浅谈地源热泵中央空调的运行和维保 附地源热泵的研究与应用现状.docx

浅谈地源热泵中央空调的运行和维保摘 要：地源热泵中央空调的运行管理不简单是开关机、抄参数这么简单。 要根据负荷情况，工况参数，环境情况等综合因素，做出合理的运行管理，合理 的运行管理能有效的起到节能降耗，提供并维持舒适环境，延长机组使用寿命等 诸多好处。与及时到位的维护保养同等重要。关键词：地源热泵；地埋管；运行及维保地源热泵是一种利用地下浅层地热资源（也称地能包括：地下水、土壤或地 表水等），即可供热又可制冷的高效节能空调系统。具有环保和经济效益显著、 用应广泛、维护费用低、使用寿命长、维持生态环境平衡、节省空间等诸多优点。 从1997年，中国科技部和美国能源部（DOE）签署了中美能效与可再生能源 合作议定书开始地源热泵项目的合作，到2006年国家建设部颁布地源热泵 系统工程技术规范国家标准；将沈阳作为地源热泵技术推广城市；建设部发布 文件“十一五”重点推广技术领域。作为新型高效的可再生能源技术的地源热 泵技术列入目录。通过近20年的发展，地源热泵中央空调在暖通空调中已占据 了相当大的份额，作为21世纪最有效、最有发展潜力的供热和制冷空调技术， 对于他的运行和维保管理亦将更为重要和突出，下面我浅谈一下以垂直式地源热 泵空调为例的运行及维保管理。垂直式地源热泵是通过垂直钻孔将闭合换热系统埋置在50-400米深的岩土 体与土壤进行冷热交换，此种系统适合于制冷供热面积较大的建筑物，周围有一 定的空地，如别墅和写字楼等。该系统初次投资较高，施工难度相对较大，但占 地面积较小。1地源热泵中央空调的运行管理地源热泵中央空调的运行管理不简单是开关机、抄参数这么简单。要根据负 荷情况，工况参数，环境情况等综合因素，做出合理的运行管理，合理的运行管 理能有效的起到节能降耗，提供并维持舒适环境，延长机组使用寿命等。与及时 到位的维护保养同等重要。（1）需要专业、专人管理：配置专业的运行值班人员，值班人员最好是从 空调安装调试阶段就介入进来，全面了解并掌握所管项目的空调情况，如管线布 局走向、阀门位置、机房主机的各项参数指标等。懂原理会操作，有能处理中央 空应急突发事件的能力。若不能前期介入，在机组投入运行之前，要对运行管 理人员做一次全面的理论及实践操作和注意事项的培训，并定期开展再培训工 作，（特别是运行人员更替时，要及时进行）达到温故知新的目的。防止运行管 理人员对机组不熟悉而出现责任事故。（2）制定完善的制度、标准和流程等：中央空调是楼宇中的大型运行设备, 其正常运行能为楼内工作人员提供一个舒适的工作环境，为此必须要有一系列的 相关制度标准和流程等来规范、约束或指导运行管理人员去落实工作，例如：满 液式地源热泵中央空调运行记录表、地源热泵中央空调巡视巡查制度及流 程、地源热泵中央空调运行管理规程、中央空调机房管理规定、地源热泵 中央空调维保操作规程、地源热泵中央空调应急突发事件处理预案等。光有 了完善的制度、标准和流程还是不够的，要求运行管理人员要熟练掌握，融会贯 通，熟练操作并落实到位。（3）定时巡视：根据地源热泵中央空调的实际情况，制定合理的巡视标准。 一般每小时对机房内的主机、使用侧和地源侧（以下称高低压侧）循环设备、高 低压侧补水系统等进行巡视巡查一次，按时巡查至关重要，能及时了解掌握整个 空调系统的运行情况，巡视时对所记录的各运行参数进行综合分析，并根据实时 工况需要进行合理调整，以达到节能运行的目的，同时便于发现问题及时处理， 将问题或事故消灭在萌芽状态，以减少不必要的麻烦与损失，切勿以抄表写记录 为目的而去巡视，以至于空调机组出现了故障仍未及时发现，而延误了最佳处理 时机，造成了更大的麻烦与损失。（4）巡视工作要全面到位：中央空调系统的每一个环节的巡视都很重要， 不要因为是一个小小的压力表、一个排气阀而去忽视。千里之堤毁于蚁穴。压力 表坏了就不能正确的读取和反映系统的实际压力，从而影响对系统的数据分析； 排气阀坏了导致系统内的气体排不出去造成气堵而影响机组运行。