簡介:通過國稅局辦公大樓采用土壤源(垂直埋管)熱泵的空調(diào)設(shè)計，介紹土壤源熱泵的設(shè)計方法、施工工藝。同時根據(jù)該空調(diào)工程實際運行模式的參數(shù)測量、數(shù)據(jù)處理，得出土壤源(垂直埋管)熱泵是一種節(jié)能、環(huán)保的空調(diào)能源。關(guān)鍵字:土壤源熱泵，垂直埋管，節(jié)能

近年來隨著能源和環(huán)境的問題日益嚴重，在滿足人們健康、舒適要求的前提下，合理利用能源，保護環(huán)境，減少常規(guī)能源消耗、節(jié)約能源已成為暖通空調(diào)行業(yè)需要面對的一個重要課題。土壤源熱泵熱泵空調(diào)系統(tǒng)是通過吸收大地(包括土壤、井水、湖泊等)的冷熱量，冬季從大地吸收熱量，夏季從大地吸收冷量，再由熱泵機組向建筑物供冷供熱而實現(xiàn)節(jié)能，是一種利用可再生能源的高效節(jié)能、無污染的既可供暖又可制冷的新型空調(diào)系統(tǒng)。為了合理利用能源、減少常規(guī)能源消耗、節(jié)約能源，大力推廣這種新型節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)，對設(shè)計、施工運行指導，國家建設(shè)部相繼頒布了民用建筑及公共建筑節(jié)能設(shè)計標準，地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范。本文對寧波鄞州區(qū)國稅局土壤源(垂直埋管)熱泵空調(diào)設(shè)計、施工、調(diào)試及運行情況作了較詳細的論述，供同行借鑒參考。

一、 工程概況

寧波市鄞州區(qū)國稅局辦公樓坐落在風景優(yōu)美的寧波鄞州區(qū)鄞縣大道旁，它是一幢辦公性質(zhì)綜合樓。本建筑地上十九層，地下一層(主要為設(shè)備層及車庫)。其中一至三層主要功能區(qū)為大廳、納稅大廳、辦公室、餐廳、活動室，四至九層以及十一至十九層主要功能區(qū)為辦公室、會議室、多功能廳、招待所，十層為信息中心、辦公室，總建筑面積約為26000平方米，空調(diào)面積約為19000平方米。建筑高度為71.1米。

建筑外景

二、設(shè)計參數(shù)及空調(diào)冷熱負荷

1、室外計算參數(shù):(參見寧波地區(qū)氣象參數(shù))

2、室內(nèi)設(shè)計參數(shù):

3、本工程空調(diào)逐時冷負荷綜合大值:2400KW，空調(diào)總熱負荷:1600KW。

三、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

1、空調(diào)系統(tǒng)劃分

本工程空調(diào)系統(tǒng)由兩個系統(tǒng)組成:K---1 由五臺美國*的Waterfurce熱泵機組(每臺機組的制冷負荷為88Kw)，供十層、十五層、十四層局長辦公室、十八層、十九層使用，該系統(tǒng)主要是滿足十層計算機房、局長辦公室、接待、多功能廳等特殊的場所的用途。K---2 由兩臺意大利克萊門特熱泵機組(每臺機組的制冷負荷為968Kw)，供一至九層、十一至十三層、十六、十七層辦公使用。

2、空調(diào)系統(tǒng)主要設(shè)備選擇

選擇五臺 Waterfurce制冷量 Q=88Kw熱泵機組、兩臺制冷量 Q=968Kw意大利克萊門特熱泵機組。

五臺小機組，夏冬季的制冷、制熱轉(zhuǎn)換是通過機組內(nèi)置的電動四通換向閥轉(zhuǎn)換制冷劑的流向來達到制冷、制熱轉(zhuǎn)換。而兩臺大機組通過外面設(shè)置的十二個手動閥門切換冷凍、冷卻水來實現(xiàn)夏冬季制冷、制熱轉(zhuǎn)換。

3、空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計

(1)空調(diào)冷凍水系統(tǒng)采用一次泵變流量系統(tǒng)，管道附設(shè)采用豎向同程、水平同程。

(2)空調(diào)冷卻水系統(tǒng)采用一次泵定流量系統(tǒng)，管道附設(shè)采用十四個水平同程環(huán)路。

4、空調(diào)系統(tǒng)方式

(1)一~四層大廳、餐廳采用空調(diào)風柜加低速風道系統(tǒng)。

(2)辦公采用風機盤管加新風系統(tǒng)。

5、空調(diào)系統(tǒng)的自動控制:采用DDC控制系統(tǒng)。

四、室外垂直埋管換熱器設(shè)計

由于埋管換熱器中循環(huán)介質(zhì)與大地巖土間的換熱情況相當復雜，因此土壤源熱泵熱泵空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計難點主要集中在地下?lián)Q熱器的設(shè)計上。埋管形式、埋管或豎井的間距、埋深、管徑、循環(huán)介質(zhì)的流量等既是影響埋管換熱器與大地巖土間換熱的重要因素，又是構(gòu)成埋管換熱器具體形式的主要參數(shù)。此外，埋管地點的地質(zhì)狀況、氣候特征、建筑物的負荷變化狀況也都影響換熱器的換熱，其中地下巖土的熱物性對傳熱的能力影響很大。

