中学体育课的现状令人十分担忧,且教学观念亟待转变,1.1是学生对体育锻炼缺乏理性的认识,锻炼的手段单一枯燥,缺乏愉快的情趣体验,一些基本条件的缺乏,限制了学生对体育课的兴趣和特长培养。农村学校对体育教学的投入少,学校的体育场地设施、器材缺乏,不能满足学生活动的基本需求,致使学生忍痛舍去体育活动,这样严重地制约和打击着农村学校体育课的发展和教学积极性。,其次是应试教育和领导者思想观念的影响,使学校、教师、学生重文轻体。许多学校为应付教育主管部门的考核和排名,选择了牺牲学生课余时间,用题海战术来提高学生学习成绩,应付考核和排名。即使有的学生想锻炼,而过多的作业负担,最终也因此只好放弃。这是农村中学普遍存在的问题。多数农村中学不重视体育教育教学,体育课和体育活动被挤占挪用,致使学生对体育课的认识进入误区,对体育意识淡薄。教师对体育课重视程不够,表现在行为懒散,作风松散。学校不重视艺体教育学科,学校的制度、业绩考核等都拒之“门”外。多数学校制度都用其它文字学科考核的中下分值来作艺体学科考核。严重打击了体育教师教学积极性和创造性。导致体育教师意识上认为做好做坏一个样,上课就成了“放羊式”“应付式”,学生的主观能动性、积极性被慢慢的抹杀,就不用谈教学质量的提高。,1.2学校体育教师配备不均衡,有的学校专业的体育教师十分奇缺,有的学校专业的体育教师极度过剩。领导不重视,老师不愿教,学生不愿学。导致体育课成为可有可无的豆芽学科。,诸如以上存在的现象,需要学校、教师、学生等从思想上去转变。,二、改变思想,尊重学科差别,建立激励机制,充分发挥体育教师的积极性,学校教育是多学科教学的相互补充,体育教学是其它学科的基础。学生有健康的身体、悦愉的身心才能学好文化科目,学生需要从繁重的作业中抽出时间来放松自己,体育活动应该就是首选。所以,学校应从思想观念、规章制度、激励机制来激发体育教师的积极性。教师有了积极性,体育课质量方可提高,课堂就会有激情,学生才有学习兴趣,学校才会生机盎然,学生朝气蓬勃。,三、体育教师要深入到学生中去,融洽学生关系,教师在教学过程中,要深入到学生中去,尽可能和学一起参加体育活动,创造一种和谐融洽的师生关系,一方面学生可以体现自我价值,另一方面学生在学习过程缩短了教与学距离,加强了师生间的交流。寓情于教,循循善诱。,3.1教师要多接触学生,多了解学生,多关心学生,要去多发现他们的长处优点,多给他们展示的机会。当学生有进步时要给予表扬和激励,遇到困难时要耐心细致的加以指导、启发、帮助解决问题。在教学中要积极主动的参与到学生中去和学生一起练习、玩游戏、打比赛,加深师生之间的感情,提高学习的自信心。,3.2热爱学生、尊重学生、信任学生。教师要以平等的身份与学生相处,切忌居高临下,特别是农村学生,胆小怕事,害羞,做为教师要做严师也要做益友,要让学生感受到老师的真挚关心和爱护,以唤起学生对教师的尊敬、爱戴、崇拜,使师生感情达到和谐,课堂就能配合默契,教师的每个意图、每句话学生都能很快理解接受。,四、增强学生的体育理论知识,运用外界影响力,提高学生对体育运动的兴趣,在日常教学中加强理论知识传授,学生能够很快的掌握运动技术。学生好奇心强,在一定的理论知识基础上培养和激发他们,在学习实践中形成和发展,使他们受益终生。教师合理利用外界的影响力感染学生。农村初中学生对国际国内的体育信息了解得比较少,教师要多给他们介绍一些国际国内比赛,多让他们了解各种运动项目及比赛规则,多介绍一些优秀成绩的运动员信息,多看体育新闻。在学校尽可能举行各项体育运动比赛,鼓励学生参加各项运动项目。发挥家庭和学校教育功能,要树立健康第一的指导思想。,总之,改进学校考核机制,改变教师教学态度、了解并提高学生对体育课的兴趣是非常重要的。学生是教学的主体,教师的教学态度,是影响学生自觉性和积极性的重要因素,在体育教学过程中教师有良好心态,采用合理的教学训练措施,才能发展学生个性需要,体育课应以终身体育为方向,快乐体育为主体进行教育教学;培养学生我锻炼我快乐;达到提高对体育课的兴趣,从而达到全面发展为目的。对上好农村体育课有着重要的意义。,纲要法是前苏联教育家沙塔洛夫创造的一种教学方法,它把教材中大量复杂性的内容,归纳概括成简要的纲要练习。纲要法可大幅度推进教学进程,达到大容量、高速度、快节奏进行教学的目的,使学生在极有限的时间内完成对概念和理论的识记、理解,对知识体系的建构及相关知识的运用。本文就纲要法地理教学略谈几点感受。,一、纲要教学法的优越性,1.纲要法可使知识系统化,从记忆及理解的深度、广度和持久性来看,从整体和联系的角度去识记、理解远优于孤立地识记或理解。所以对地理教材中的知识点进行提取、浓缩、编码,使之系统化,整理出系统化的纲要图表或知识框架,就能迅速有效地掌握这些地理概念和理论。,2.运用纲要法可以培养学生的能力,由于纲要中各元素存在着严密的逻辑关系,由一个信号可以推出另一个相邻的信号,再依次推理下去直至最后。也可以由一个概念联想到另一个相似的或相反的概念。如“我国的自然资源”的教学,通过纲要中的概念可以逐层推出“分类”、“基本特征”,由“人资关系”推导出“相似性”、“差异性”、“措施”。他们通过逐层推导和联想,极大地提高了学生的推理能力、联想能力、发散性思维能力和收敛性思维能力。,3.运用纲要法有利于组织教学,设计独特新颖的纲要,具有很强的实效性,随着其在课堂上的逐次展开,纲要以其简约的形式理清具体而复杂的联系,化繁为简,一下子抓住学生的注意力,启发他们进行深层次的思维和想象。由于纲要不是按照教材顺序,而是本着事物间的逻辑关系,重新组织起来的,这使学生能主动提前预习本节内容,有一个总体的印象,同时能启发他们对课本内容再思考。,4.