¿Diseño y aplicación de bombas de calor geotérmicas?
El diseño y la aplicación de las bombas de calor geotérmicas se basan en la situación real. Cada detalle del plan está enfocado y puede desempeñar un papel en la resolución de problemas y garantizar la calidad en la construcción real. Zhongda Consulting le presentará el diseño y la aplicación de las bombas de calor geotérmicas.
El sistema de bomba de calor geotérmico es un sistema de calefacción y aire acondicionado que utiliza roca y suelo, agua subterránea o agua superficial como fuentes de calor a baja temperatura, y está compuesto por una unidad de bomba de calor geotérmica, una sistema de intercambio de energía geotérmica y un sistema constructivo. De acuerdo con las diferentes formas de sistemas de intercambio de energía geotérmica, los sistemas de bomba de calor de fuente terrestre se dividen en sistemas de bomba de calor de fuente subterránea de tubería subterránea, sistemas de bomba de calor de fuente subterránea de agua subterránea y sistemas de bomba de calor de fuente subterránea de agua superficial. La aplicación de la tecnología de bombas de calor geotérmicas en proyectos de calefacción y aire acondicionado ha atraído la atención de los departamentos nacionales pertinentes y el favor de los técnicos de ingeniería e investigación científica pertinentes debido a sus importantes efectos de ahorro de energía y protección del medio ambiente. Sistemas de aire acondicionado en China. El proyecto utiliza tecnología de bomba de calor de fuente terrestre.
1. Evaluación del estado de los recursos energéticos geotérmicos poco profundos
Lo primero que deben hacer los diseñadores es comprender el estado de los recursos energéticos geotérmicos poco profundos en el área de diseño. Para áreas con agua superficial, es necesario dominar la información relevante del área de agua, incluyendo: la naturaleza de la fuente de agua superficial, el uso de la superficie del agua, la profundidad, el área y los cambios dinámicos en la temperatura del agua superficial y el nivel del agua en diferentes; profundidades; cambios dinámicos en la velocidad y el flujo del agua superficial; calidad del agua superficial y sus cambios dinámicos; situación actual de utilización del agua superficial y rutas adecuadas para la toma y el retorno del agua superficial; Para áreas con recursos de agua subterránea, es necesario dominar: tipo de agua subterránea, litología del acuífero, distribución, profundidad y espesor de enterramiento, riqueza de agua y permeabilidad del acuífero, dirección de escorrentía del agua subterránea, velocidad y pendiente hidráulica, temperatura y distribución del agua subterránea, agua subterránea. los cambios dinámicos de la calidad del agua, el nivel del agua subterránea y las regulaciones locales relevantes, y bajo las condiciones de cumplir con las regulaciones relevantes, es necesario analizar y determinar si es adecuado utilizar un sistema de bomba de calor de fuente subterránea de agua subterránea.
Cuando hay una gran cantidad de espacio abierto disponible alrededor del edificio, es necesario dominar los datos geológicos de la zona, la estructura de la capa de roca y suelo y las propiedades físicas térmicas de la roca y. El cuerpo del suelo se puede obtener consultando manuales, muestreo o pruebas en el sitio, temperatura de la roca y del suelo, nivel estático del agua subterránea, temperatura del agua, calidad y distribución del agua, dirección y velocidad de escorrentía del agua subterránea, espesor de la capa de suelo congelado. Al analizar la estructura geológica, se determina si es adecuado utilizar un sistema de bomba de calor de fuente terrestre de tubería enterrada. Al analizar el plan, es necesario realizar una evaluación integral y una comparación de factores como el costo, los gastos operativos y si afectará o dañará los recursos de energía geotérmica poco profunda originales. Si afectará o dañará los recursos de energía geotérmica poco profunda originales. Incluso si las condiciones en otros aspectos son superiores, no se puede utilizar. Por lo tanto, los diseñadores no solo deben realizar una investigación cuidadosa, sino también realizar un análisis detallado, comunicarse plenamente con los contratistas y finalmente confirmar el plan.