由于設(shè)置室外垂直埋管換熱器的主要費用是鉆孔工程的費用,因此正確設(shè)計室外垂直埋管換熱器埋管的長度對于保證空調(diào)系統(tǒng)的效果和經(jīng)濟性十分重要。目前，國內(nèi)外已開發(fā)了一些地熱換熱器設(shè)計計算軟件，如:清華大學的DEST軟件 2003年，美國地源熱泵協(xié)會的GLHEPRO軟件 3.03版,可以避免在設(shè)計中盲目估算帶來的失誤。

在工程設(shè)計中，室外垂直埋管換熱器設(shè)計應(yīng)根據(jù)埋管建筑物的地質(zhì)勘察報告、氣候特征等資料采用有關(guān)設(shè)計計算軟件進行設(shè)計計算。

(一)本工程地質(zhì)勘察報告資料

1、建筑物土壤地質(zhì)資料

由本工程鉆孔堪察結(jié)果提供的資料，分析得出，土壤在0-70米深范圍內(nèi)大致可分為如下幾層:

2、大地熱工特性表

詳細準確的建筑地質(zhì)工程堪察資料是土壤源熱泵熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的重要依據(jù)。 在設(shè)計中應(yīng)注意地下巖土的溫度場變化有二個主要特性:一是達到一定深度后溫度基本上保持一個定值,這個值接近該地區(qū)的年平均氣溫(寧波地區(qū)年平均氣溫16.2度);二是在地表以下一定范圍內(nèi)溫度呈周期性變化,但波動幅度小于氣溫的波幅,而且存在時間上的延遲,隨著深度的增加波幅減小,延遲度增大。這二點都有利于熱泵系統(tǒng)工作能效比的提高。

(二)室外垂直埋管換熱器設(shè)計

1、可行性及經(jīng)濟性

應(yīng)根據(jù)巖土體地質(zhì)勘察結(jié)果評估土壤源(垂直埋管)熱泵系統(tǒng)實施的可行性及經(jīng)濟性。

根據(jù)建筑物室外總平面及實驗鉆孔情況，采用DN32,U型垂直埋管換熱器，在地埋管方案設(shè)計中經(jīng)過初步估算:鉆孔數(shù)300口，間距5米，埋深65米，總埋長度39000米，鉆孔施工費用140萬RMB。

因此，經(jīng)過比較分析:土壤源(垂直埋管)熱泵系統(tǒng)方案是可行的，且是較經(jīng)濟的。

2、建筑物室外各種管線附設(shè)情況

建筑物室外總平面中主要有排水管幾各中電纜管、深度在地下2m以上，埋管區(qū)域地埋管水平干管埋深在地下2.5m以下，同時預留了進出重型設(shè)備及車道位置。

3、地埋管材及管件的選用

設(shè)計中采用了化學穩(wěn)定性好、耐腐蝕、導熱系數(shù)大、流動阻力小的塑料管及管件，d32 3.0 0.5/PE80 1.25MPa。

4、傳熱介質(zhì)的選用

因?qū)幉ǖ貐^(qū)冬季室外氣溫較高，冬季凍土深度較淺，因此本工程設(shè)計中采用了水作為傳熱介質(zhì)。未考慮在地埋管循環(huán)水中添加防凍劑。但為了防止冷卻循環(huán)水管內(nèi)循環(huán)水在氣溫下結(jié)凍，采用感溫自控系統(tǒng)啟動循環(huán)泵。當系統(tǒng)循環(huán)回水溫低于4 ℃時，由自控系統(tǒng)啟動循環(huán)泵驅(qū)動循環(huán)水并且報警提示，可以有效的避免地埋管內(nèi)水結(jié)凍問題的出現(xiàn)。

5、土壤源熱泵系統(tǒng)總吸熱量與總釋放量相平衡的措施

在土壤源熱泵熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中，土壤源熱泵系統(tǒng)總吸熱量與總釋放量相平衡的措施對于保證大地巖土的熱穩(wěn)定性、土壤源熱泵系統(tǒng)的經(jīng)濟性及空調(diào)實際運行效果十分重要。

本工程經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較，設(shè)計中采用輔助冷卻源與地埋管換熱器并用的調(diào)峰形式。利用室外530m3消防噴泉水池輔助散熱來消除熱月峰值負荷。

