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全国暖通空调技术措施-水源热泵

7.2 地下水地源热泵系统

7.2.1 地下水地源热泵系统的应用,应符合下列要求:

    1 在进行地下水地源热泵系统方案设计前,应了解当地政策、法规是否允许开采地下水。地下水的开采、利用应符合当地地下水开发利用保护规划。

    2 在当地政策、法规许可并符合规划要求的条件下,应进行工程场地状况调查,通过调查获取工程场地的水文地质资料。

    3 向当地水资源管理部门提出申请,按相关管理规定办理取水许可证。

    4 必须取得下列水文地质勘察资料,作为进行地下水换热系统设计的依据:

    1)地下水的类型、水质、水温及其分布;

    2)含水层岩性、分布、埋深及厚度;

    3)含水层的富水性和渗透性;

    4)地下水径流方向、速度及水力坡度;

    5)地下水水质;

    6)地下水水位动态变化。

    5 地下水换热系统勘察应进行下列水文地质试验:

    1)抽水和回灌试验;

    2)测量出水温度;

    3)取分层并化验分析分层水质;

    4)水流方向试验;

    5)渗透系数计算。

    6 水源温度冬季不宜低于10℃,夏季不宜高于30℃。

    7 地下水换热系统地下水的持续出水量,应满足地源热泵系统最大吸热量或释热量的要求。

    8 地下水换热系统,应采用闭式循环,宜奕流量调节。同时,必须采取可靠的回灌措施,确保置换冷/热后的地下水全部回灌到同一含水层,并不得对地下水资源造成浪费及污染。

    9 系统投入运行后,应对抽水量,回灌量及其水质进行定期监测。

   10 热源井的设计与施工,应由具有水文地质勘察设计资质及相应施工资质的单位承担。

7.2.2 地下水地源热泵系统的水处理方式,可根据下列原则确定:

    1 可直接进入热泵机组的地下水地源热泵用地下水的水质标准,宜符合表7.2.2的规定;

    2 应根据不同的水质,采取相应的下列水处理技术措施:

    1)为避免机组和管网遭受磨损,可在水系统中加装旋流除砂器;如果工程场地面积较大,也可修建沉淀池除砂;

    2)当水中含铁量大于0.3mg/L时,应在水系统中安装除铁处理设备;

    3)通常在地下水循环管路中安装综合电子水处理仪,除去地下水的Ca2+、Mg2+离子,同时,还可利用综合电子水处理仪杀菌灭藻;

    4)对浑浊度大的水源,应安装净水器或过滤器对其进行有效过滤;

    5)对于地下水矿化度较高,对金属的腐蚀性较强,采用水处理的办法费用较高时,宜采用板换热器间接换热的方式。当地下水的矿化度不大于350mg/L时,水源系统可以不加换热器,采用直接连接。当地下水矿化度为350~500mg/L时,可以安装不锈钢板式换热器。当地下水矿化度>500mg/L时, 应安装抗腐蚀性较强的钛合金板式换热器。

7.2.3 地下水地源热泵系统的设计, 应遵守下列原则:

    1 地下水系统宜采用变流量设计, 根据空调负荷的变化, 动态调节地下水用水量。

    2 采用集中设置的机组时, 应根据水源水质条件确定采用直接或间接式系统; 采用分散小型单元式机组时, 应设板式换热器间接换热。

    3 当水温不能满足水源热泵机组使用要求时, 可通过混水或设置中间换热器进行调节. 满足机组使用要求。

    4 地下水地源热泵机组应具备能量自动调节功能, 蒸发器出口应设防冻保护装置, 机组本身各环节的控制和安全保护装应设置齐全。

    5 通过空调水路系统进行冷、热转换的地下水地源热泵系统应在水系统管路上设置冬、夏季节的功能转换阀门, 转换阔门应性能可靠, 严密不漏. 并应作出明显标识。

    6 地下水直接进人热泵机组时, 应在水系统管路上预留机组清洗用旁通阀。地下水遇过板式换热器间接与热泵机组换热时, 在板式换热器与热泵机组循环回路上应设置开式膨胀水箱或闭式稳压补水装置。

    7 地下水地源热泵系统在供冷、供热的同时, 宜利用热泵机组的热回收功能提供〔或预热)生活热水, 不足部分由其他方式补充。生活热水的制备可以采用制冷剂环路加热或水路加热的方式。

    8 建筑物内系统循环水泵的流量, 应按热泵机组蒸发器和冷凝器额定流的较大值确定, 水泵扬程应取管路、管件、末端设备、热泵机组蒸发器或冷凝器〔选取较大值) 的阻力之和。

    9 采用间接式系统时, 板式换热器与热泵机组侧循环水泵的流量G〔m3/h〕可按下式确定:

式中 Q——板式热交换器需要提供的冷(热)量(kW);

   △t——地下水的设计温升或温降(℃)。

水泵扬程应取管路、管件、板式换热器、热泵机组的蒸发器或冷凝器(选取较大值)的阻力之和。

    10 板式换热器和热泵机组的热交换温差应由机组运行参数和经济比较确定,一般可取2℃对数温差。


7.3 地表水地源热泵系统

7.3.1 地表水地源热泵系统的应用,应符合下列规定:

