通过对地源热泵系统增加反季节平衡蓄能系统,克服地源热泵的建筑冬夏负荷大致平衡的这一应用限制条件。实现方式是:反季节平衡蓄能系统与能量提升供给系统并联,反季节平衡蓄能系统与能量提升供给系统分别与地埋管换热器系统连接,从而实现反季节平衡蓄能,并且与能量提升供给系统可以同时独立运行,季节性地独立向地下储存地源热泵系统不平衡部分的能量。
地下换热器的形式地下换热器的形式是整个系统利用能源的效率的关键,它决定着整个地源热泵系统供热制冷的效率。
地下换热器系统的设计是地源热泵技术的重点和难点,正是由于其受到地下岩土储热、传热特性的限制,其设计成果的合理性直接关系到系统的成败。那么目前市场上常见的节能地源热泵设计水平是什么样的呢?在这里粗略总结为五个阶段:
第一个阶段,纯估算。这个阶段的做法是先估算建筑负荷,然后估算地下换热器延米取热量和排热量,最后在两组估算指标的基础上匹配系统,进而开展施工图设计。其结果不言而喻,具有非常大的不确定性和随意性.工程效果难以保证。处在此阶段的市场参与主体一般都是刚入行,对地源热泵技术一知半解,虽然主观上未见得怀有恶意,但对市场口碑的破坏性极其严重,应尽力避免。
第二个阶段,初级算法。在这个阶段,设计用负荷采用软件计算,并可获得计算书,采用的是标准设计日负荷,同时也会做岩土热物性试验,一般在试验中,会得到一个单井排热量(甚至提热量)的参考值。有些项目便以此为依据,直接匹配系统进而开展施工图设计。这样做的项目对非专业人士具有很强的迷惑性,显然,负荷计算报告书有了,热物性试验报告有了,以峰值负荷和峰值排热量(或提热量)匹配,进行打井总数量的设计。看上去简单实用,思路清晰,但其潜在风险也是非常明显的,首先,这种做法未考虑井群井与井之间相互影响的问题,未考虑大地的蓄放热特性,也没有考虑累计负荷对地下换热器的影响。
地下换热器的形式有封闭式和开放式2种。
开放式系统有单井和双井形式,设计简取钻井费用低廉,但是它需抽取地下水作为传热介质,在传热过程中受地下水中杂质的影响大,管道需进行定期维护和更换,维护费用尚。
封闭式系统有水平埋管式和直埋式,其循环介质完全被密封在封闭的管路。不受外界环境十扰冗中水平埋管喂施工简取在整个地源热泵应用中所占的份额也不小,但是相对而言,受外界气候的影响较大,施工所占用的场地也比较大,适合场地比较充分的地方建造。
地源热泵平衡冬夏负荷技术,包括地下埋管换热器系统、地源热泵能量提升供给系统,技术特点在于:还包括反季节平衡蓄能系统。地下埋管在连接地源热泵机组的同时,还并联连接着反季节平衡蓄能装置。建筑物冬夏负荷不平衡的情况时,在相反的季节或过渡季节,可以向地下蓄存季节性冷热量,以实现地源热泵向地下的总排热量与总排冷量相等,确保地源热泵可控制地、长期稳定地运行。反季节平衡蓄能系统,是将地上季节性冷量和热量,包括太阳能、空气、地表层土壤及水及各类建筑物中的季节性余能,通过采集、转化后向地下蓄存利用的装置。
对于冬季吸热量大于夏季排热量的北方寒冷地区,夏季运行时,由于夏季向地下排热能力较强,所以只需要使用部分地埋管换热器1来和热泵机组10连接,提供冷源,其余地埋管可通过两组地源水集分水器:能量提升供给系统地源水集水器7和能量提升供给系统地源水分水器8、反季节平衡蓄能系统地源水集水器2和反季节平衡蓄能系统地源水分水器3上的阀门进行切换,连通反季节蓄能系统,运行蓄能水泵6和地上季节性热量采集器4,使夏季地上的热量通过地埋管换热器1蓄存入地下;在过渡季节,如果是采用太阳能集热器等可能的情况下,可以通过两组地源水集分水器上的阀门切换,把地埋管换热器1组群的部分或全部连接到反季节平衡蓄能系统,进行蓄能。直到达到最有利于冬季夏季综合的最好地温工况为止。冬季采暖时,通过地源水两组集分水器上的阀门的切换,把地埋管换热器部分或全部连接在空调系统上,利用蓄存的热量供热;同时蓄存冷量,供夏季使用。