6、鉆孔回填材料的選用

本工程鉆孔回填材料采用了原土回填。

7、土壤源熱泵系統(tǒng)地埋管水系統(tǒng)設(shè)計

設(shè)計采用了十四個水平同程環(huán)路與機房集水器及分水器相連。地埋管水系統(tǒng)采用一次泵定流量系統(tǒng)。

8、土壤源熱泵系統(tǒng)運行方式

(1)、5臺小熱泵機組夏季冷卻由室外噴泉水池散熱實現(xiàn)，冬季制熱熱源來自地埋管系統(tǒng)。

(2)、2臺大熱泵機組夏季冷卻由地埋管散熱實現(xiàn)，冬季制熱熱源來自地埋管系統(tǒng)。

(3)、5臺小機組，夏冬季的制冷、制熱轉(zhuǎn)換是通過機組內(nèi)置的電動四通換向閥轉(zhuǎn)換制冷劑的流向來達到制冷、制熱轉(zhuǎn)換。而2臺大機組通過外面設(shè)置的十二個手動閥門切換冷凍、冷卻水來實現(xiàn)夏冬季制冷、制熱轉(zhuǎn)換。

9、室外垂直埋管換熱器設(shè)計計算及調(diào)整后的主要數(shù)據(jù)

采用美國俄克拉荷馬州Oklahoma大學開發(fā)的GLHEPRO軟件程序進行計算。

室外垂直埋管材質(zhì)選擇:采用PE管U型單排管 d32 3.0 0.5/PE80 1.25MPa

(1)、井間距:5*5米

(2)、井徑:D110

(3)、井深:73米

(4)、打井數(shù)量:14組(每組約為26個)，總共370個、管徑D32

(5)、總埋管長度:54625米

(6)、指標:制冷44w/米, 制熱30w/米。

(7)、鉆孔回填材料:原土回填。

注:因室外總平面中有富裕的埋管區(qū)域，經(jīng)業(yè)主要求，為確保空調(diào)效果，總埋管長度及打井數(shù)量在設(shè)計計算的基礎(chǔ)上加大了15%。

五、室外垂直埋管系統(tǒng)主要施工工藝

1、采用的設(shè)備:

鉆機采用XY-1，XY-1B，往復式泥漿泵采用BW-250。

2、材質(zhì):采用PE管U型單排管 d32 3.0 0.5/PE80 1.25MPa

3、. 井下垂直PE管預制

(1)、預制程序

目測PE管的外觀質(zhì)量，查驗三證和理化報告，合格并簽證后方可預制。

(2) 、減少磨損

安裝單位按圖紙要求截取PE管所需長度并要求在此長度的地面上鋪上細砂，以減少管子與地面的磨損。

(3) 、熱熔焊接

該PE管采用熱熔連接。連接方法應(yīng)按熱熔承插連接和熱熔對口連接。熱熔機采用臺式和便攜式。具體工序要求:削平需焊的二管口工作面使其在同一工作面上，保證與管線垂直，并標出兩管連接軸線。加熱熔接溫度:承插式260℃±10℃;對接式200℃-210℃。焊接后焊接處強度應(yīng)大于管子本身強度。先焊好管線底部的“U”形彎。然后注水加壓至試驗壓力1.2Mpa,保持15分鐘，壓降小于0.001Mpa合格泄壓。保留管內(nèi)清水，焊好封頭。

(4) 、PE管下井頭部定位針制作

為了使PE管順利插入井底并定位，施工制作1.65m頭部帶箭頭的直徑16mm螺紋鋼，在距箭頭50cm位置焊一條“7”字形的15cm長，直徑10mm圓鋼，以利于放管和定位。1.5m長，直徑16mm螺紋鋼綁扎在PE管中間，帶箭狀的頭部伸出U形彎底部15cm。

(5) 、管口標記

若埋底不露管頭的還應(yīng)在PE管的悶蓋處扎一條紅色醒目的條帶以便挖土時尋找管頭，另一悶蓋處扎一條施工尼龍繩來控制落管的深度，控制管頭與地面的尺寸,要保證線的強度，以免斷線造成管子滑下而取不出管。

(6) 、管間距控制

一口井內(nèi)的兩條管子必須保持一定的間隙，應(yīng)用標準d32PE管制成圈套，用電纜扎帶以4m一檔扎緊。

4、放管監(jiān)控

(1) 、FTS搭接關(guān)系

FTS時距為零時，就說明本鉆井工作與其緊后放管工作之間的緊密銜接。因此安裝打完一口井時應(yīng)立即放管，停留時間越長，井下的擠壓現(xiàn)象越嚴重，管子也就越難放。

