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深蓝公司研制成功超低温单元式地源热泵 |
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| http://cn.newmaker.com
1/15/2007 12:44:00 PM
佳工机电网
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日前，一种专为低温热源开发利用的、无防冻剂、临界超低温型单元式地源热泵机组在深蓝公司研制成功。它可以利用3℃以下的低温热源水，在不添加防冻剂的情况下，将低温热源利用至接近冰点的临界点，最大限度的摄取低温热源中所蕴含的热资源。使江河、湖泊、海水、生活污水、中水、浅层土壤源的开发利用变得更安全可行、更经济。由于不加防冻剂，使应用系统大为简化，运行管理更方便，投资和运行成本大幅降低。
“深蓝”无防冻剂、临界超低温型单元式地源热泵采用了深蓝公司的自动单向储液装置、专用双向节流装置、特种多头螺旋换热器、专用智能自动控制装置等多项专利专有技术。解决了精确控制、低温换热、防冻抗冻、制冷剂的自动调配等主要技术障碍。可广泛运用于土壤源、江河源、湖水源、海水源、污水源热泵空调系统。
土壤源热泵
土壤源热泵中央空调系统采用的是地下埋管法，由于成本和施工方便等方面的原因，土壤源热泵地埋换热管均为塑料管，如PE管，管径为D25～D32mm，埋管外壁与地下岩土体直接接触，管内充满用于传递热量的热源水，热源水在管内循环流动，通过管壁与土壤进行换热。
冬天，热泵制热系统在热源水中吸收热量，通过热泵的泵升后，输出高温的空调热水，同时，热源水被吸收了热量后温度降低，低温的热源水被输送到地埋管换热系统，与大地换热并吸入大地的热量后，温度升高，再次被送入热泵系统，周而复始，维持热泵制热系统的供热循环。
由于塑料管的导热性能较差，其导热系数仅为铜的1/1000，同时，岩土体的导热系数也非常低，这也是无需采用高导热性能金属管的主要原因。就像传递电流必须有一定的电压差一样，热量传递也必须维持一定的温度差。因此，要维持一定的换热量和经济的热流密度，地埋管内、外侧必须有较大的换热温差，由于管外土壤的温度是相对恒定的，要增大传热温差，只能降低管内热源水的温度。因此，常规的土壤源热泵冬季的热源水温度是非常低的，按照国标GB/T19409-2003《水源热泵机组》的规定，土壤源热泵进入热泵机组的热源水温度为0℃，热源水被机组吸热后，出水温度为-3℃～-4℃左右，再送至地下埋管，向大地吸热，使其温度再回升至0℃。热泵机组要向0℃～-4℃的水中吸热，机组的蒸发温度就需要更低，通常蒸发温度在-6℃～-8℃。由于热源水温度<0℃，必须在热源水中添加防冻剂，防止热源水冻结，水体在冻结时，体积会膨胀，其膨胀力巨大，会胀裂换热管，使空调机组报废。而常用防冻剂价格极高，使防冻剂的投资较大。由于单元式地源热泵系统中，输往所有空调末端设备的均为热源水，系统水容积非常大，其防冻剂的投资会更大，由于管道内热源水温度<0℃，使其保温投资也大幅增加。
所以，低温型土壤源热泵通常不适用于单元式地源热泵机组。
目前，为了简化系统设计，降低运行维护成本，提高系统效率，通常采用适当增加地埋管长度，使热源水出水温度维持在4～6℃左右(但出水温度也不宜过高，否则，地埋管投资会过大)，系统不用添加防冻剂，但要求热泵机组必须能适应低水温的运行条件。
深蓝超低温型单元式地源热泵机组的开发成功，使得单元式地源热泵机组也能适用于土壤源热泵空调系统，并能充分发挥单元式机组的一切优势，如：高能效比、两管制代替四管制的效能、随时可选择制冷或制热、分户计量便捷、无需机房、无需运行值班人员、工程可分期投资、系统能量调节范围大、相对故障率低、个别机组出现故障不影响整个中央空调系统的运行等等。
江河源热泵
江河源热泵是地源热泵应用系统的一个重要分支，中国各类江河众多、在人们注重其水利资源时，不应忽略其热资源的开发。目前，各地政府正大力推广江河源热泵，重庆市政府大力推举两江（长江、嘉陵江）源热泵，雅安市力推青依江源热泵，使江河源热泵进入了良好的发展时机。
但是，江河源热泵的应用也存在着技术上和经济性方面的问题。首先，江河冬季水温很低，如重庆的嘉陵江和长江，冬季1月份平均水温7.1℃，最低温度6℃左右。四川雅安的青依江，冬季1月份平均水温6.9℃，最低温度5.8℃左右。由于江河水通常较混浊，不能直接引入空调系统利用，必须采用间接换热的方式，通过板式换热器等间接换热后的二次封闭循环水才能进入机组。而所有的换热，必然带来热势能损失及温差损失，如5.8℃的江水，间接换热后，仅为3.8～4.3℃，必须采用超低温型的机组才能进行利用。
深蓝超低温型单元式地源热泵机组的开发成功，使得单元式地源热泵机组也能适用于江河源热泵空调系统，并能充分发挥单元式机组的一切优势。
湖水源热泵
湖泊也是良好的自然热资源库。但是，由于湖水为静止状态，冬季温度较低时，湖面甚至会结冰。这时，可以利用水的特殊的物理特性：水在4℃时，密度最大，当湖水平均温度<4℃时，4℃的水因密度最大而沉至水底，因此，只要是具有一定深度的湖泊，即使湖面结冰，其湖底温度也能维持在4℃，这也是地球生物能维持生存的主要原因。即使在湖面结冰的情况下，太阳辐射也能透过冰层，对湖水进行加热；同时，湖底的土壤也会通过地热对湖水补热，因此，冬季湖底的水温总能维持在≥4℃的范围。
深蓝超低温型单元式地源热泵机组的开发成功，使得单元式地源热泵机组也能适用于湖水源热泵空调系统，并能充分发挥单元式机组的一切优势。
海水源热泵
中国海域辽阔，沿海均为经济发达地区，也是高耗能地区。但是，中国沿海冬季的海水温度较低，较难作为热源利用，加上海水的强腐蚀性，通常需要采用特殊耐腐蚀材料制成的换热器进行间接换热后再利用，使海水可利用温差更小。但海水热资源理论上是取之不尽用之不竭的，应该得到有效利用。
深蓝超低温型单元式地源热泵机组的开发成功，使得单元式地源热泵机组也能适用于海水源热泵空调系统，并能充分发挥单元式机组的一切优势。
污水源热泵
城市生活污水和中水，在冬季也蕴藏着巨大的热资源，但由于其冬季水温较低，使其利用比较困难。深蓝超低温型单元式地源热泵机组的开发成功，使得单元式地源热泵机组也能适用于污水源热泵空调系统，并能充分发挥单元式机组的一切优势。
目前，“深蓝”临界超低温型单元式地源热泵各项主要性能参数均已达到设计要求，正进行其他相关性能试验和严酷的可靠性试验，可望于2007年初投放市场。
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