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地源热泵中央空调常见问题解答

发布时间:2021-05-19 10:44

1.什么是地源热泵?
地源热泵是利用地下一定深度下的土壤、岩石、水等介质在不同季节均维持稳定温度的特点,在地下安置专门的热交换装置,并与地上热泵相连,以达到为室内供暖或制冷的目的。

2.地源热泵是如何工作的?为何能够节能?与传统空气热泵有何不同?
地源热泵主要是与地下介质进行热交换,而不是与室外空气进行热交换。在夏季,在为室内提供空调的同时,其废热不再是排入空气中,而是储存于地下,以此提高冬季供暖的效率;在冬季,室内供暖的大部分能量来自于地下介质,利用地下土壤温度来为室内提供免费的热能。一般来讲,冬季每千瓦的电力能为室内带来4~5千瓦热量,而土壤温度的降低又为下一季节的空调带来冷源。因此地源热泵更多地是在室内和地下“转移”能量,而不是“创造”热量。
由于地源热泵是在土壤和室内空气之间工作,二者之温差较室内外空气温差要小很多,其工作效率便非常之高。地源热泵较之于常规空调非常类似于在平路上行驶的汽车和爬陡坡的汽车。

3.地源热泵是否能维持室内温度稳定?是否需要使用电力?
地源热泵有时会被误解为一个被动维持室内与地下温度平衡的系统,因此不能保证室内温度的舒适和稳定。而实际上,地源热泵是一个完全的主动系统,它使用电力驱动的压缩机,其制冷和供暖循环与常规冷暖空调没有原则的区别。地源热泵在夏季能够制冷,在冬季能供45~50℃热水。地源热泵是目前为止最为有效,室内温度稳定在舒适水平上的现代空调系统。

4.地源热泵是否需要使用地热?
地源热泵(Ground Source Heat Pump)有时也被称为地热热泵(Geothermal Heat Pump)但实际上,它完全不需要当地具有地热资源,它利用的只是地下介质如土壤、岩石和水的蓄热能力。

5.如果当地没有地下水或不允许抽采地下水怎么办?
采用地下水只是地源热泵方式中的一种。萨斯特技术有限公司的独特闭式系统完全不需使用地下水,封闭的地下换热系统将能量带出或带入地下,不需使用地下水作为媒介。

6.地源热泵地下循环有哪几种方式?各有何特点?
地下换热器是影响系统投资和效率的关键。换热系统有开式循环系统、闭式循环系统和混合循环系统等几种形式。开式循环管道中的水来自于湖泊、河流或者竖井之中的水源。与闭式循环类似的是,与建筑交换热量之后,水流回到原来的地方或者排放在其它的合适地点。开式循环方式的优点在于设计简单,安装费用低,占用土地面积小,以及传热效率高等。但它仅仅适应于有充足的水源,而且在当地的法律条例允许使用这些水源的情况下。这种方式的其它不利方面还会在后面提到。
大部分地下换热器是封闭循环,所用管道为导热能力好的高密度聚乙烯管。管道可以通过垂直井埋入地下50-100米深,或水平埋入在地下约2.5米处,也可以置于池塘或河流的底层。大部分场合下,三种方式中总有一种比较适宜。管中填充的是水溶液。在冬天,管中的流体从地下抽取热量,带入建筑中,而在夏天则是将建筑中的热能通过管道送入于地下储存。

对于大型商业建筑,当其夏天冷负荷远远大于其冬天的热负荷时,往往要采用混合系统。在混合系统中,地下换热器的大小一般按热负荷来计算,夏天所需的额外的冷负荷由常规的冷却塔来提供。这样的混合系统降低了地下换热装置的尺寸,从而降低了一次性初期投资,但尽管冷却塔的尺寸比普通情况下的小了许多,但维修成本却比一个全地源系统高,同时带来建筑上的诸多不利。

7.抽取地下水的开式循环具有哪些优缺点?
开式循环系统具有简单易行,成本低廉等巨大优势,因而得到广泛应用,但同时要注意到的是这种方法所存在的一些问题:
(1)许多地区的地下水资源缺乏,限制了开式热泵的应用。不同的城市有不同的地下水资源管理办法,过分依赖地下水,缩小了地源热泵的市场。
(2)地下水位可能受地区、季节和周边地区用水的影响,而不稳定的地下水位有可能威胁地源热泵的长期可靠的运行,尤其当我们所指的长期是30年、50年甚至更长的时间。
(3)长期的使用中,水井的出水量会有所变动,而回灌将是更大的问题,至少需要在一定的时间内对水井进行再生和处理。
(4)地下水质会极大地影响冷凝器或蒸发器的可靠运行及其寿命,危害主要来自水中杂质(包括泥沙)对换热设备的阻塞和管道的结垢。设备要定期进行清理。
(5)抽水井和回水井有明显的水位差,这将加大循环水泵的功率消耗。
(6)而在闭式循环中基本上没有上述困难,尤其是保证了地源热泵系统的可靠性和低维护乃至免维护,在美国已经成为主要的地源热泵循环方式。