(2) 、嚴禁管道彎曲翅角

放管時必須多人合作，提起管子不得在地上拖拉 ，不應(yīng)該形成不自然的彎曲，更不允許角度產(chǎn)生，然后鉆桿套住直徑10mm圓鋼，利用鉆桿壓力將管子緩緩放下直到設(shè)計深度。

(3) 、定位控制

管子底部的螺紋鋼箭頭直插井底中心，因井下土質(zhì)較軟，管子會繼續(xù)下沉，為了控制落管尺寸，施工人員要拉住施工尼龍繩使管不再下滑，在達到尺寸要求后鎖定位置，迅速灌沙定位。在同一型號、同一場地的管子頂部尺寸要盡量保持一致。在放管和制作過程中嚴禁在地面上拖拉PE管，車輛進出時切勿碰撞滾壓PE管。管頭露出地面的勿用。

(4) 、回填材料

在上述放管工作完成后，應(yīng)立即向井內(nèi)回填材料，穩(wěn)定管子在井中的位置。不讓管在井中移動和沉浮。因為井中的泥漿比重很大，沙子不容易沉落，這時應(yīng)向井內(nèi)注入清水調(diào)稀泥漿，減小泥漿比重，使砂便于沉落井底。灌砂的深度應(yīng)是井深的50%-60%，其余部分自然會被泥石填充。

六、空調(diào)系統(tǒng)運行狀況及節(jié)能經(jīng)濟分析:

1、冬季調(diào)試記錄時間(2004-12---26)，正值寧波地區(qū)近年來的低氣溫-7℃。初始時，地源側(cè)出水溫度19℃，經(jīng)一天(24h)不間斷運行，熱泵機組熱水出水溫度在40-45℃間，地源側(cè)的出水溫度穩(wěn)定在11--13℃。室內(nèi)實測氣溫:20--22℃。

冬季運行了一個多月，每天地源側(cè)的初始時的出水溫度在18-19℃間，空調(diào)系統(tǒng)運行9h后，地源側(cè)的出水溫度在11--13℃間。

2、夏季運行記錄時間(2005-9---.8 pm4:30)，熱泵機組冷凍水進出水溫度在11.8/7.5℃間，冷卻水進出水溫度在27.2/32.8℃。室內(nèi)實測氣溫:24--26℃。

3、節(jié)能分析:冬季地源側(cè)的出水溫度穩(wěn)定在11--13℃，熱泵機組的能效比達到4.0以上，顯然，土壤源熱泵熱泵空調(diào)系統(tǒng)冬季供熱比空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)及燃氣鍋爐供熱要環(huán)保節(jié)能，不存在空氣源熱泵冬季需化霜、氣溫下供熱效果不理想的問題;夏季土壤源熱泵熱泵空調(diào)系統(tǒng)冷卻水進出水溫度在27.2/32.8℃，與常規(guī)空調(diào)冷水機組冷卻水進出水溫度在32/37℃相比，在滿負荷運行時，機組能耗要節(jié)約15%,在70%負荷運行時, 機組能耗要節(jié)約35%,在50%負荷運行時, 機組能耗要節(jié)約60%。

4、經(jīng)濟分析:本工程土壤源熱泵熱泵空調(diào)系統(tǒng)總投資960萬RMB.。其中:室外地埋管工程:168萬RMB，30元/米;工程單位造價:370元/平方米。2004年冬季及2005年夏季空調(diào)實際運行費用為:62萬RMB/年，26元/平方米;本工程若采用常規(guī)空調(diào)冷水機組 燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)，經(jīng)計算分析，空調(diào)系統(tǒng)總投資需860萬RMB，工程單位造價:330元/平方米，運行費用需100萬RMB/年，38元/平方米;本工程土壤源熱泵熱泵空調(diào)系統(tǒng)與常規(guī)空調(diào)冷水機組 燃氣鍋爐供熱相比較，總投資增加12%，100萬RMB;但是全年空調(diào)運行費用要節(jié)約38%，3年可回收成本。若業(yè)主不要求加大15%設(shè)計計算總埋管長度及打井數(shù)量，則2年可回收成本。

經(jīng)過2004年冬季及2005年夏季運行,空調(diào)效果理想,達到了設(shè)計及甲方使用要求,節(jié)能*。本工程獲2005年浙江省“錢江杯”獎，其中成功采用環(huán)保節(jié)能的土壤源熱泵熱泵空調(diào)系統(tǒng)是獲獎的重要因素。

七、結(jié)論:

1、本工程土壤源熱泵熱泵空調(diào)系統(tǒng)與常規(guī)空調(diào)冷水機組 燃氣鍋爐供熱相比較，總投資增加12%，全年空調(diào)運行費用要節(jié)約38%，3年可回收成本。

2、土壤源熱泵熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計難點主要集中在地下?lián)Q熱器的設(shè)計上。地下?lián)Q熱器的主要費用是鉆孔工程的費用，因此正確設(shè)計室外地下?lián)Q熱器對于保證空調(diào)系統(tǒng)的效果和經(jīng)濟性十分重要。