通过纲要可以完整地掌握地理学科的总体结构,地理学科是一门综合性很强的学科,它是研究地球表面地理环境的结构分布及其发展规律以及人地关系的学科。其中人地关系是中学地理研究的重点,而人地关系盘根错节,要素众多,要用简短的语言表达清楚其结构和特点是极其困难的,而纲要法却可以很简明地表达出这种关系。,二、纲要的设计,1.设计依据,必须依据教学大纲和教材,抓住教材的重点、难点及关键点。但是在实际操作时,很多教师常会患得患失,担心有所漏,因此有意无意地把一些次要的枝叶掺杂进去,结果呢?反而淹没了纲要信号中的重点、难点、关键点,降低了纲要信号的直观性。,2.纲要法的生命力在于直观,在设计纲要时,应紧紧围绕直观性做文章,要做到内容简洁,头绪简明,符号美观,布局匀称。画龙点睛,使纲要信号充分体现提纲挈领的作用。,3.在内容上必须注意科学性和逻辑性,在地理纲要信号的设计上,力求使词语、符号符合地理学科的特点,尽可能使用课本语言。在纲要的构建上,不必拘泥于教材顺序,而是按地理事物或现象的内在联系重新组织,力求使纲要信号表现出严密的逻辑性和可推理性,只有这样才有利于学生掌握。把纲要在课前印成讲义,并在纲要边留下足够的边白以待课上使用,边白是为了让学生裁剪和保存以及作旁注而预留的。,三、纲要教学法的实施过程,纲要教学法有助于提高教学效率和质量,但是在实践中不能墨守成规,应根据一时一地的情况,根据教材和学情,灵活运用。同时也并不阻碍其他教学方法的探索和试验,不排斥其他教学手段的运用。只要对提高教学效率和质量真正有益的,几种教学方法并用,多种教学手段配合,只会相得益彰,各展所长。,沙塔洛夫“纲要教学法”的主要精神体现在它关于课堂讲授和复习巩固的六个阶段上,即再现上一课的纲要;按上一课的纲要提问;按教材新授;按本节纲要讲解;学生完成纲要、提问;布置作业,要求学生课后复习本节纲要并完成相关练习。,(责编 黄 晓),地源热泵培训讲义51、山气日夕佳,飞鸟相与还。地源热泵培训讲,1,地源热泵系统培训,2014,年,2,月,聊城地源热泵有限公司,讲解人:李泉,地源热泵系统培训2014年2月聊城地源热泵有限公,2,一 地源热泵概述,二 地源热泵由来,三 热泵工作原理,四 地源热泵组成,五 地源热泵优点,六 地源热泵特点,七 地源热泵分类,八 地源热泵地下换热器形式与埋管,九 地源热泵应用方式,十 常见问题讨论,十一 地源热泵系统的设计经验总结,一 地源热泵概述,3,一 地源热泵概述,地源热泵,是利用浅层地能进行供热制冷的新型能源利用技术,是热泵的一种,热泵是利用卡诺循环和逆卡诺循环原理转移冷量和热量的设备,.,一 地源热泵概述,4,地源热泵,地源热泵通常是指能转移地下土壤中热量或者冷量到所需要的地方,.,通常热泵都是用来做为空调制冷或者采暖用的,.,地源热泵还利用了地下土壤巨大的蓄热蓄冷能力,冬季地源把热量从地下土壤中转移到建筑物内,夏季再把地下的冷量转移到建筑物内,一个年度形成一个冷热循环。,地源热泵 地源热泵通常是指能转移地下土壤中热量或者冷量,5,二 地源热泵由来,“,地源热泵,”,的概念,最早于,1912,年由瑞士的专家提出,而该技术的提出始于英、美两国。 北欧国家主要偏重于冬季采暖,而美国则注重冬夏联供。由于美国的气候条件与中国很相似,因此研究美国的地源热泵应用情况,对我国地源热泵的发展有着借鉴意义。,二 地源热泵由来“地源热泵”的概念,最早于1912年,6,三 热泵工作原理,作为自然界的现象,正如水由高处流向低处那样,热量也总是从高温流向低温。但人们可以创造机器,如同把水从低处提升到高处而采用水泵那样,采用热泵可以把热量从低温抽吸到高温。所以热泵实质上是一种热量提升装置,它本身消耗一部分能量,把环境介质中贮存的能量加以挖掘,提高温位进行利用,而整个热泵装置所消耗的功仅为供热量的三分之一或更低,这也是热泵的节能特点。,三 热泵工作原理 作为自然界的现象,正如水由,7,节流装置,冷凝器,蒸发器,压缩机,供热侧,需热侧,热泵原理,工作原理,地源热泵是地热利用的一种形式,是将低位热能用热泵提升为高位热能加以利用。热泵机组是制冷机的逆循环,热泵工作原理,节流装置冷凝器蒸发器压缩机供热侧需热侧热泵原理工作原理地源热,8,1,制冷模式:,在制冷状态下,地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功,使其进行汽,-,液转化的循环。通过蒸发器内冷媒的蒸发将由风机盘管循环所携带的热量吸收至冷媒中,在冷媒循环同时再通过冷凝器内冷媒的冷凝,由水路循环将冷媒所携带的热量吸收,最终由水路循环转移至地表水、地下水或土壤里。在室内热量不断转移至地下的过程中,通过风机盘管,以,13,以下的冷风的形式为房间供冷。,。,热泵工作原理,1 制冷模式: 在制冷状态下,地源热泵机组内的压缩,9,2,供暖模式,:,在供暖状态下,压缩机对冷媒做功,并通过换向阀将冷媒流动方向换向。由地下的水路循环吸收地表水、地下水或土壤里的热量,通过冷凝器内冷媒的蒸发,将水路循环中的热量吸收至冷媒中,在冷媒循环的同时再通过蒸发器内冷媒的冷凝,由风机盘管循环将冷媒所携带的热量吸收。在地下的热量不断转移至室内的过程中,以,35,以上热风的形式向室内供暖,热泵工作原理,2 供暖模式: 在供暖状态下,压缩机对冷媒做功,并通,10,1,、,地缘热泵机组的组成,热泵与制冷的原理和系统设备组成及功能是一样的,对蒸气压缩式热泵(制冷)系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器和节流阀组成,:,四 地源热泵组成,1、 地缘热泵机组的组成四 地源热泵组成,11,压缩机:,起着压缩和输送循环工质从低温低压处到高温高压处的作用,是热泵(制冷)系统的心脏;,蒸发器:,是输出冷量的设备,它的作用是使经节流阀流入的制冷剂液体蒸发,以吸收被冷却物体的热量,达到制冷的目的;,地源热泵组成,压缩机: 起着压缩和输送循环工质从低温低压处到高温高压处的作,12,地源热泵机组的组成,地源热泵机组的组成,13,地源热泵组成,地源热泵组成,14,冷凝器:,是输出热量的设备,从蒸发器中吸收的热量连同压缩机消耗功所转化的热量在冷凝器中被冷却介质带走,达到制热的目的。