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地表水源热泵系统数据 加太阳能

 天工杂谈 2015-03-25

如果一个大的河流或中等大小的池塘或湖泊是可用的,闭环管道系统可以被淹没。一些商业和机构建筑物有人工池塘为美观的原因,而这些可具有足够的表面面积和深度为完全浸渍的闭环热交换器。

淹没回路系统通常需要约300线性英尺每体系吨管道。根据池深池可支持地源热泵系统,从15到85吨英亩池塘水面面积。这个范围相当于500?3000平方英尺每个系统吨单位面积的要求。可接受的最低池塘深度淹没接地回路是10英尺。

混凝土锚用于固定管道线圈,防止其运动和保持线圈9到18英寸以上的池子地板,以允许水绕管道良好对流循环。它还建议在线圈被淹没至少6到8英尺池塘表面下方(图13),优选更深,为了保持在扩展干旱或其它低水条件下的时间足够热质量。

池塘循环是一种特殊的闭环系统。地热传递流体被泵只是作为一个闭环地面系统。第一成本经济学是非常有吸引力的,并且没有水生环境的影响。

混合型闭环地热系统

混合型闭环接地线与补充冷却池

池的循环,也可以用作杂交GHP(地热热泵)系统,其中一个附加的散热器是需要添加到系统的效率的一部分。(请注意,在理查德·斯托克顿学院案例研究的大专以上学历建议在将包括一个额外的散热片到它的系统,如果它被建今天!)

地源热泵系统的校舍在美国的南部地区可望拒绝显著更多的热量接地回路比他们从中一年的过程中提取。为了避免过热接地回路面积??,从而降低了系统的制冷效率,这种季节性不平衡可被容纳排热的辅助装置,例如一个水池。

研究在俄克拉何马州立大学的表明,它是建立人工池塘成本更低比安装冷却塔(见下文),特别是如果池塘是建立在学校财产和额外的土地没有用于池塘建设进行购买。

混合型地热采暖和制冷系统,冷却池

混合型地源热泵系统补充冷却池图

与冷却塔混合闭环接地

冷却塔是一种替代在一个人工的池塘不能为辅助散热建设情况要考虑。在这种类型的混合型GHP结构中,冷却塔可直接连接到接地回路,或者它可能需要一个隔离热交换器,取决于冷却塔的类型。

混合型地热采暖和制冷系统,冷却塔
混合型地源热泵系统补充冷却塔图

混合循环与太阳能集热器

对于地源热泵系统被设计为美国采暖负荷的寒冷天气部分可能是驱动接地回路的设计因素。在这样的情况下,补充一个地源热泵系统与太阳能集热会降低接地回路的要求尺寸,并通过提供显著较高建筑物循环温度比可以通过单独地热交换器来实现提高热泵的效率。在大多数情况下,太阳能收集器可直接连接到接地回路,如图所示。

液/液分离热交换器将然而需要,如果太阳能再循环回路需要一个不同水平的保护防冻液比接地回路或使用不同的防冻液添加剂。

太阳能集热器几乎总是使用丙二醇为防冻,防沸保护,而甲醇是首选防冻液添加剂封闭接地环路,在环境和健康法规允许其使用。

太阳能集热混合型地热系统
混合型地源热泵系统与太阳能辅助集热器热图

直接交换(DX)闭环系统

如上所述使用水或水的防冻剂溶液作为中间工作流体移动至热能地面(或水体)之间以及在建筑物的封闭接地回路,在每个热泵单元的液/制冷剂热交换器。

直接交换(DX)系统不使用一中间工作流体或热交换器。相反,DX系统采用的软铜管闭环地面和制冷剂之间直接传递热量 - 热泵的制冷剂回路是埋在地下的(见下图)。

通过消除中间热交换器中,制冷剂的温度是更接近地面的温度,这降低了热泵的所需的压缩比,降低其尺寸和能耗。也较短接地回路都可以使用,因为铜管是六(6)倍更有效的传递热量比常规闭环中使用的聚乙烯管; 铜的热导率是约19英制热量单位/平方。每壁厚英寸英尺 - HR-°F,而该HDPE管的仅为2.7 BTU /平方。FT-HR-°F每英寸。

DX接地回路可以安装在一个水平沟槽结构或垂直的U形管的配置,如下所示。卧式回路DX系统需要约350英尺每系统吨铜管,相对于每吨450至500英尺为聚乙烯接地环路。同样地,垂直DX系统只需要一个3英寸直径的孔,以120英尺每吨的深度,相对于4-至6-英寸直径孔的深度为200至300英尺每吨聚乙烯U型管中的常规纵向闭合回路。

水平地热直接交换系统图

地热垂直闭环系统钻孔

的DX地热泵只由两个制造商在北美,还提供通常是在2至5吨尺寸范围可用。迄今为止的DX源热泵只在住宅和小型商业应用,其中的鼓风机迫使空气通过制冷剂/空气热交换器和管道系统分配在整个建筑的加温或冷却的空气被安装。在较大的建筑物用的制冷剂/水热交换器被用来将热量传递到管道系统,该系统可以分发加温或冷却的水,以水力终端系统,诸如辐射楼板或风机盘管。

因为他们的长度较短,水平DX接地回路只需要大约500元每吨系统平方英尺的土地面积,比需要的常规水平闭环回路的1500到3000平方英尺相当少。垂直的DX循环,另一方面,至少需要相同的土地面积作为其常规的对应,或者甚至稍微更。垂直的DX钻孔应当隔开至少20英尺开以最小化地冻结的可能性,并在加热模式,在冷却模式中的土壤或过度升温和干燥屈曲。

从DX接地回路热可以烤细粒土,降低其热传导率,因此,系统的性能。DX接地回路执行在潮湿的沙土或沙床装置最好的。

由于DX接地回路是铜,它们受到腐蚀,在酸性土壤中,应安装在土壤5.5和10之间的pH值。

总结

低档地热技术是一种成本有效的,提供加热和冷却的环境友好的方法。已经被广泛接受了世界各地,这个技术的不断普及增长。

很显然,许多因素影响的最有效和具有成本效益地热系统的设计对于任何给定的应用程序。合理的设计要求使用经验丰富的专业人员熟悉所需的应用程序。钻井可以查看地热产业作为增长和扩张的机会,如果他们成为熟悉这个令人兴奋的领域。

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