3、土壤源熱泵熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計要注意土壤源熱泵系統(tǒng)總吸熱量與總釋放量相平衡措施的采用，以防空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計失敗。

4、土壤源熱泵熱泵空調(diào)系統(tǒng)是應(yīng)大力推廣應(yīng)用的新型節(jié)能環(huán)保空調(diào)系統(tǒng)。

參 考 文 獻

1GB50019- 2003 采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范

2徐偉 等譯 《地源熱泵工程設(shè)計指南》

3陸耀慶，主編， 實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊

4清華大學 江億 等DEST軟件 2003年

5美國地源熱泵協(xié)會,GLHEPRO軟件:3.03版

6土壤換熱器設(shè)計換熱尺寸的影響因素 北京工業(yè)大學 于鳳菊等

7夏熱冬冷地區(qū)建筑節(jié)能技術(shù) 付祥釗主編

全自動野外地溫監(jiān)測系統(tǒng)

地源熱泵分布式溫度集中測控系統(tǒng)

礦井總線分散式溫度測量系統(tǒng)方案

礦井分散式垂直測溫系統(tǒng)

礦井測溫系統(tǒng)

TD-016C型 地源熱泵能耗監(jiān)控測溫系統(tǒng)

產(chǎn)品關(guān)鍵詞：地源熱泵測溫，地埋管測溫

此款系統(tǒng)專門為地源熱泵生產(chǎn)企業(yè)，新能源技術(shù)安裝公司，地熱井鉆探公司以及節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)等單位設(shè)計，通過連接我司單總線地熱電纜，以及單通道或多通道485接口采集器，可對接到貴司單位的軟件系統(tǒng)。歡迎各類單位以及經(jīng)銷商詳詢！此款設(shè)備支持貼牌，具體價格按量定制。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)【產(chǎn)品介紹】

    地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯,對建筑物進行供熱和供冷.在埋地管換熱器設(shè)計中,土壤的導熱系數(shù)是很重要的參數(shù).而對地溫進行長期可靠的監(jiān)測顯得特別重要。在現(xiàn)場實測土壤導熱系數(shù)時測試時間要足夠長,測試時工況穩(wěn)定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結(jié)果的準確性。因此地埋測溫電纜的設(shè)計顯得尤其重點。較傳統(tǒng)的測溫電纜設(shè)計方法，單總線測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環(huán)境影響、性價比高等優(yōu)點，目前已廣泛應(yīng)用于地埋管及地源熱泵系統(tǒng)進行地溫監(jiān)測，因可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

   采集服務(wù)器通過總線將現(xiàn)場與溫度采集模塊相連，溫度采集模塊通過單總線將各溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)發(fā)到總線上。每個采集模塊可以連接內(nèi)置1-60個溫度傳感器的測溫電纜相連。 本方案可以對大型試驗場進行溫度實時監(jiān)測，支持180口井或測溫電纜及1500點以上的觀測井溫度在線監(jiān)測。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)：

1. 地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析 

2. U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究 

3. U型管地源熱泵系統(tǒng)性能及地下溫度場的研究 

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究 

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究 

6. 埋地換熱器含水層內(nèi)傳熱的數(shù)值模擬與實驗研究，埋地換熱器含水層內(nèi)傳熱的數(shù)值模擬與實驗研究。

豎直地埋管地源熱泵溫度測量系統(tǒng)，主要是一套先進的基于現(xiàn)場總線和數(shù)字傳感器技術(shù)的在線監(jiān)測及分析系統(tǒng)。它能有對地源熱泵換熱井進行實時溫度監(jiān)測并保存數(shù)據(jù)，為優(yōu)化地源熱泵設(shè)計、探討地源熱泵的可持續(xù)運行具有參考價值。

二、RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)本系統(tǒng)的重要特點：

１．結(jié)構(gòu)簡單，一根總線可以掛接1-60根傳感器，總線采用三線制，所有的傳感器就燈泡一樣，可以直接掛在總線上．

２．總線距離長．采用強驅(qū)動模塊，普通線，可以輕松測量500米深井.

３．的深井土壤檢測傳感器，防護等級達到ＩＰ６８，可耐壓力高達5Mpa. 