,膨胀阀或节流阀:,对循环工质起到节流降压作用,并调节进入蒸发器的循环工质流量。,根据热力学第二定律,压缩机所消耗的功(电能)起到补偿作用,使循环工质不断地从低温环境中吸热,并向高温环境放热,周而往复地进行循环。,地源热泵组成,冷凝器:是输出热量的设备,从蒸发器中吸收的热量连同压缩机消耗,15,2,地源热泵系统组成,地源热泵系统主要分三部分(如下图):室外地能换热系统、地源热泵机组和室内采暖空调末端系统。其中地源热泵机主要有两种形式:水,水式或水,空气式。三个系统之间靠水或空气换热介质进行热量的传递,地源热泵与地能之间换热介质为水,与建筑物采暖空调末端换热介质可以是水或空气。,2 地源热泵系统组成,16,地源热泵组成,地源热泵组成,17,1.,高效节能,稳定可靠,地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定,土壤与空气温差一般为,1722,度,冬季比环境空气温度高,夏季比环境空气温度低,是很好的热泵热源和空调冷源,这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高,40%,60%,,因此要节能和节省运行费用,40,50,左右。通常地源热泵消耗,1KW,的能量,用户可以得到,5KW,以上的热量或,4KW,以上冷量,所以我们将其称为节能型空调系统。,五 地源热泵优点:,五 地源热泵优点:,18,2.,无环境污染,地源热泵的污染物排放,与空气源热泵相比,相当于减少,40,以上,与电供暖相比,相当于减少,70,以上,真正的实现了节能减排。,3.,一机多用,地源热泵系统可供暖、制冷,还可供生活热水,一机多用,一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。,4.,维护费用低,地源热泵系统运动部件要比常规系统少,因而减少维护,系统安装在室内,不暴露在风雨中,也可免遭损坏,更加可靠,延长寿命,。,地源热泵优点,2.无环境污染 地源热泵优点,19,5.,使用寿命长,地源热泵的地下埋管选用,聚乙烯和聚丙烯塑料管,,寿命可达,5070,年。 要比普通空调高,35,年使用寿命。,6.,节省空间,没有冷却塔、锅炉房和其它设备,省去了锅炉房,冷却塔占用的宝贵面积,产生附加经济效益,并改善了环境外部形象。,地源热泵优点,5.使用寿命长 地源热泵优点,20,六 地源热泵特点,1,、属可再生能源利用技术,地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源(通常小于,400,米深)作为冷热源,进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能,是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温低位热能。,六 地源热泵特点1、属可再生能源利用技术 地,21,地表浅层是一个巨大的太阳能集热器,收集了,47,的太阳能量,比人类每年利用能量的,500,倍还多。它不受地域、资源等限制,真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源,使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。,属可再生能源利用技术,属可再生能源利用技术,22,2,、属经济有效的节能技术,地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定,冬季比环境空气温度高,夏季比环境空气温度低,是很好的热泵热源和空调冷源,这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高,40%,,因此要节能和节省运行费用,40%,左右,。,2、属经济有效的节能技术地能或地表浅层地热资源的温度一年四,23,另外,地能温度较恒定的特性,使得热泵机组运行更可靠、稳定,也保证了系统的高效性和经济性。据美国环保署,EPA,估计,设计安装良好的地源热泵,平均来说可以节约用户,30,40,的供热制冷空调的运行费用;,属经济有效的节能技术,另外,地能温度较恒定的特性,使得热泵机组运行更可靠、稳定,也,24,3,、环境效益显著,地源热泵的污染物排放,与空气源热泵相比,相当于减少,40,以上,与电供暖相比,相当于减少,70,以上,如果结合其它节能措施节能减排会更明显。虽然也采用制冷剂,但比常规空调装置减少,25,的充灌量;,属经济有效的节能技术,3、环境效益显著属经济有效的节能技术,25,属自含式系统,即该装置能在工厂车间内事先整装密封好,因此,制冷剂泄漏机率大为减少。该装置的运行没有任何污染,可以建造在居民区内,没有燃烧,没有排烟,也没有废弃物,不需要堆放燃料废物的场地,且不用远距离输送热量。,环境效益显著,属自含式系统,即该装置能在工厂车间内事先整装,26,4,、,一机多用,应用范围广,地源热泵系统可供暖、空调,还可供生活热水,一机多用,一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统;可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑,更适合于别墅住宅的采暖、空调。