8.地源热泵适合哪些情况下的建筑?
地源热泵既适合单家别墅、商用建筑,也适用于多层公寓。既适用于新建筑中安装,也适用于旧有建筑的改造。一般来讲,下列情况下地源热泵的优势能更显著地体现:
(1)大型商用建筑。如商场、展览馆、机场、体育馆、车站、影剧院等负荷高、耗能多的场所。其节能更加明显,而单位面积的初期投资确有所降低。
(2)既要在冬季供暖,又要在夏季制冷的地区和建筑中,此时,由于地源热泵能同时提供供暖、制冷和热水,一机三用,相应初期投资与常规空调增加不明显。
(3)档次较高、面积较大的居室,如果舒适成为追求的主要目标之一,地源热泵能最大程度地满足住户的舒适要求,不必担心极端气候下的供暖或供冷不足。
(4)地质条件好,便于安装地下系统的地方,此时初投资也相应降低。
(5)有特殊要求的建筑,对噪声、安全性、外观等更高要求的情况下,地源热泵会是一个很好的解决方案。

9.哪些情况下不宜安装地源热泵?
相比之下,在下列情形中,地源热泵的优势不是十分明显:
(1)面积小、楼层高、档次较低的住宅,此时地源热泵投资会明显抬高单位面积成本,影响房产商的利润,用户可能更倾向于简便、低廉的窗式空调或分体式空调。
(2)地质情况不好,外部地下空间十分狭小的情况。

10.地源热泵有哪些不利的地方?
地源热泵应用中的主要问题在于:
(1)一般认为初期投资较高。
(2)受外部空间限制的情况下并不适用。
为什么说地下换热系统是地源热泵的关键?
地源热泵除了地下部分外与常规机组并无根本的区别,之所以说地下换热系统是地源热泵的关键,一方面是因为其直接决定系统的运行效果,另一方面,是因为地下系统的设计、施工和安装等对大多数工程公司是一个挑战,不当的设计和施工将直接影响系统是否能正常运行和系统长期可靠性。

11.地源热泵施工有哪几种方法?
不同的闭式循环系统有不同的施工方法。目前主要采用垂直打孔,水平打孔和水平开沟等方式。一般均以机械作业完成。
(1)水平钻孔与方向校正
(2)水平钻孔能保证地表植被不被破坏,但效率较低。钻孔时要通过探测仪校正水平孔的延伸方向。
(3)水平开沟
(4)开沟相对要快捷些,管道铺设也较简便。更主要的是此时可将管子螺旋埋入,增加埋管长度。
(5)垂直钻孔与灌浆
(6)垂直钻井形成的地下系统性能良好,并且占地面积小,但成本较高。为增加管道与土壤之间的导热,一般要采取灌浆,用水凝性的膨润土填入孔井之中。目前美国有多家提供该种高导热粉末浆料的生产企业。

12.地源热泵的可靠性如何?
由于不受外界气候的影响,地源热泵是目前所有空调系统中运行最为可靠的。

13.地源热泵寿命有多长?
地源热泵非常可靠耐用。它的机械运动部件非常少,所有的部件不是埋在地下便是安装在室内,从而避免了室外的恶劣气候,而地下换热器的保证期可达50年。

14.地源热泵的噪声如何?
地源热泵系统非常地安静,带给您的是一个非常愉悦的环境。地源热泵避免了可能会打扰你和你邻居的噪声,无论您在室内、阳台或户外均能安享宁静的环境。

15.地下热交换系统施工会不会影响工程进度?
一般不会。地源热泵的施工安装可选择在地基工作的同期,或建筑框架施工完成之后,室内装修开始之前。

16.地下换热系统是否会影响地面草坪和植物?
绝对不会。地下换热系统的埋管深度及土壤导热的缓慢使得其对地表温度的影响十分微小,地面温度更多地取决室外空气温度。

17.地下换热系统是否会与地下管网有冲突?
如果地下换热系统的施工在管网施工之后,局部地方可能会有冲突,但可以在设计时尽量避开,如果地下换热系统的施工在管网之前,则基本不会有影响。

18.地源热泵是否可以分户计费?
萨斯特技术公司与不同的设备制造商合作,结合用户建筑区域的划分及功能的指定,采用不同形式和大小的热泵机组,完全保证一区(户)一机,实行分户计费。减少用户在管理上的成本。