４．定制的防水抗拉電纜，增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠特點總結(jié)：高性價格比，根據(jù)不同的需求，比你想象的*．

針對U型管口徑小的問題，本系統(tǒng)是傳統(tǒng)鉑電阻測溫系統(tǒng)理想的替代品. 可應(yīng)用于：

１.地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析 

2.U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究 

3. U型管地源熱泵系統(tǒng)性能及地下溫度場的研究 

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究 

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究 

6. 埋地換熱器含水層內(nèi)傳熱的數(shù)值模擬與實驗研究。

   本系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)：支持傳感器：18B20高精度深井水溫數(shù)字傳感器，測井深：1000米，傳感器耐壓能力：5Mpa ,配置設(shè)備：遠距離溫度采集模塊＋測井電纜＋傳感器，

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)功能： 

1、溫度在線監(jiān)測 

2、 報警功能 

3、 數(shù)據(jù)存儲 

4、定時保存設(shè)置

5、歷史數(shù)據(jù)報表打印 

6、歷史曲線查詢等功能。

【技術(shù)參數(shù)】

1、溫度測量范圍：-10℃ ～ +100℃

2、溫度精度： 正負0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分  辨 率： 0.1℃

4、采樣點數(shù)： 小于128

5、巡檢周期： 小于3s（可設(shè)置）

6、傳輸技術(shù)： RS485、RF(射頻技術(shù))、GPRS

7、測點線長： 小于350米

8、供電方式： AC220V /內(nèi)置鋰電池可供電1-3年 

9、工作溫度： -30℃ ～ +80℃

10、工作濕度： 小于90%RH

11、電纜防護等級：IP66

使用注意事項：

防水感溫電纜經(jīng)測試與檢測，具備一定的防水和耐水壓能力，使用時，請按以下方法操作與使用：
1． 使用時，建議將感溫電纜置于U形管內(nèi)以方便后期維護。
若置與U形管外，請小心操作，做好電纜防護，防止在安裝過程中電纜被劃傷，以保持電纜的耐水壓能力和使用壽命。
2. 電纜中不銹鋼體為傳感器所在位置，因溫度為緩慢變化量，正常使用時，請等待測物熱平衡后再進行測量。
3. 電纜采用三線制總線方式，紅色為電源正，建議電源為3-5V DC，黑色為電源負，蘭色為信號線。請嚴格按照此說明接線操作。
4. 系統(tǒng)理論上支持180個節(jié)點，實際使用應(yīng)該限制在150個節(jié)點以內(nèi)。
5.系統(tǒng)具備一定的糾錯能力，但總線不能短路。
6. 系統(tǒng)供電，當總線距離在200米以內(nèi)，則可以采用DC9V給現(xiàn)場模塊供電，當距離在500米之內(nèi)，可以采用DC12V給系統(tǒng)供電。

【北京鴻鷗成運儀器設(shè)備有限公司提供定制各個領(lǐng)域用的測溫線纜產(chǎn)品介紹】

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯,對建筑物進行供熱和供冷.在埋地管換熱器設(shè)計中,土壤的導熱系數(shù)是很重要的參數(shù).而對地溫進行長期可靠的監(jiān)測顯得特別重要。在現(xiàn)場實測土壤導熱系數(shù)時測試時間要足夠長,測試時工況穩(wěn)定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結(jié)果的準確性。因此地埋測溫電纜的設(shè)計顯得尤其重點。

   由北京鴻鷗成運儀器設(shè)備有限公司推出的地源熱泵溫度場測控系統(tǒng)，硬件采取先進的ARM技術(shù)；上位機軟件使用編程語言技術(shù)設(shè)計，富有人性、直觀明了；測溫傳感器直接封裝在電纜內(nèi)部，根據(jù)客戶距離進行封裝。目前該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于地源熱泵地埋管、地源熱泵溫度場檢測、地源熱泵地埋換熱井、地源熱泵豎井及地源熱泵溫度場系統(tǒng)進行地溫監(jiān)測，本系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

地源熱泵診斷中土壤溫度的監(jiān)測方法：
　　為了實現(xiàn)地源熱泵系統(tǒng)的診斷，必須首先制定保證系統(tǒng)正常運行的合理的標準。在系統(tǒng)的設(shè)計階段，地下土壤溫度的初始值是一個重要的依據(jù)參數(shù)，它也是在系統(tǒng)運行過程中可能產(chǎn)生變化的參數(shù)。如果在一個或幾個空調(diào)采暖周期（一般一個空調(diào)采暖周期為1年）后，系統(tǒng)的取熱和放熱嚴重不平衡，則這個初始溫度會有較大的變化，將會大大降低系統(tǒng)的運行效率。所以設(shè)計選用土壤溫度變化曲線作為診斷系統(tǒng)是否正常的標準。
　　首先對地源熱泵系統(tǒng)所控制的建筑物進行全年動態(tài)能耗分析，即輸入建筑物的條件，包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、圍護結(jié)構(gòu)材料和房間功能等條件，計算出該區(qū)域全年供暖、制冷的負荷，我們根據(jù)該負荷，選擇合適的系統(tǒng)配置，即地埋管數(shù)量以及必要的輔助冷熱源，并動態(tài)模擬計算地源熱泵植筋加固系統(tǒng)運行過程中土壤溫度的變化情況，得到初始土壤溫度標準曲線。采用滿足土壤溫度基本平衡要求的運行方案運行，同時系統(tǒng)實時監(jiān)測土壤溫度變化情況，即依靠埋置在地下的測溫傳感器監(jiān)測土壤的溫度，并且將測得的溫度傳遞給地源熱泵系統(tǒng)。