此外,机组使用寿命长,均在,15,年以上;机组紧凑、节省空间;维护费用低;自动控制程度高,可无人值守。,4 、 一机多用,应用范围广 地源热泵系统可供暖,27,当然,象任何事物一样,地源热泵也不是十全十美的,如其应用会受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响;一次性投资及运行费用会随着用户的不同而有所不同;采用地下水的利用方式,会受到当地地下水资源的制约,实际上地源热泵并不需要开采地下水,所使用的地下水可全部回灌,不会对水质产生污染。,一机多用,应用范围广,当然,象任何事物一样,地源热泵也不是十全十美的,如其应用会受,28,5.,地源热泵同空气源热泵相比,有许多优点:,全年温度波动小。冬季温度比空气温度高,夏季比空气温度低,因此地源热泵的制热、制冷系数要高于空气源热泵,一般可高于,40%,,因此可节能和节省费用,40%,左右。,冬季运行不需要除霜,减少了结霜和除霜的损失。,地源有较好的蓄能作用。,5.地源热泵同空气源热泵相比,有许多优点:,29,七 地源热泵的分类,地源按照室外换热方式不同可分为三类:,1.,地表水系统,2.,土壤埋盘管系统,3.,地下水系统,七 地源热泵的分类,30,1,地表水系统,地表水地源热泵系统,由潜在水面以下的多重并联的塑料管组成的地下水热交换器取代了土壤热交换器,与土壤热交换器地源热泵一样,它们被连接到建筑物中。 一 般情况下,只要地表水冬季不结冰,均可作为低温热源使用。我国有丰富的地表水资源,用其作为热泵的低温热源,可获得较好的经济效益。,1 地表水系统,31,地表水相对于室外空气是温度较高的热源,且不存在结霜问题,冬季温度也比较稳定。利用地表水作为热泵的低温热源,要附设取水和水处理设施,如清除浮游生物和垃圾,防止泥沙等进入系统,影响换热设备的传热效率或堵塞系统,而且应考虑设备和管路系统的腐蚀问题。,地表水系统,地表水相对于室外空气是温度较高的热源,且不存在结霜问题,冬季,32,2,土壤热交换器系统,土壤是热泵良好的低温热源。通过水的流动和太阳辐射热的作用,土壤的表层贮存了大量的热能。土壤的温度变化不大,并有一定的蓄热作用。热泵可以从土壤表层吸收热量,土壤的持续吸热率,(,能量密度,),为,20-40w,m2,,一般在,25w,m2,左右,。,2 土壤热交换器系统,33,土壤的主要优点是:,(1),温度稳定,全年波动较小,冬季土壤温度比空气高,因此热泵的制热系数较高;,(2),土壤的传热盘管埋于地下,热泵运行中不需 要通过风机或水泵采热,无噪声,换热器也不需要除霜;,(3),土壤有蓄能作用。,土壤热交换器系统,土壤的主要优点是:(1)温度稳定,全年波动较小,冬季土壤温度,34,3,地下水系统,地下水位于较深的地层中,由于地层的隔热作用,其温度随季节的坡动很小,特别是深井水的温度长年基本不变,对热泵的运行十分有利,是很好的低温热源。但是如果大量的取用地下水,会造成地面下沉和水源枯竭。因此以深井水作为热源时,应与“深井回罐”相结合,即采用“夏灌冬用”和“冬灌夏用”等蓄热(冷)设施,严禁采用直接取水回灌的“抽水空调”,。,3地下水系统,35,八 地源热泵地下换热器形式与埋管,土壤热交换器是地源泵机组设计的关键。地源热土壤换热器有多种形式,如水平埋管、竖直埋管等。这两种埋管型式各有自身的特点和应用环境。在中国采用竖直埋管更显示出其优越性,:,节约用地面积,换热性能好,可安装在建筑物基础、道路、绿地、广场、操场等下面而不影响上部的使用功能,甚至可在建筑物桩基中设置埋管,见缝插针充分利用可利用的土地面积。,八 地源热泵地下换热器形式与埋管 土壤热交换,36,1,竖直埋管材料和深度,埋管材料最好采用塑料管,因与金属管相比,塑料管具有耐腐蚀、易加工、传热性能可满足换热要求、价格便宜等优点。可供选用的管材有高密度聚乙烯管,(PE,管,),铝塑管等。竖直埋管的管径也可有不同选择,如,DN20,、,DN25,、,DN32,、,DN50,等。,1竖直埋管材料和深度,37,竖直埋管可须根据当地地质条件而定,可以从,20m-200m,。确定深度应综合考虑占地面积、钻孔设备、钻孔成本和工程规模。如果地表土壤层很厚,钻孔费用相对便宜,宜采用较深的竖直埋管,反之,采用浅埋。埋管间距一般以,5-6m,及以上,要综合考虑当地的地质及土壤的传热情况。,竖直埋管材料和深度,竖直埋管可须根据当地地质条件而定,可以从20m,38,2,竖直埋管换热器回填、灵敏度,竖直埋管换热器的形成是从地面向下钻孔达到预计深度,将制作好的,U,型管下入孔中,然后在孔中回填不同材料。在接近地表层处用水平集水管、分水管将所有,U,型管并联构成地下换热器。根据地质结构不同,回填材料可以选用浇铸混凝土、回填沙石散料或回填土壤等。,2竖直埋管换热器回填、灵敏度 竖直埋管换热器的,39,材料选择要兼顾工程造价、传热性能、施工方便等因素。从实际测试比较浇铸混凝土换热性能最好,但造价高、施工难度大,但可结合建筑物桩基一起施工。,竖直埋管换热器回填、灵敏度,材料选择要兼顾工程造价、传热性能、施工方便等因,40,3,竖直埋管换热器中传热的衰减,竖直埋管换热器中流动的循环水的温度是不断变化的。夏季供冷工况进行时,由于蓄热地温提高,机组运行时水温不断上升,停机时水温又有所下降,当建筑物得热达到最大时水温升至最高点。,3 竖直埋管换热器中传热的衰减,41,冬季供热工况运行时则相反,由于取热地温下降,当建筑物失热最多时,换热器中水温达到最低点。对于浅埋管尤其严重。设计时,首先应设定换热器埋管中循环水最高温度和最低温度。