19.现在建筑耗能过大,是否可以改建?
原则上讲是完全可以。原先的风道式风机盘管系统均可留用,但更新系统的投资及经济上的可行性如何,则要根据原有系统的新旧程度,周边建筑空地与施工难易,运行负荷等情况来作经济分析。一般来讲,如果原系统是水冷系统,更改的经济性会比较好。萨斯特技术公司愿意免费对工程作评价和经济性分析。

20.什么是“热岛效应”?
“热岛效应”是指城市建筑中由于耗能、地面吸收等因素造成的热量集中,其中空调系统的负面作用占重要比重,在室内维持较冷的空气的同时,大量建筑的空调器在向街面、邻居排出热量,造成室外整体温度的上升,结果是小环境的舒适,大环境的牺牲,这种情况在建筑密集的城区尤其明显。

21.为什么地源热泵又被称为“隐式空调”?
由于地源热泵无需向室外空气排热,不必有设备显露室外,整个系统可以安置在过道、门顶、天花板内、车库里,并封闭起来,这样在室内外均没有显露设备。故被称为“隐式空调”。

22.地源热泵系统能给小区环境带来哪些好处?
(1)由于系统隐蔽,用户室外、室内均显得整齐美观。
(2)没有室外冷却塔、散热器。减少小区“热岛效应”,保持小区外面的舒适
(3)同样由于没有户外散热设备,无噪声影响自己及邻居。
(4)系统隐蔽,无机器设备在室外运行,保护了小区的安全尤其是减少了儿童户外人身意外的风险。

23.为什么地源热泵的广泛采用也有利于全球环境?
地源热泵被美国能源部和环保署认定为对环境最有好处的空调供暖技术,其原因在于:
(1)使用电力较之其它的以燃料为动力的空调方式,大大降低了温室气体的排放。一般来讲,集中的电力动力,包括火力发电,其污染的控制也较分散式小规模燃烧要容易得多。
(2)大量节省电力相当于减少了燃煤量,相应减少了温室气体排放,由于供暖和供冷均发生在电力紧张的“高峰”期间,这种节省同时提高了电网效率,起了调峰作用,这也是为什么在美国许多大型电力公司对地源热泵用户实行补贴政策的原因之一。
(3)与分体式空调相比,地源热泵是完全的居式中央空调,对室内的所有空间进行温度调节,既无室外机,也无需现场灌注制冷剂,制冷剂是在工厂内灌注并密封的,泄露的可能性大大降低。24.什么是空调“供需鱼形”?
如果将室内的空调负荷描绘成室外环境温度的函数,则为一个下凹形曲线,在夏季室外温度升高或冬季室外温度降低时,空调的负荷均急剧增加。而另一方面,将热泵机组的实际出力(供给)画成室外温度的函数,则为一上凸形曲线,表明在夏季高温和冬季低温时出力急剧下降,这说明空调系统的一个突出的普遍问题:在最需要的时候,系统出力最小,两条曲线相关成一“鱼形”,两端交叉点之外表明空调系统出力不能满足实际需求,系统处于不舒适状态。
地源热泵没有改变需求曲线,但完全改变了出力曲线,热泵系统的实际出力不再如此明显地取决于室外空气。由于影响系统出力的是地下相对稳定的温度,系统出力也就维持在一个相对稳定的水平下。很直观地可以看到,相等能力(压缩机容量)下,地源热泵的舒适温度范围要大于普通空调。换句话说,如果体质在相同的温度范围内的舒适性,地源热泵所需的机组功率要小得多。

25.地源热泵会不会在冬天供暖不足?
常规的风冷热泵利用室外空气温度的降低来为室内提供热量,但对于许多地区,当空气温度接近冰点时,便会在蒸发器上结霜,阻止进一步地从环境空气中吸热,出现这种情况用户便明显地感觉到系统供暖不足。一般来讲,避免这个问题需要增加辅助热源。
而地源热泵与土壤换热,后者保持在一个相对较高的温度水平上,只要设计得当,完全可以避免上述情况,保证系统在任何情况下都有充分的出力,但不排除在地下换热器设计不充分时,出现循环水结冰的情况。

26.为什么闭式循环中,循环液体中要添加抗冻剂?
一般闭式系统设计中,循环液体中要增加乙二醇、盐或其它形式的抗冻剂,其原因有二:
一是由于空调设计一般是按稳态平均负荷来计算地下换热的,但实际过程却是一个强烈的动态过程,一段时间的持续运行会造成循环液温度过快地下降,如果系统的热容量小,导热慢,温度得不到恢复,循环液温度便会降低到冰点以下。此时,要保证系统的正常运行,便不得不增加抗冻剂,添加抗冻剂的另一个原因是如果接近地面的室外管道保温不好,冬季长时间停止循环也会造成结冰,导致系统停机。