所以大到主 机，小到末端的一个排气阀，都要去巡视，只不过可以从巡视的频率周期上做好 区分。在巡视过程中要做到眼观六路耳听八方，例如：有无异常噪音、异味、异 常温升、跑冒滴漏等等，巡视人员要用心、细心、专心去巡视，说到底巡视人员 的责任心很重要，节能运行的程度、问题发现及时与否都与巡视人员的责任心息 息相关。2地源热泵中央空调的维保中央空调在运行过程中难免会出现这样或那样的故障，下面就地源热泵中央 空调所特有的地埋管管道破裂而跑水故障做一下分析处理：（1）换季模式转换水路切换时，高低压侧传压造成管道破裂：在机房内的 高低压侧水路切换的8个大阀门（4个常开4个常闭），当切换不到位时造成的 传压，此种现象较多出现在蝶阀当中，由于机房空间所限、设计或安装成本等因 素，很多项目采用了蝶阀作为水路系统的切换阀门。整改建议：1）若机房空间允许，将蝶阀更换为闸板阀，会相应避免或减少 此种现象。2）采用盲板取代当季转换需要关闭的4个阀门，用盲板封堵后会100% 避免传压泄漏的现象。3）定期更换新蝶阀，若没有空间更换闸阀，以定期更换 新阀门为宜，（一般三年或五到六个运行季进行更换为宜，使用越久老化越严重, 出现泄漏传压现象越频繁）并在转换时，将地源侧的分集水器上的总阀门关闭， 观察静压时和高压侧运行时的地源侧压力情况，确保不传压才能开启地源侧运 行。（2）高低压侧共用补水系统传压而引起的管道破裂：由于机房空间所限、 设计或安装成本等因素，很多项目采用高低侧压系统共用补水系统，当高低压两 侧间的转换阀门故障而发生传压时，高压瞬间压入低压侧造成管道破裂；另若自 动补水，自动控制失控时，补水不止，亦能造成管道破裂。建议高低压侧补水系 统分开，独立补水，高压侧使用软化水自动补水系统，低压侧采用高水箱静压补 水。高水箱静压补水箱的设立，应考虑到水箱的高度、容量、补水量等因素，考 虑到地源侧的运行压力为2Kg左右（不易超过3Kg）,水箱设立在机房以上5-6 米左右，容量5-6立方米，地埋管系统为闭式系统水量损失较少，且不受气候温 度的影响，一般恒定。建议在静压补水管道上安装水表一块，定时巡视查看水表 的流量数值，若出现突然补水量过大等异常现象，可推断为地埋管系统有泄漏， 应及时采取措施，防止事态扩大。（3）安装施工工艺不当造成的管道破裂：如：管道在铺设时回填护砂层时 夹杂了较大石块而压坏、焊接工艺不佳、管道在施工时造成硬伤未发现更换以及 材质问题、回填沙土沉降不均等造成接头开裂或破裂。以上情况为设计安装时期 出现的因素，只有在施工档期加以注意避免，在运行管理期不能避免，只能在后 期发生时补救。（4）地源侧循环泵的启动运行方式不同，亦能造成管道破裂：有的循环系 统循环泵在安装时采用“三角形”接法直接启动运行，由于地埋管系统相对较大， 水的惯性势能较大，从而对管道壁的冲击力也较大，最终在较为薄弱的环节部位 出现破裂而漏水。建议：改造为“星-三角”方式，星型低速启动，三角高速运行, 以减缓对管道壁的冲击力，从而降低跑水事故。（5）管道破裂的修复：不管是何种原因造成的管道破裂，当达到一定程度 时，都会影响空调机组的正常运行。一般在初次出现地埋管破裂的时候，会选择 将此破裂管井所在的支路上的分集水器上的阀门关闭，一般每一个门集水器支路 上约分配安装7-10 口地埋管井，随着关闭的分集水器支路越来越多，空调机组 的供暖制冷效果也越来越差，当关闭的支路地埋管井数量达到总设计的20%时, 将直接影响开机数量，且效果直线下降，当达到30%时机组将无法开机运行。那么势必要进行地埋管井的开挖检修，根据相关经验，地埋管破裂一般出现 在汇集横管（离路面约1.6米左右）或横管下1米的范围内，若漏水出现在绿化 带内，沿冒水处直接下挖一般就能直接找到管道破裂口，将破裂处做好修复处理 即可。若破裂漏水处在硬化路面上，则要探找，可以采用水钻钻探方法进行初步 确定，在开挖切割路面找出漏水口进行修复。