同时,由于埋管换热器的表面结垢等影响,设计时要考虑衰减,设定值应通过经济比较选择最佳状态点。,竖直埋管换热器中传热的衰减,冬季供热工况运行时则相反,由于取热地温下降,42,4,串联或并联,地下热交换器中流体流动的回路形式有串联和并联两种,串联系统管径较大,管道费用较高,并且长度压降特性限制了系统能力。,4 串联或并联 地下热交换器中流体流,43,并联系统管径较小,管道费用较低,且常常布置成同程式,当每个并联环路之间流量平衡时,其换热量相同,其压降特性有利于提高系统能力。因此,实际工程一般都采用并联同程式。结合上文,即常采用单,U,型管并联同程的热交换器形式。,串联或并联,并联系统管径较小,管道费用较低,且常常布置成同,44,5,选择管材,一般来讲,,一旦将换热器埋入地下后,基本不可能进行维修或更换,,这就要求保证埋入地下管材的化学性质稳定并且耐腐蚀。常规空调系统中使用的金属管材在这方面存在严重不足,且需要埋入地下的管道的数量较多,应该优先考虑使用价格较低的管材。,5选择管材 一般来讲,一旦将换热器埋入地下,45,所以,土壤源热泵系统中一般采用塑料管材,目前最常用的是聚乙烯(,PE,)和聚丁烯(,PB,)管材,它们可以弯曲或热熔形成更牢固的形状,可以保证使用,50,年以上;而,PVC,管材由于不易弯曲,接头处耐压能力差,容易导致泄漏,因此,不推荐用于地下埋管系统。,选择管材,所以,土壤源热泵系统中一般采用塑料管材,目前,46,6,确定管径,在实际工程中确定管径必须满足两个要求:(,1,)管道要达到足够保持最小输送功率;(,2,)管道要小到足够使管道内保持紊流以保证流体与管道内壁之间的传热。显然,上述两个要求相互矛盾,需要综合 考虑。,6 确定管径 在实际工程中确定管径必须满足,47,一般并联环路用小管径,集管用大管径,地下热交换器埋管常用管径有,20mm,、,25mm,、,32mm,、,40mm,、,50mm,,管内流速控制在,1.22m/s,以下,对更大管径的管道,管内流速控制在,2.44m/s,以下或一般把各管段压力损失控制在,4mH,O/100m,当量长度以下 。,确定管径,一般并联环路用小管径,集管用大管径,地下热交换,48,7,确定竖井数目及间距,国外,竖井深度多数采用,50,100m,,设计者可以在此范围内选择一个竖井深度,H,,计算结果进行调整,若计算结果偏大,可以增加竖井深度,但不能太深,否则钻孔和安装成本大大增加。,7 确定竖井数目及间距,49,关于竖井间距有资料指出:,U,型管竖井的水平间距一般为,4.5m,, 也有实例中提到,DN25,的,U,型管,其竖井水平间距为,6m,,而,DN20,的,U,型管,其竖井水平间距为,3m,。若采用串联连接方式,可采用三角形布置,来节约占地面积。,确定竖井数目及间距,关于竖井间距有资料指出:U型管竖井的水平间距一,50,8,计算管道压力损失,在同程系统中,选择压力损失最大的热泵机组所在环路作为最不利环路进行阻力计算。可采用当量长度法,将局部阻力件转换成当量长度,和管道实际长度相加得到各不同管径管段的总当量长度,再乘以不同流量、不同管径管段每,100m,管道的压降,将所有管段压降相加,得出总阻力。,8计算管道压力损失 在同程系统中,选择,51,9,水泵选型,根据上述计算最不利环路所得的管道压力损失,再加上热泵机组、平衡阀和其他设备元件的压力损失,确定水泵的扬程,需考虑一定的安全裕量。根据系统总流量和水泵扬程,选择满足要求的水泵型号及台数。,其它 与常规空调系统类似,需在高于闭式循环系统最高点处(一般为,1m,)设计膨胀水箱或膨胀罐,放气阀等附件。,9 水泵选型 根据上述计算最不利环路所得,52,地源热泵的应用方式从应用的建筑物对象可分为家用和商用两大类,从输送冷热量方式可分为集中系统、分散系统和混合系统。,1,家用系统,用户使用自己的热泵、地源和水路或风管输送系统进行冷热供应,多用于小型住宅,别墅等户式空调。,九 地源热泵应用方式,九 地源热泵应用方式,53,家用系统,家用系统,54,2,集中系统,热泵布置在机房内,冷热量集中通过风道或水路分配系统送到各房间。,2集中系统 热泵布置在机房内,冷热量集中通,55,3,分散系统,用户单独使用自己的热泵机组调节空气。一般用于办公楼、学校、商用建筑等,此系统可将用户使用的冷热量完全反应在用电上,便于计量,适用于目前的独立热计量要求。,3 分散系统,56,4,混合系统:,将地源和冷却塔或加热锅炉联合使用作为冷热源的系统,混合系统与分散系统非常类似,只是冷热源系统增加了冷却塔或锅炉。,4混合系统:,57,南方地区,冷负荷大,热负荷低,夏季适合联合使用地源和冷却塔,冬季只使用地源。北方地区,热负荷大,冷负荷低,冬季适合联合使用地源和锅炉,夏季只使用地源。这样可减少地源的容量和尺寸,节省投资。分散系统或混合系统实质上是一种水环路热泵空调系统形式。,混合系统,南方地区,冷负荷大,热负荷低,夏季适合联,58,5,、水环路热泵空调系统,水环路热泵,(Water-LoopHeatPump,,简称,WLHP),空调系统,它由许多台水源热泵空调机,(WSHP),组成。这些机组由一个闭式的循环水管路连在一起,该水管路既作空调工况下的冷源,又作供暖工况下热泵热源。水环路的冷热源可以是地源,或锅炉、冷却塔联合方式。 夏季运行:全部或大多数机组为供冷,热量水环路排至室外的冷源,如地源或冷却塔。