淺層地溫能監(jiān)測系統(tǒng)概況：

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯，對建筑物進行供熱和供冷，在埋地管換熱器設(shè)計中，土壤的導熱系數(shù)是很重要的參數(shù)，而對地溫進行長期可靠的監(jiān)測顯得特別重要。在現(xiàn)場實測土壤導熱系數(shù)時測試時間要足夠長，測試時工況穩(wěn)定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結(jié)果的準確性。因此地源熱泵地埋測溫電纜的設(shè)計顯得尤其重點。較傳統(tǒng)的地源熱泵測溫電纜設(shè)計方法，北京鴻鷗成運儀器設(shè)備有限公司研發(fā)的數(shù)字總線式測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環(huán)境影響、性價比高等優(yōu)點，目前已廣泛應(yīng)用于地埋管及地源熱泵系統(tǒng)進行地溫監(jiān)測，因可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

   為方便研究土壤、水質(zhì)等環(huán)境對空調(diào)換熱井能效等方面的可靠研究或溫度測量，目前地源熱泵地埋管測溫電纜對于地埋換熱井，有口徑小，深度較深等特點的測溫方式,如果測量地下120米的地源熱泵井，要放12路線PT100傳感器。12根測溫線纜若平均放置，即10米放一個探頭，則所需線材要1500米，在井上需配置一個至少12通道的巡檢儀，若需接入電腦進行溫度實時記錄，該巡檢儀要有RS232或RS485功能,根據(jù)以上成本估計，這口井進行地熱測溫至少成本在8000元，雖然選擇高精度的PT100可提高系統(tǒng)的測溫精度，但對模擬量數(shù)據(jù)采集，提供精度的有效辦法是提供儀器的AD轉(zhuǎn)換器的位數(shù)，即提供巡檢儀的測量精度，若能夠在長距離測溫的條件下進行多點測溫，能夠做到0.5度的精度，則是非常不容易。針對這一需求，北京鴻鷗成運儀器設(shè)備有限公司推出“數(shù)字總線式地源熱泵地埋管測溫電纜”及相應(yīng)系統(tǒng)。礦井深部地溫監(jiān)測，地源熱泵溫度監(jiān)測研究，地源熱泵溫度測量系統(tǒng)，淺層地熱測溫系統(tǒng)。

地源熱泵數(shù)字總線測溫線纜與傳統(tǒng)測溫電纜對比分析：
   傳統(tǒng)的溫度檢測以熱敏電阻、PT100或PT1000作為溫度敏感元件，因其是模擬量，要對溫度進行采集，若需較高精度，需要選擇12位或以上的AD轉(zhuǎn)換及信號處理電路，近距離時，其精度及可靠性受環(huán)境影響不大，但當大于30米距離傳輸時，宜采用三線制測方式，并需定期對溫度進行校正。當進行多點采集時，需每個測溫點放置一根電纜，因電阻作為模擬量及相互之間的干擾，其溫度測量的準確度、系統(tǒng)的精度差，會受環(huán)境及時間的影響較大。模塊量傳感器在工作過程中都是以模擬信號的形式存在，而檢測的環(huán)境往往存在電場、磁場等不確定因素，這些因素會對電信號產(chǎn)生較大的干擾，從而影響傳感器實際的測量精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，每年需要進行校準，因而它們的使用有很大的局限性。

    北京鴻鷗成運儀器設(shè)備有限公司研發(fā)的總線式數(shù)字溫度傳感器，具有防水、防腐蝕、抗拉、耐磨的特性，總線式數(shù)字溫度傳感器采用測溫芯片作為感應(yīng)元件，感應(yīng)元件位于傳感器頭部，傳感器的精度和穩(wěn)定性決定于美國進口測溫芯片的特性及精度級別，無需校正，因數(shù)據(jù)傳輸采用總線方式，總線電纜或傳感器外徑可做得很小，直徑不大于12mm,且線路長短不會對傳感器精度造成任何影響。這是傳統(tǒng)熱電阻測溫系統(tǒng)*的優(yōu)勢。所以數(shù)字總線式測溫電纜是地源熱泵地埋管管測溫、地溫能深井和地層溫度監(jiān)測理想的設(shè)備。數(shù)字總線式數(shù)據(jù)傳感器本身自帶12位高精度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和現(xiàn)場總線管理器，直接將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合遠距離傳輸?shù)臄?shù)字信號，而每個傳感器本身都有唯的識別ID，所以很多傳感器可以直接掛接在總線上，從而實現(xiàn)一根電纜檢測很多溫度點的功能。

