武漢地區(qū)地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀及常見(jiàn)問(wèn)題探究
文章來(lái)源:地大熱能 發(fā)布作者: 發(fā)表時(shí)間:2024-09-04 09:46:43瀏覽次數(shù):590
武漢地區(qū)地?zé)豳Y源豐富,對(duì)武漢地區(qū)27個(gè)項(xiàng)目的地源熱泵實(shí)際運(yùn)行狀況進(jìn)行了能效測(cè)評(píng),27個(gè)項(xiàng)目中僅有6個(gè)為地下水源熱泵系統(tǒng),21個(gè)為地埋管地源熱泵系統(tǒng),占到了測(cè)評(píng)項(xiàng)目總數(shù)的78%,這表明近幾年在武漢地區(qū),受地質(zhì)、環(huán)境、政策等影響,豎直地埋管系統(tǒng)在地源熱泵系統(tǒng)中占主要地位。按照運(yùn)行狀況分,21個(gè)地埋管地源熱泵系統(tǒng)中10個(gè)為間歇運(yùn)行,主要為行政辦公和實(shí)驗(yàn)研發(fā)樓,剩余的11個(gè)連續(xù)運(yùn)行項(xiàng)目分別是住宅以及火車站房,受埋管面積、負(fù)荷特性、建設(shè)及使用對(duì)象等影響,在集中商業(yè)中較少采用地源熱泵系統(tǒng)。21個(gè)地埋管地源熱泵系統(tǒng)均配置了輔助散熱裝置,輔助形式包括冷卻塔、熱回收、湖水源等,采用冷卻塔進(jìn)行輔助冷卻的系統(tǒng)幾乎占到了100%,采用熱回收的復(fù)合式系統(tǒng)占到了項(xiàng)目總數(shù)的50%左右。
施工層面:同常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)相比,垂直埋管地源熱泵系統(tǒng)重點(diǎn)在于地埋管換熱器的實(shí)施,主要受場(chǎng)地條件、交叉施工、回填方式影響較大。例如:某項(xiàng)目在實(shí)施的過(guò)程中,由于部分埋管區(qū)域出現(xiàn)溶洞,平均鉆孔深度只有69米,達(dá)不到設(shè)計(jì)深度90米,為了保證地埋管換熱器總長(zhǎng)度不變,在其他非埋管區(qū)增加一部分鉆孔,實(shí)際上雖然換熱器總長(zhǎng)度未改變,因?yàn)椴煌疃鹊膿Q熱量不同,整體換熱量已達(dá)不到設(shè)計(jì)值。某項(xiàng)目由于地質(zhì)情況較為復(fù)雜,前期進(jìn)行施工組織時(shí)對(duì)地埋管換熱器鉆孔難度估算不足,換熱器施工工期拉長(zhǎng),為了確保整體工程按時(shí)完工,地下室結(jié)構(gòu)底板和位于結(jié)構(gòu)底板下的地埋管換熱器需要同時(shí)施工,造成了地埋換換熱器施工分區(qū)與設(shè)計(jì)分區(qū)不一致,地埋管二級(jí)分集水器側(cè)由設(shè)計(jì)階段的同程式系統(tǒng)變更為實(shí)施階段的異程式系統(tǒng),為了維持水力平衡,只能通過(guò)調(diào)整換熱器連接二級(jí)分集水器之間的水平埋管管徑,盡量使各環(huán)路之間的水力不平衡率控制在可調(diào)范圍類。
垂直埋管換熱器鉆孔回填方式主要有原漿回填、反漿回填和人工回填,其中反漿回填效果最好,但需使用專業(yè)設(shè)備,成本較高,施工過(guò)程中往往采用成本較低的原漿回填或操作簡(jiǎn)單的人工回填,在回填過(guò)程中易出現(xiàn)氣穴、堵塞等缺陷,造成回填密實(shí)度不佳。垂直埋管換熱器施工中常見(jiàn)的另一個(gè)問(wèn)題是埋管下井時(shí),換熱支管易出現(xiàn)互相纏繞,造成埋管間熱橋效應(yīng)增加,這種狀況在采用雙U型地埋管換熱器、鉆孔深度較深時(shí)尤為突出,常規(guī)的解決方法是設(shè)置分離定位管卡,工程中常用的管卡均采用內(nèi)支撐,這種管卡易形成橫向阻隔,后續(xù)回填中會(huì)有氣穴,增大了回填材料的熱阻,不利于換熱,在有些需要依靠機(jī)械頂壓下管的場(chǎng)合,由于內(nèi)支撐的存在,會(huì)造成無(wú)法頂壓下管的情況,施工時(shí)往往會(huì)取消設(shè)置管卡,優(yōu)先保證下管,此時(shí)換熱支管熱短路效應(yīng)會(huì)增大,為避免這種狀況,施工中可采用成本較高的外支撐型管卡,或采用其他人工隔離的方式使換熱支管處于分開(kāi)狀態(tài)。地埋管換熱器施工工藝復(fù)雜,工序繁多,任一環(huán)節(jié)過(guò)失均會(huì)對(duì)換熱量產(chǎn)生不利影響,在換熱器施工到一定數(shù)量后,應(yīng)選擇一部分實(shí)施完成的換熱器進(jìn)行換熱能力測(cè)試,以便后續(xù)復(fù)核或調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)或施工工藝,確保整體換熱量滿足設(shè)計(jì)要求。
相比于常規(guī)的空調(diào)系統(tǒng),地源熱泵系統(tǒng)技術(shù)難度高,系統(tǒng)復(fù)雜,施工工藝和運(yùn)維要求高,系統(tǒng)整體運(yùn)行狀態(tài)的好壞,跟前期勘察、設(shè)計(jì)、施工、后期運(yùn)營(yíng)各個(gè)階段息息相關(guān),應(yīng)建立一套地源熱泵系統(tǒng)全生命周期的系統(tǒng)管理體系,由專業(yè)隊(duì)伍把控系統(tǒng)從立項(xiàng)到運(yùn)營(yíng)的各個(gè)環(huán)節(jié),保障系統(tǒng)真正做到高效節(jié)能運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)降碳減排的目的。