,5、水环路热泵空调系统 水环路热泵(Wate,59,1,为什么地源热泵在美国、欧洲以及中国,尤其是近些年来为越来越多的用户所认识,市场日趋活跃呢?,一方面,是由于全世界范围内比以往更加关注能源、环境与可持续发展的问题,对于中国由于以燃煤为主的能源结构已经造成了极为严重的大气污染,因此,要实现经济的可持续发展,必须尽可能多地利用清洁的可再生能源,必须加大节能的力度,而既能在冬季供暖、又能在夏季制冷空调的地源热泵系统是很好的一个选择;,十 常见问题讨论,1为什么地源热泵在美国、欧洲以及中国,尤其是近些年来为越,60,另一方面,是地源热泵系统经过多年的研究,在技术上已经比较成熟,而且经过多年的示范与实践,确认了地源热泵系统的很多优点:节约能源、舒适、安全、性能稳定、清洁、使用灵活等。,为什么地源热泵在美国、欧洲以及中国,尤其是近些年来为越来越多的用户所认识,市场日趋活跃呢?,另一方面是地源热泵系统经过多年的研究,在技术上,61,2,水环路热泵(,WLHP,)系统与地源热泵(,GSHP,)系统有什么异同?适用于什么场合,?,两者都可通过水源热泵如水空气热泵或水水热泵系统为建筑物提供热量或冷量,区别是,WLHP,系统通常是指利用冷却水塔和锅炉保持全年冬夏两季节的供水温度稳定的系统,,而,GSHP,系统则通常是指通过利用地下水、地下换热系统、地表水或者地下换热系统与冷却塔、锅炉相结合等形式维持供水温度稳定的系统。,2水环路热泵(WLHP)系统与地源热泵(GSHP)系统有什,62,对于,WLHP,系统适用于什么场合,有研究认为,单纯的供冷或单纯的供热选用水环路热泵是不合理的;对同时具有制冷和制热需要的空调建筑,当其内部余热量较小或较大时,使用,WLHP,系统节能效果不明显,只有当机组排出的热量与部分水源热泵机组吸收的热量相近时,才具有明显的节能优势。对于某一特定建筑,设计者需根据建筑物的冷热负荷曲线、使用特点、功能,所处环境等诸多因素综合评价使用,WLHP,系统是否节能、合适。,水环路热泵(,WLHP,)系统与地源热泵(,GSHP,)系统有什么异同?适用于什么场合,?,对于WLHP系统适用于什么场合,有研究认为,单,63,一般地说,以下几种情况可考虑使用,WLHP,:有低品位稳定可靠的废热可以利用;建筑物内同时有制冷和供热的需要;制冷量不大,且又要求独立计量电费,使用时间不一,个别房间或区域经常需在夜间或节假日独立使用的建筑。,水环路热泵(,WLHP,)系统与地源热泵(,GSHP,)系统有什么异同?适用于什么场合,?,一般地说,以下几种情况可考虑使用WLHP:有低品位稳定可靠,64,地源热泵系统的适用场合,对于分散式系统,类似于上述水环路热泵系统的情况;而对于集中式系统,即集中为建筑物各房间提供冷水或热水的情况,则适用范围较广,尤其适用于办公楼、学校及别墅等。,3,对几种地源热泵系统在工程应用中的评述,1,)直接利用地下井水的地源热泵系统:其最大优点是非常经济,占地面积小,但要注意必须符合下列条件:水质良好;水量丰富;符合标准。,水环路热泵(,WLHP,)系统与地源热泵(,GSHP,)系统有什么异同?适用于什么场合,?,地源热泵系统的适用场合,对于分散式系统,类似,65,2,)地下埋管的地源热泵系统:对于垂直式埋管系统,其优点有:较小的土地占用,管路及水泵用电少,其缺点是钻井费用较高;对于水平式埋管系统,其优点有:安装费用比垂直式埋管系统低,应用广泛,使用者易于掌握,其缺点有:占地面积大,受地面温度影响大,水泵耗电量大,。,水环路热泵(,WLHP,)系统与地源热泵(,GSHP,)系统有什么异同?适用于什么场合,?,2)地下埋管的地源热泵系统:对于垂直式埋管系统,其优点有:较,66,3,)地表水式热泵:其优点有:在,10,米或更深的湖中,可提供,10,的直接制冷,比地下埋管系统投资要小,水泵能耗较低,高可靠性,低维修要求、低运行费用,在温暖地区,湖水可做热源,其缺点有:在浅水湖中,盘管容易被破坏,由于水温变化较大,会降低机组的效率。,水环路热泵(,WLHP,)系统与地源热泵(,GSHP,)系统有什么异同?适用于什么场合,?,3)地表水式热泵:其优点有:在10米或更深的湖中,可提供10,67,4,)锅炉,/,冷却塔与地下埋管相结合的混合型地源热泵系统:适用于空间小,不能单独采用地下埋管换热系统的建筑,冷却塔和闭环式系统相结合制冷,节省成本;事实证明该系统是高效率、低费用的,。,水环路热泵(,WLHP,)系统与地源热泵(,GSHP,)系统有什么异同?适用于什么场合,?,4)锅炉/冷却塔与地下埋管相结合的混合型地源热泵系统:适用于,68,4,地源热泵的运行费用怎样?经济性如何?,影响地源热泵使用经济性的因素有很多,如电价、用户或居民行为、气候条件以及例如非正常的炎热或寒冷季节等其它因素。 但就目前国内应用实例分析来看地源热泵比传统的中央空调系统制热节省运行费用约,3070%,;制冷节省运行费用,4050%,。,4地源热泵的运行费用怎样?经济性如何?影响地源热泵使用,69,十一 地源热泵系统的设计经验总结,1,、选用有保证的高质量的热泵机组,这是保证系统运行效果的前提。,2,、在选择闭式系统的间接换热器时建议选择板式换热器。因为板式换热器的导热性能好,紧凑且易扩容,可以选用抗腐蚀的材料制作,造价较低,可拆装,便于维护。,十一 地源热泵系统的设计经验总结1、选用有保证的高质量的热,70,3,、,在选择地下水管路的阀门时,蝶阀(小管径时用球阀)通常比闸阀工作可靠,闸阀如果不经常使用会产生管道泄漏进而锈死。,4,、,在设计中应尽可能采用不设排气管的回水立管进行回灌,因为设有排气管的回水立管噪声大,易产生水击,并且于大气的不断接触容易在系统中产生腐蚀现象。