    1 应符合国家和当地政策、法规及当地地表水开发利用保护规划要求;

    2 地表水换热系统设计前,应对工程场区地表水源的水文状况进行勘察,并应对地表水地源热泵系统运行对水环境的影响进行评估;

    3 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;

    4 地表水换热盘管的换热量, 应满足设计工况下系统的最大吸热量或释热量的需要。

7.3.2 地表水换热盘管的换热量,应满足设计工况下系统的最大吸热量或释热量的需要。

    1 对地表水体的温度影响, 应限制在周平均最大温升≤1℃, 周平均最大温降≤2℃范围内;

    2 无进流和出流的地表水源不宜采用水源热泵系统; 对于江河水源热泵系统, 设计时应考虑江河的丰水、枯水季节的水位差, 并进行综合经济性比较;

    3 对于开式系统, 应注意各部分设备安装标高, 避免过高的水泵提升能耗或管道放空; 制冷机房宜设置于地下低于水面的位置. 以避免水泵提升耗功;无条件时, 可在低于水面的位置设换热器, 制冷机与换热器之间闭式循环;

    4 在冬季有冻结可能的地区,水源输送系统或地表水换热系统应有防冻措施;

    5 在夏季空调设计工况下,系统的设计供回水温差应≥5℃,水泵的输送能效比(EER)应≤0.0241;水泵宜采用变频调节;

    6 建筑物同时有空调冷负荷或生活热水需求时,宜选用具备热回收功能的水源热泵机组;

    7 地表水换热盘管设置处及供、回水管进入地表水源处应设明显标志。

7.3.3 设计地表水源热泵系统时,应对水源的水文状况进行勘察,取得以下资料:

    1 地表水水源性质、水面用途、深度、面积及其分布;

    2 不同深度的地表水水温、水位动态变化;

    3 水源的补给与排泄, 地表水流速和流量动态变化, 潮汐流向变化;

    4 地表水水质及其动态变化;

    5 季节性水位、水温动态变化;

    6 地表水利用现状;

    7 防洪设施的设置情况及对地表水取水的要求;

    8 地表水取水和回水的适宜地点及路线。

7.3.4 当地表水水质较好或水体深度、温度等不适宜采用闭式地表水换热系统、并经环境影响评估符合要求时, 宜采用开式地表水地源热泵系统, 直接从地表水体抽水和向地表水体排水; 开式系统的设计, 应遵循以下规定:

    1 开式地表水换热系统的取水口, 应选择水位较深、水质较好的位置, 同时应位于回水口的上游旦远离回水口, 避免取水与回水短路;取水方式可根据水体情况选用直接式、沉井式或船坞式等, 但取水口均应设置污物沉淀、过滤和保护装置, 取水口流速不宜大于1m/s;

    2 开式地表水换热系统应根据水质条件和水质分析结果采取相应的过滤、灭藻、防腐蚀等可靠的水处理措施, 同时选用适应水质条件的材质制造的冷剂-水换热器或中间水-水换热器, 并选择合适的换热器污垢系数; 经过处理后的排放水不应污染水体;

    3 开式地表水换热系统中间换热器宜选用板式换热器, 换热器地表水侧宜设反冲洗装置;

    4 开式地表水换热系统中间换热器选用板式换热器时, 设计接近温度 (进换热器的地表水温度与出换热器的 热泵侧循环水温度之差)不应大于2℃。中间换热器阻力宜为70~80kPa, 不应大于100kPa。

7.3.5 当地表水体环境保护要求较高或水质复杂,且水体面积较大、水位较深时,宜采用闭式地表水地源热泵系统,通过沉于地表水体的换热器同水体进行热量交换;闭式系统的设计,应遵循以下规定:

    1 闭式地捌换热系统由若干并联的地表水换热器单元(组〕与连接各地表水换热单元(组〕的环路分集水管、环路集管、供回水干管及循环水泵等组成。闭式地表水换热器单元的换热特性与规格应通过计算或试验确定。

    2 闭式地表水换热系统宜采用同程式, 每个环路集管内的换热环路数宜相同, 且宜并联连接; 环路集管布置与水体形状相适应, 供、回水管应分开布置。

    3 闭式地表水换热器选择计算时,水温差宜取下列数值:

    1)换热器出水温度与水体的温差: 夏季工况5~l0℃;冬季工况3~5℃;

    2)换热器进水温度: 夏季工况30~32℃; 冬季工况6~8℃。

    4 当地表水换热系统有低于0℃的可能性时, 应采取防冻措施。

    5 闭式地表水换热器底部河(湖)水面的距离不应小于3m。换热器单元间应保持一定的距离,供回水集管间距离不宜小于2m。地表水换热器应有固定措施, 以克服浮力, 避 免飘移。

    6 闭式地表水换热系统地表水换热器单元的阻力不应大于100kPa。环路集管比摩阻不大于100~150Pa/m,流速不宜大于1.5m/s。系统供回水管比摩阻不宜大于200Pa/m,流速不大于3.0m/s。

    7 闭式地表水换热器水下管道应采用化学稳定性好、耐腐蚀、比摩阻小、强度高的非金属管材与管件。所选用的管材应符合相关国家标准或行业标准。地表水换热艇设置处水体的静压应在换热盘管的承压范围内。

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