2. Cálculo de carga del sistema de bomba de calor geotérmico.
Para el sistema de bomba de calor geotérmico, el cálculo de carga debe calcular la carga de refrigeración y calefacción del edificio durante todo el año, generalmente utilizando profesionales. El software de cálculo de carga generalmente tiene dos métodos de cálculo: uno es el método estático, que supone que el proceso de transferencia de calor es en estado estable; el otro es el método dinámico, que considera los efectos de retardo y atenuación del proceso de transferencia de calor real; Al principio, debido al relativo atraso y la falta de computadoras, solo se podían usar métodos estáticos para los cálculos. Sin embargo, con el rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología en la actualidad, los métodos de cálculo dinámicos se pueden implementar muy bien. Ahora el método dinámico se utiliza básicamente para el cálculo de la carga.
Después de calcular las cargas de refrigeración y calefacción, debido a la inconsistencia de las cargas de refrigeración y calefacción, es necesario considerar diferentes soluciones para determinar la capacidad instalada. Por lo general, la carga de calefacción en invierno es menor que la carga de refrigeración en verano, por lo que suele ser necesario elegir otras fuentes de frío y calor como complemento al sistema de bomba de calor geotérmico para lograr un equilibrio mutuo de frío y calor. Por lo tanto, para los edificios que sólo están diseñados para calefacción en invierno pero no para refrigeración en verano (principalmente edificios residenciales), el sistema de bomba de calor geotérmica no se puede utilizar, de lo contrario, se producirá el consumo de energía geotérmica superficial y se reducirá la calidad de la energía. y, en última instancia, reducir el sistema de bomba de calor de fuente terrestre. El sistema de bomba de calor falló.
3. Diseño del sistema de bomba de calor geotérmica
3.1 Sistema de bomba de calor geotérmica de agua superficial
Agua superficial que se puede utilizar como fuente de frío y calor para Un sistema de aire acondicionado con bomba de calor geotérmica incluye: agua de lago, agua de río, agua de mar y aguas residuales. Las bombas de calor de fuentes de agua superficiales son universales en varias zonas climáticas típicas de mi país; con respecto al diseño de sistemas de bombas de calor de fuentes de agua superficiales, existen ciertas particularidades en el diseño de diversas fuentes de agua. En el caso del agua de mar, debido a la diferente calidad del agua en cada zona del mar, los dispositivos y tuberías de intercambio de calor utilizados son diferentes. Además, existen algunos casos de diseño para aguas especiales, como agua recuperada y agua de túneles de minas de carbón, que deben analizarse en detalle.
3.2 Sistema de bomba de calor de fuente subterránea de agua subterránea
El diseño del sistema de bomba de calor de fuente subterránea de agua subterránea se basa en las condiciones de calidad del agua subterránea en cada región. Si las condiciones de calidad del agua son buenas, se puede utilizar un sistema de circuito abierto; si las condiciones de calidad del agua no son muy buenas, se puede utilizar un sistema de circuito cerrado, es decir, se utiliza un intercambiador de calor de placas para separar el agua subterránea y la circulante. agua que pasa a través de la bomba de calor para evitar que el agua subterránea ingrese al agua. El impacto del lodo, la arena y las impurezas corrosivas en la unidad de la bomba de calor.
3.3 Sistema de bomba de calor de fuente terrestre de tubería subterránea
El diseño del sistema de bomba de calor de fuente terrestre de tubería subterránea, de acuerdo con las diferentes condiciones geológicas, el método de colocación de tuberías subterráneas se puede dividir en horizontal Tuberías enterradas, tuberías enterradas verticales y tuberías enterradas en espiral. Las tuberías enterradas horizontales se dividen en tuberías enterradas monocapa y multicapa, en serie y en paralelo. Las tuberías enterradas verticales pueden utilizar tuberías en U simples o tuberías en U dobles según las condiciones geológicas.
4. Cuestiones a las que se debe prestar atención en el diseño
En términos de utilización del agua de mar, utilizar agua de mar como fuente de frío y calor indirectamente no causará daños al medio ambiente, pero sí causará daños al sistema donde está ubicado el sistema. Queda por estudiar si la liberación de calor y la extracción de calor del sistema de bomba de calor en áreas marinas cercanas tendrán ciertos impactos y daños en la vida marina. A través del análisis del impacto del sistema de bomba de calor en el medio ambiente, el efecto de utilización del agua del río no es muy satisfactorio. Todavía existen impactos y controversias en términos de protección ambiental y equilibrio ecológico. El concepto de diseño de la bomba de calor aún está por estudiarse. El impacto sobre el equilibrio ecológico del lago aún está por estudiarse. El sistema de bomba de calor de aguas residuales tiene poco impacto en el medio ambiente y merece una fuerte recomendación y aplicación. Sin embargo, debido a la diferente calidad de las aguas residuales, todavía existen especificidades técnicas y se requieren consideraciones y tratamientos especiales durante el diseño.