27.循环液中的抗冻剂有哪些负作用?如何避免?
循环液根据其种类不同,带来的负作用包括有:
(1)毒性;
(2)对设备,尤其是循环水泵和换热器的腐蚀性;
(3)成本上的增加。
在设计中充分考虑地下系统的动态性能,用充分的热容量和导热能力及管道保温来避免使用抗冻剂。增加系统的寿命和可靠性,同时降低系统的初期投资。

28.地源热泵和水源热泵有何区别?
地源热泵(Ground Source Heat Pump)和水源热泵(Water Source Heat Pump)并无本质的区别。实际上,国内许多抽取地下水或使用浅表水(湖泊、河流、海洋)的开式系统使用的便是常规的水源热泵,只是将常规系统中要用到的冷却塔水循环改变为地下水水循环。但值得注意的是只有那些完全针对地源参数设计,照顾到短期内温度变动,允许系统在-4~-5℃仍能正常工作的热泵机组才被称为是地源热泵机组。

29.地源热泵是否可以提供生活热水?
地源热泵能全天候提供生活热水,并且热水在夏季是免费的,春秋季节能可达75%以上,冬季节能也可高达50%。

30.地下热交换系统是否可以安装在建筑物下物下面?
可以,但一般我们不建议安装在建筑物下面,尽管地下系统非常的安全、可靠,一旦故障发生在建筑物外面,我们可以很容易修复,但如果是在建筑物底下,便没有这种机会。

31.安装有地下换热器的场地上面是否仍可使用?
可以,地下换热器安装好后,地面上可按计划做成停车场、草坪、花坛,做成人行道路和车行道路均没有问题。

32.一般来讲,地下换热系统的占地面积需要多少?
这要取决于建筑面积,楼层高度、埋管方式地质条件等。萨斯特技术公司的一个突出优势便是能在较小的面积上,成就性能优越的地下换热系统。但一般来讲,建筑外部场地越宽松,地质情况越好,则施工越容易成本也有明显降低。

33.为什么有的媒体称地源热泵对环境有负面影响?
主要由于目前大部分地源热泵均采用开式循环,抽取地下水。如果系统有回灌不足,或取水与回水层不同,则导致地面下沉及其它相关联的环境问题。萨斯特技术公司一般优先采用闭式循环系统。

34.如何保证地下温度的稳定?地源热泵是否会积累导致多年后效率衰减?
地源热泵冬季和夏季是相反的过程,能量互相平衡但这种平衡是相对的,不能平衡的部分将在漫长的季节里消散到地表、土壤深层和换热器的周边土壤中,在这种消散过程中浅表水起着良好的作用。值得注意的是,萨斯特技术公司的热泵系统可以主动恢复,保持地下温度、湿度。

35.地下换热系统出现问题是否意味整个系统的失效?有问题如何处理?
不会。地下系统的问题主要是泄漏。如果是发生在上部收集管总是可以修复的,泄漏位置也很容易确定,如果是深部埋管,可视情况修补,或直接封闭接口将其弃置,一般来讲,放弃少量的埋管不会对整个系统有太大的影响,实际的情况是地下埋管的寿命要比地上设备长。

36.地下换热系统的管道采用何种材料?寿命如何?
目前普遍采用的是高密度聚乙稀管道,这种特制的管道具有良好的易接性能,保证地下系统的寿命,柔性好,能适应地下土壤的一定程度的变型。最重要的是,该种管道具有良好的导热性能。

37.地源热泵提供的热水与燃气热水有何不同?
地源热泵和燃气热水器一样,加热自来水达一定的温度,供厨房、卫生间等场所使用。所不同的是地源热泵利用的土壤中所贮蓄的能量,电力只是起着一个“牵引”的作用,因此一千瓦的电力能带来4-5千瓦的热能,相应的热水费用也远低于其它电热和煤气热水,在夏季利用的是空调释放的热水,因而是免费的。

38.分区空调?同时供冷和供暖?供暖与供冷地下系统是否相同?
地源热泵机组可以很方便地实现同一建筑内区供暖或制冷,对于要求较高的建筑,能在同一时间内为部分区域供冷又为其它部分供暖,地源热泵为此提供了十分便利的条件,分区间的地源热泵系统不但可以同时为不同区域供暖和供冷,同时还可将供冷区内的多余热量回收用于供暖区,能更进一步地节约能量。

39.地下系统的埋管在多深水平上?
对垂直井,一般在20-120米深,地面面积受限时,井深可达150米,水平埋管一般深1.5-2.5米。

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