若地埋管井的破裂口在较深的地方, 不便施工，可以采取单独将此管井封闭的方法，以便开启被关闭的此支路的其他 管井投入运行，因为在实际施工时，建设单位一般会考虑多于设计量而多打一部 分备用管井，来预防此种现象，但是在检修时要全力修复。在整体个检修过程中, 要严格按照相应规范的施工工艺进行施工，以完成开挖、管道修复、回填等施工, 防止再返工。以上观点难免有不当之处，请各位老师及同行提出批评指正。总之，细致的 运行管理和严谨的维护保养很是重要，是设备管理单位必须要做好的，随着设备 智能化，人性化的提高，我们所面临的问题，亦将有所改变或复杂，这也激励着 我们空调管理人员不断地探索与提高。地源热泵的研究与应用现状【摘要】本文主要针对地源热泵系统的原理和常用空调系统方案的介绍以 及加强地源热泵应用的策略进行简要分析，仅供参考。【关键词】地源热泵；工作原理；应用一、地源热泵系统的原理地源热泵是一项利用浅层地热能来进行制冷制热的新技术，热泵是利用逆卡 诺循环的原理转移冷热量的空调设施。地源热泵通常是将建筑物的热量或者冷量 暂时储存在到地下的土壤中，从而实现目标建筑物制冷或者采暖。地源热泵就是 利用地下土壤巨大的蓄冷、蓄热能力，夏季把目标建筑物的的冷量转移到地下土 壤中，冬季需要供暖时，再将夏季土壤中储存的热量取出供给建筑物，只是冬夏 两季工作的工况不同。1、制冷循环在制冷模式下，地源热泵机组的制冷剂在蒸发器中通过热交换器吸收目标建 筑物中的热量从而达到制冷的目的。蒸发器内制冷剂吸收热量之后变为低温低压 的气体进入压缩机，压缩机对制冷剂压缩做功之后变为高温高压的蒸汽，高温高 压的蒸汽进入冷凝器之后与地埋管换热器换热将热量转移到地下的土壤中，制冷 剂在流经膨胀阀后变为低温低压的湿蒸汽再进入蒸发器吸热，从而完成了制冷循 环。2、供暖循环在供暖模式下，地源热泵机组的制冷剂在冷凝器里放热，通过热交换器把热 量转移到目标建筑物的中从而达到供热的目的。蒸发器中的制冷剂与地埋管换热 器换热，将土壤中的热量吸收后变为低温低压的蒸汽，再进入压缩机中，压缩机 对其做功后变为高温高压的蒸汽，高温高压蒸汽再进入冷凝器进行放热，这部分 热量转移给目标建筑物从而实现供热的目的，制冷剂通过冷凝器后变为高温高压 的湿蒸汽，再通过膨胀阀后变为低温低压的湿蒸汽，然后进入蒸发器吸热，从而 完成了供热循环。二、常用空调系统方案的介绍1、其他能源如太阳能、水电等与地热源联合应用为了更好的利用能源，节约能源，保护环境，也有专家学者进行了其它能源 和地源热泵的联合应用方面的研究。太阳能辅助供暖的地源热泵的经济性进行了 分析。在冬季，我国北方地区土壤温度较低，并且以热负荷为主，如果采用地源 热泵供暖，则机组和换热器的前期投资比较高，连续运行的效率也较低，夏季运 行时机组容量过大，造成浪费。可以利用太阳能集热器作为辅助能源，白天时， 依靠地源热泵供暖，夜间利用太阳能集热器储存的热量，由地热和太阳能共同供 暖，这样的方案比单纯用地源热泵供暖更经济节能。2、风冷热泵空调系统风冷冷水热泵空调系统与水冷机组空调系统的区别在于冷凝器的冷却方式 不同，它是一种需消耗少量的电能，利用当地的室外环境，充分利用空气中的热 能资源来冷却的冷凝器。其通过风冷冷水热泵系统制取冷热水供给空调空间使用 的冷热量，比冷水机组节能。受自然条件的限制，尤其对于缺水地区，风冷冷水 热泵空调系统得到了普遍应用，它往往能取代传统的空调方式，并能取得良好的 制冷效果，风冷冷水热泵空调系统可以为用户进行夏季制冷和冬季采暖，冷暖两 用，应用比较广泛。3、地源热泵空调机组地源热泵在空调系统中应用广泛。首先，它是一种利用回热循环的空调系统, 它可以从建筑物内区回收热量用于外区，并且可以实现同时制冷和供热，从而使 系统内部实现能量平衡。其次，地源热泵可以减少冷却塔和加热设备的运行时间, 达到节能的目的。其中，水环热泵系统设备可以分散布置，一般不需要集中的制 冷机房和空调机房，节省了机房占地面积。在家用中央空调系统中，地源热泵的 优势是只需安装水管，管路简单、安装方便，运行费用低，可以节约大量能源， 是今后户式中央空调的发展趋势。