地源熱泵大數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺建設(shè)

一、系統(tǒng)介紹

1、建設(shè)自動監(jiān)測監(jiān)測平臺，可監(jiān)測大樓內(nèi)室內(nèi)溫度；熱泵機組空調(diào)側(cè)和地源側(cè)溫度、

壓力、流量；系統(tǒng)空調(diào)側(cè)和地源側(cè)溫度、壓力、流量；熱泵機組和水泵的電壓、電流、功率、

電量等參數(shù)；地溫場的變化等，實現(xiàn)熱泵機組運行情況 24 小時實時監(jiān)測，異常情況預

警，做到真正的無人值守。可對熱泵系統(tǒng)的長期運行穩(wěn)定性、系統(tǒng)對地溫場的影響以及能效

比等進行綜合的科學評價，為進一步示范推廣與系統(tǒng)優(yōu)化的工作提供數(shù)據(jù)指導依據(jù)。

具體測量要求如下：

1）各熱泵機組實時運行情況；

2）室內(nèi)溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

3）室外環(huán)境溫度數(shù)據(jù)及變化曲線；

4）機房內(nèi)空調(diào)側(cè)出回水溫度、壓力、流量等監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

5）機房內(nèi)地埋管側(cè)出回水溫度、壓力、流量等監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

6）機房內(nèi)用電設(shè)備的電流、電壓、功率、電能等監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

7）地溫場內(nèi)不同深度的地溫監(jiān)測數(shù)據(jù)及變化曲線；

8）能耗綜合分析、系統(tǒng) COP 分析以及系統(tǒng)節(jié)能量的評價分析。

2、自動監(jiān)測平臺建成以后可以對已經(jīng)安裝自動監(jiān)測設(shè)備的地熱井實施自動監(jiān)測的數(shù)據(jù)分

析展示，可實現(xiàn)地熱井和回灌井的水位、水溫、流量實施傳輸分析，并可實現(xiàn)數(shù)據(jù)異常情況預

警，做到實時監(jiān)管，有地熱井運行的穩(wěn)定性。

1）開采水量及回水水量的流量監(jiān)測及變化曲線；

2）開采水溫及回水水溫的溫度監(jiān)測及變化曲線；

3）開采井井內(nèi)水位監(jiān)測及變化曲線；

推薦產(chǎn)品如下：

地源熱泵溫度監(jiān)控系統(tǒng)/地源熱泵測溫／多功能鉆孔成像分析儀／井下電視／鉆孔成像儀／地熱井鉆孔成像儀／井下鉆孔成像儀/數(shù)字超聲成像測井系統(tǒng)/多功能超聲成像測井系統(tǒng)/超聲成像測井系統(tǒng)/超聲成像測井儀/成像測井系統(tǒng)/多功能井下超聲成像測井儀/超聲成象測井資料分析系統(tǒng)/超聲成像

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地熱管理系統(tǒng)（geothermal management system）是為實現(xiàn)地熱資源的可持續(xù)開發(fā)而建立的管理系統(tǒng)。

我司深井地熱監(jiān)測產(chǎn)品系列介紹：

1.0-1000米單點溫度檢測（普通表和存儲表）／0-3000米單點溫度檢測（普通顯示，只能顯示溫度，沒有存儲分析軟件功能）

2.0-1000米淺層地溫能監(jiān)測/高精度遠程地溫監(jiān)測系統(tǒng)（采集器采用低功耗、攜帶方便；物聯(lián)網(wǎng)NB無線傳輸至WEB端B/S架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)；單總線結(jié)構(gòu)，可擴展256個點；進口18B20高精度傳感器，在10-85度范圍內(nèi)，精度在0.1-0.2度）

3. 4.0-10000米分布式多點深層地溫監(jiān)測（采用分布式光纖測溫系統(tǒng)細分兩大類：1.井筒測試 2.井壁測試）

4.0-2000米NB型液位／溫度一體式自動監(jiān)測系統(tǒng)（同時監(jiān)測溫度和液位兩個參數(shù)，MAX耐溫125攝氏度）

5.0-7000米全景型耐高溫測溫成像一體井下電視（同時監(jiān)測溫度和視頻圖片等）

6. 微功耗采集系統(tǒng)／遙控終端機——地熱資源監(jiān)測系統(tǒng)／地熱管理系統(tǒng)（可在換熱站同時監(jiān)測溫度／流量／水位／泵內(nèi)溫度／壓力／能耗等多參數(shù)內(nèi)容，可實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控，24小時無人值守）

有此類深井地溫項目，歡迎新老客戶朋友垂詢！北京鴻鷗成運儀器設(shè)備有限公司

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