,地源热泵系统的设计经验总结,3、在选择地下水管路的阀门时,蝶阀(小管径时用球阀)通常比闸,71,本章完,谢谢,本章完,72,地埋管的施工及施工注意事项,聊城地源热泵有限公司,编制人:李泉,二,0,一四年二月,地埋管的施工及施工注意事项聊城地源热泵有限公司,73,一 、,地下换热器施工工艺流程,二、地下换热器施工中注意事项,三、影响地埋管换热的几种情况,四、进行压力试验,试验压力值 或次数的几种因素有关,五、试验压力 注意事项,六、,水压试验步骤,一 、地下换热器施工工艺流程,74,一,地下换热器施工工艺流程,核对图纸找出坐标井位挖好沉沙池并放满水接好电源,稳好打井机熔管试压打井下管(试压)检查压力回填封口沉淀回填到填实挖水平沟整理沟回测坡度,熔接前试压检查熔接整理坡度整体进行压力试验填埋整平地下换热器系统压力试验。,一 地下换热器施工工艺流程核对图纸找出坐标井位挖好沉沙,75,打井(钻孔),竖直地埋管钻孔深度宜于,20m-130m,,钻孔孔径宜与,110mm-130mm,,钻孔间距应满足换热需要,间距宜为,4,6m,。水平连接管的深度应在冻土层以下,0.6m,,(,冻土层以下,)且距地面不宜小于,1.5m,,现中原地区所执行的,1.6,米以下。,地下换热器施工工艺流程,打井(钻孔)地下换热器施工工艺流程,76,熔管(接管),采用电熔或热熔,在熔管前先将熔管端部分用酒精清洗干净,熔头保持清洁,热熔加热到温度后再熔接,不要过于加热,也不要欠热。保证温度适合,连接时要达到连接尺寸要求,并将管件、管径和管子平行,保持原管径不小于,90%,。(,熔不好系统产生熔塞、熔堵现象,);,地下换热器施工工艺流程,熔管(接管)地下换热器施工工艺流程,77,电熔接管时,保持电压稳定,严格按照管件上的要求设置好电熔设备的参数,熔接过程中固定好管子和管件,避免套筒内电熔丝松动。冷却完成后,将管内注满清水打压。,地下换热器施工工艺流程,电熔接管时,保持电压稳定,严格按照管件上的要求,78,竖直下管(回填),下管前,检查表压是否正常,下管过程中避免石头砖头等固体硬物带下井,,以免产生挤压管壁发生压堵现象,,同时观察表压;下管过程中,将两管分开,防止产生热短路现象。下管完成后,检查表压,若正常,将两管口密封,进行回填,。,地下换热器施工工艺流程,竖直下管(回填)地下换热器施工工艺流程,79,平行管敷设埋管(回填),平行管敷设要保持,0.002,的坡度,供、回水两管之间保持不低于,0.6,米的间距;竖埋管和平行管连接时,竖管一定要保持向下的坡度,竖管握弯处一定要低于水平管高度,,避免产生气堵现象,。,地下换热器施工工艺流程,平行管敷设埋管(回填)地下换热器施工工艺流程,80,平行管埋管之前,首先将沟底铺上相当于管径厚度的细沙或细土,水平地埋管换热器安装时,应防止石块等重物撞击管身。管道不应有折痕、扭结等问题,转弯处应光滑,且应采取固定措施,进行管道铺设完成后,首先填埋,30CM,细沙或细土,然后才能填埋。,地下换热器施工工艺流程,平行管埋管之前,首先将沟底铺上相当于管径厚度,81,填埋过程中,要填充均匀,要填实,如果填充不均的话 ,会造成地下管道不同深度的管道壁压力不同,受力不均,会造管道扭曲变形,大大缩减了系统的运行寿命,熔管和埋管是保持质量及保证使用时间长短的,两大关键因素,。两项有一项做不好直接影响使用寿命。(使用,3-7,年间)。,地下换热器施工工艺流程,填埋过程中,要填充均匀,要填实,如果填充,82,填充材料,填充材料一般选用原浆和沙子,,北方土壤含水量成分较低,当打井时若采用原浆回填,会产生缩水现象,原有一个体积的原浆,由于水分的损失在回灌后水分会被周边土壤吸收体积变小,产生空隙,从而使空气进入,大大减小埋管的换热效率。,地下换热器施工工艺流程,填充材料地下换热器施工工艺流程,83,因此采用膨润土来解决这个问题,以保证埋管的换热效率。因为膨润土有很强的吸水性和膨胀性,可以使埋管的管井填实,阻止空气进入影响换热效率。虽然膨润土解决了北方地区原浆回填产生的空隙问题,但由于膨润土自身导热系数低的缺陷,限制了其实用能力,为了弥补缺陷,都与细沙混合后提高换热效率。,地下换热器施工工艺流程,因此采用膨润土来解决这个问题,以保证埋管的,84,埋管材料,宜采用塑料管,因为与金属管相比,塑料管具有耐腐蚀、易加工,传热性能可满足换热要求,价格便宜等优点,如高密度聚乙烯管(,PE,管),聚丁烯(,PB,),铝塑管等, 通常地源热泵管道采用的规格是,dn323.0,或者是,dn252.3,,即使只有,0.5mm,的划痕,占管材壁厚的比例却达到了,17%-20%,,耐压能力,/,寿命就无法达到预期的设计要求。,地下换热器施工工艺流程,埋管材料 地下换热器施工工艺流,85,塑料管材的韧性破坏源于过载,而脆性破坏则是划痕或者瑕疵,造成的裂纹慢速增长的结果,在较低的压力持续作用下导致的破坏,破坏的时间、管材寿命无法估计 。,地下换热器施工工艺流程,塑料管材的韧性破坏源于过载,而脆性破坏则是划痕或者瑕疵造成的,86,地埋管换热器安装前后均应对管道进行冲洗,影响系统换热能力的因素很多,包括换热器的材料、换热器管内流体流速、回填材料、岩土的热物性,钻孔深度、钻孔直径等,目前所使用的换热器材料,在耐压、换热、管内流体速度等方面有比较大的提升空间。,地下换热器施工工艺流程,地埋管换热器安装前后均应对管道进行冲洗,影响系统换热能力的因,87,二、,施工中注意事项,1,、,地源热泵地埋管道应采用热熔或电熔连接,聚乙烯管道连接应符合国家现行标准,2,、,竖直地埋管换热器的,U,形弯管接头宜采用注塑成型的,U,形地热专用弯头,,3,、,竖直地埋管换热器,U,形管的组对长度应能满足插入钻孔后与环路集管连接的要求,组对好的,U,形管的两开口端部,应及时密封,二、施工中注意事项1、地源热泵地埋管道应采用热熔或电熔连接,88,4,,竖直地埋管换热器,U,形管安装应在钻孔钻好且孔壁固化后立即进行。当钻孔孔壁不牢固或者存在孔洞、洞穴等导致成孔困难时,应设护壁套管。下管过程中,,U,形管 内宜充满水,并宜采取措施使,U,形管两支管处于分开状态。