地源热泵可以在冬季和夏季向用户单元提供制 冷与供热。在夏季，大多数地源热泵机组向用户提供冷量，热量通过冷凝器冷却 后，冷却水由冷却塔进行冷却，蒸发器中的冷冻水供入用户进行制冷，水环路温 度一般保持在32以下。在冬季，地源热泵供热时，由锅炉等加热设备进行加 热，水环路温度一般保持在16c以上。春秋两季地源热泵运转时，当用户有40% 的供冷和60%的供热时，地源热泵系统的冷热源供给将趋于平衡，无需开启加热 设备或冷却设备，系统水温可以保持在1632c间，为用户节约了大量电能。4、一户一机回灌式地源热泵当前，工程实践常用的地源热泵形式为一户一机回灌式地源热泵机组，该系 统原理如图1所示，地源热泵系统在制冷与热状态下，机组内的压缩机对冷媒做 功，并通过四通阀将冷媒流动方向换向。由室外地能换热系统通过地下埋管吸收 地下水或土壤里的热量，通过地源热泵机组系统内冷媒的蒸发，将水路循环中的 热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/室内热交换器内冷媒的冷凝, 由空气循环将冷媒所携带的热量吸收，由室内的风机盘管将冷媒的热量释放到房 间中。在地下的热量不断转移至室内的过程中，完成系统对家用中央空调的制冷 与供热。如果靠近地下水资源丰富的地区，也可以选用水井作为地能资源。三、加强地源热泵应用的策略政府加强节能环保意识，加大投入力度。政府的引导是地源热泵发展的根本 推动力，只有从政府层面强化节能意识，制定相关政策引导专业设计进入地源热 泵市场，从源头提高系统可靠性与节能性，才能确保我国地源热泵系统的正确市 场走向。明确国家各个部门职责划分，规范系统管理。加快研发适合我国地热能 特点的热泵产品，构建统一的地源热泵标准体系。包括法规、技术标准、成套的 技术等。开展对市场准入制度、工程质量验证与技术标准等前期研究工作，规范 地源热泵市场。建立数据库和信息系统，为地热能开发提供依据。科学调研，做好热能资源 勘察评价，包括强化动态监测，建立地源热泵后评估系统。开展地源热泵大规模 应用对岩土热平衡的影响等环境地质问题的评价研究，制定相关技术与政策管理 策略，减少资源浪费、环境污染。不断深化和总结经验，加强地热资源管理工作。政府部门应对开发应用地源 热泵企业的资质进行评定和认证，在设计、施工和监测部门建立专项资质管理制 度。加强可再生能源与建筑一体化的科研、开发和建设，加强示范项目管理，确 保效果。通过在不同城市地区建立的示范工程总结经验，促进这个产业能的有序 发展。通过政府调控，引导和拉动商业性投资、培育有良好资金基础、管理规范、 技术先进企业成为行业优秀带领者，做大做强地热资源产业。热泵应用企业加强科研投入，提高自主研发水平，配备专业的设计、施工队 伍，并且具备专业的技术，加强行业自律，促进行业健康发展。举办行业交流会 议，加强国内地源热泵企业与政府领导、专家学者之间对相关政策、热点话题、 关键技术及从业经验的深入交流学习，促进行业健康发展。积极探索地热能源开发方向，如对经济较不发达但地热能储藏丰富的我国西 部地区进行地热能源开发，探索清洁能源替代传统能源的同时实现经济效益，是 该技术的应用发展方向。另外我国夏热冬冷区气候带，居住建筑的热舒适度比北 方更低，地源热泵基本不受气候影响，适合开发利用地热资源。结束语地源热泵是一种新型的空调技术，它具有节约能源，供热效果好等等优点， 作为一门新兴的技术，它的发展和普及还需要我们研究人员和技术人员的不懈努 力。在不久的将来，随着我国经济的不断发展及技术水平的提高，它在我国一定 有广阔的发展前景。参考文献1武瞳，刘衽莹，董吉吉，方莹，刘益才.地源热泵的研究与应用现状J.制冷 技术,2014, 04： 71-75李高建，胡玉叶.地源热泵技术的研究与应用现状J,节能技术，2014, 02： 176-178.3李高建，胡玉叶，朱秀斌.地源热泵技术的研究与应用现状J.制冷与空调 （四川）,2014, 04： 105-1084刘建龙.地源热泵优化控制系统研究D,北方工业大学，2014.