En términos de diseño de agua subterránea, en teoría, después del bombeo, el agua subterránea se puede recargar completamente al mismo acuífero mediante el intercambio de energía de la unidad de bomba de calor de fuente terrestre. Muchas experiencias de ingeniería exitosas también lo han confirmado. pero en proyectos reales También hay muchos proyectos que no cumplen con todos los requisitos de recarga o no realizan ninguna recarga. Al diseñar y construir pozos de fuentes de calor, se deben reservar pozos de observación o pozos de observación, y los instrumentos de medición para el bombeo de agua y los pozos de recarga al mismo tiempo para fortalecer la protección de las aguas subterráneas, algunas ciudades pueden medir la cantidad de agua bombeada. y recarga sobre la base de los métodos de monitoreo anteriores. El monitoreo en línea de las aguas subterráneas y la calidad del agua conduce a una ingesta razonable de agua para los sistemas de bombas de calor de fuentes subterráneas y evita daños y contaminación a las aguas subterráneas. Al mismo tiempo, la tecnología de recarga también necesita un mayor desarrollo. y mejora.
En el diseño del sistema de bomba de calor de fuente terrestre de tubería subterránea, los requisitos previos para la implementación del sistema de bomba de calor de fuente terrestre son diferentes, sin embargo, las condiciones geológicas en cada lugar son diferentes, por lo que es mejor. realizar pruebas de muestreo in situ en el área para dominar la información de datos y hacer que el diseño cumpla con los requisitos de uso. Aunque puede cumplir con los requisitos durante la etapa de operación de prueba, puede fallar gradualmente a largo plazo y no cumplir con el concepto de diseño de la bomba de calor geotérmica. Para su aplicación en edificios residenciales, a menos que sea una comunidad de alto nivel donde se diseñen sistemas de aire acondicionado y calefacción y se utilicen otras fuentes de energía para equilibrar el frío y el calor, las áreas residenciales con solo calefacción generalmente no son adecuadas para su uso.
5. Conclusión
En los últimos años, los recursos de agua subterránea de mi país se han vuelto cada vez más tensos y los niveles de agua subterránea han seguido disminuyendo en algunas áreas, provocando peligros como hundimientos y grietas del suelo. Algunas ciudades y zonas rurales del sur están experimentando ahora estrés hídrico. La escasez de recursos hídricos no solo trae grandes inconvenientes a la vida diaria de las personas, sino que también se ha convertido en un factor importante que afecta el desarrollo económico y social de mi país. Este es también el entorno en el que la tecnología de bombas de calor geotérmicas puede promoverse y aplicarse ampliamente en mi país. país. Este artículo analiza en profundidad algunas cuestiones relacionadas con su desarrollo y aplicación:
La visión de la energía geotérmica poco profunda es unilateral e incompleta. El concepto de diseño real del sistema de bomba de calor geotérmico no lo es. utilizarla como fuente de calor como portador de energía; la determinación del plan requiere una consideración exhaustiva de los recursos, la economía, el medio ambiente y otros factores; el microambiente de agua de mar necesita más estudios; aguas residuales y algunas aguas especiales. Vale la pena recomendar la aplicación, pero el proyecto no es universal y requiere consideración y procesamiento especiales. Cuando se utilizan aguas subterráneas, se debe prestar atención al impacto sobre el medio ambiente y se debe garantizar la recarga. Es necesario seguir desarrollando y mejorando la tecnología de recarga. El diseño del sistema de bomba de calor de fuente terrestre de tubería subterránea es relativamente maduro, pero para uso en edificios residenciales, a menos que esté diseñado en comunidades de alto nivel donde los sistemas de aire acondicionado y calefacción se diseñan al mismo tiempo y el frío y el calor están equilibrados. , las zonas residenciales generales que sólo cuentan con calefacción no son adecuadas para su uso.
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