,5,,竖直地埋管换热器的,U,形弯管接头安装完毕后,应立即灌浆回填封孔,当埋管深度超过,40m,时,灌浆回填应在周围临近钻孔均钻凿完毕后进行。,施工中注意事项,4,竖直地埋管换热器U形管安装应在钻孔钻好且孔壁固化后立即进,89,6,、竖直地埋管换热器灌浆回填材料宜采用膨润土和细砂的混合浆或专用灌浆材料,当地埋换热器设在密实或坚硬的岩土体中时,宜采用水泥基料灌浆回填,7,、当室外环境温度低于,0,度时,不宜进行地埋管换热器的施工,,施工中注意事项,6、竖直地埋管换热器灌浆回填材料宜采用膨润土和细砂的混合浆或,90,8,、水平管设计应按同程设计,每对供回水环路集管连接的地埋管环 路数宜相等,供回水环路集管的间距不应小于,0.6m,,且保持,0.002,的坡度。,9,、地埋管换热器安装位置宜靠近机房或以机房为中心设置。,施工中注意事项,8、水平管设计应按同程设计,每对供回水环路集管连接的地埋管环,91,三、,影响地埋管换热的几种情况,熔塞熔塞堵,90,-95,(,试验,),气塞气堵(画图),(外力)压塞挤堵,(画图),传递冷热隔塞(回填不实) 图,试压和回填的关系,自认为回填怎样,压力取多大。,三、影响地埋管换热的几种情况熔塞熔塞堵 9,92,熔塞熔塞堵,采用热熔,在熔管前先将熔管端部分用酒精清洗干净,熔头保持清洁,,热熔加热到温度后再熔接,不要过于加热,也不要欠热。保证温度适合,;,连接时要达到连接尺寸要求,并将管件、管径和管子平行,保持原管径不小于,90%,。(熔不好系统产生熔塞、熔堵现象),;,影响地埋管换热的几种情况,熔塞熔塞堵 采用热熔,在熔管前先将熔管端部分,93,单管热熔,U,头,影响地埋管换热的几种情况,单管热熔 U 头影响地埋管换热的几种情况,94,热熔,U,头接管图,热熔,U,头接管剖面图,影响地埋管换热的几种情况,热熔U头接管图热熔U头接管剖面图影响地埋管换热的几种情况,95,气塞气堵(画图),平行管敷设要保持,0.002,的坡度,供、回水两管之间保持不低于,0.6,米的间距;,竖埋管和平行管连接时,竖管一定要保持向下,(井),的坡度,;,竖管握弯处一定要低于水平管高度,避免产生气堵现象,影响地埋管换热的几种情况,气塞气堵(画图) 平行管敷设要保持0.00,96,正确的接法图,正确接法剖面图,影响地埋管换热的几种情况,正确的接法图正确接法剖面图影响地埋管换热的几种情况,97,不正确接管图,不正确接管剖面图,影响地埋管换热的几种情况,不正确接管图不正确接管剖面图影响地埋管换热的几种情况,98,气塞,气堵,影响地埋管换热的几种情况,气塞气堵影响地埋管换热的几种情况,99,(外力)压塞挤堵,下管过程中避免石头砖头等固体硬物带下井,以免产生挤压管壁发生,压堵现象,,同时观察表压;,下管过程中,将两管分开,防止产生,热短路现象,。,影响地埋管换热的几种情况,(外力)压塞挤堵 下管过程中避免石头砖头等固体,100,接管挤压,现象,接管挤压,现象,剖面,影响地埋管换热的几种情况,接管挤压现象接管挤压现象剖面影响地埋管换热的几种情况,101,接管,热短路现象,热短路现象,剖面,影响地埋管换热的几种情况,接管热短路现象热短路现象剖面影响地埋管换热的几种情况,102,传递冷热隔塞(回填不实),影响地埋管换热的几种情况,传递冷热隔塞(回填不实) 影响地埋管换热的几种情况,103,四、,进行压力试验,压力值或次数的几种因素有关,采用的管材是哪个级别的。,(由设计者定),我们采取的地埋管竖管,PE100,、,PE80,管、,32,管、,PE100.,耐压,1.6Mpa,。,25,管,PE80.,耐压,1.25Mpa,四、进行压力试验 压力值或次数的几种因素有关,104,进行压力试验,压力值或次数的几种因素有关,回填实不实(有水、空气间隙),(,由施工者定),打井的深度的规定,.,(设计者,),分支系统的多少和查漏的次数 规定打压试验次数。(设计者和施工者定),进行压力试验 压力值或次数的几种因素有关回填实不实(有水,105,五、,试验压力,注意事项,当选用,PE100,管时,试验峰值压力不能超过,1.6Mpa,,当选用,PE80,管时试验压力不能超过,1.25Mpa,。,当工作压力小于等于,1Mpa,时,应为工作压力的,1.5,倍。当工作压力大于,1.0Mpa,时,应为工作压力,加,0.5 Mpa,。,进行压力试验,压力值或次数的几种因素有关,五、试验压力 注意事项当选用PE100管时,试验峰,106,工作压力是正常运行压力,他是怎么定的呢?,根据,建筑物的高度,,系统的大小、分支系统的多少,,系统需要的流量。,当系统工作压力低于,0.5 Mpa,,视为工作压力为,0.5 Mpa,进行压力试验。,进行压力试验,压力值或次数的几种因素有关,工作压力是正常运行压力,他是怎么定的呢?进行压力试验 压,107,六、,水压试验步骤,接熔,U,型管后,下管前,进行压力试验,试压保持,15,分钟后,压力降低不应大于,3,有压(带水)下管,灌浆完成后保压试验。,竖管和水平管接管前,进行保压试验,竖管和水平管与环路管完成后,在回填前进行水压试验,保压,30,分钟,稳定后压力降低不应大于,3,.,且无泄露现象,六、水压试验步骤接熔U型管后,下管前,进行压力试验,试压保持,108,5,、,环路集管与机房分集水器安装完成后,回填前进行水压试验。并保持压力,2,小时,且无泄露现象。,6,、地埋管换热系统全部安装完毕,且冲洗排气及回填完成后,进行最后一次水压试验,在试验压力下保持至少,12,小时。稳压后压力降不应大于,3,。,水压试验步骤,5、 环路集管与机房分集水
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