Dettagli chiave di installazione per sistemi di pompe di calore geotermiche

La pianificazione scientifica e la costruzione precisa garantiscono un funzionamento ad alta efficienza

Con l'avanzare della strategia cinese del "doppio carbonio", i sistemi a pompa di calore geotermica (GSHP) stanno guadagnando popolarità nei settori residenziale, commerciale e industriale grazie alla loro efficienza energetica e ai benefici ambientali. Tuttavia, la qualità dell'installazione influisce direttamente sulle prestazioni, sulla durata e sull'affidabilità del sistema. Gli esperti del settore hanno riassunto i dettagli critici dell'installazione, basati su progetti reali, per orientare i professionisti.

I. Indagine preliminare e progettazione: soluzioni su misura per mitigare i rischi

1. Valutazione geologica e idrologica
   I sistemi GSHP richiedono fonti idriche sufficienti con una qualità dell'acqua qualificata (ad esempio, solidi sospesi ≤50 mg/L, contenuto di sedimenti ≤1/200.000). In caso di fonti idriche insufficienti, è possibile adottare sistemi ibridi (ad esempio, fonte idrica + torre di raffreddamento). Una scarsa qualità dell'acqua richiede apparecchiature di pretrattamento come filtri a sabbia o unità a osmosi inversa.
   Caso di studio: Un progetto nel nord del Paese non è riuscito a testare la durezza delle falde acquifere, causando gravi incrostazioni negli scambiatori di calore e un calo dell'efficienza del 30%. Le prestazioni sono state ripristinate dopo l'installazione di un addolcitore d'acqua.

2. Calcolo del carico e selezione dell'attrezzatura
   Calcoli accurati del carico di raffreddamento/riscaldamento in base alla tipologia di edificio (ad esempio, residenziale, hotel, fabbrica) sono essenziali per evitare il sovradimensionamento. Ad esempio, un progetto alberghiero con apparecchiature sovradimensionate ha comportato un consumo energetico superiore del 25% a causa di un funzionamento prolungato a bassa efficienza.

3. Pianificazione del layout del sistema
   La sala macchine deve essere situata vicino a pozzi d'acqua o campi di loop di terra per ridurre al minimo la lunghezza delle tubazioni. È necessario riservare uno spazio per la manutenzione (ad esempio, 1,2 m di spazio libero intorno all'unità host).

II. Installazione e costruzione: operazioni standardizzate per la garanzia della qualità

1. Installazione dello scambiatore di calore a circuito di terra

• Profondità e spaziatura dei fori di trivellazione: Si consigliano fori verticali a una profondità di 80-150 m con una spaziatura di 4-6 m per evitare interferenze termiche.

• Materiale di riempimento: La sabbia fine ad alta conduttività termica o materiali di riempimento specializzati migliorano l'efficienza del trasferimento di calore.

• Prova di pressione: Dopo l'installazione è necessario effettuare un test idrostatico da 0,8 MPa, mantenendo la pressione per 24 ore per garantire l'assenza di perdite.

2. Costruzione di pozzi d'acqua

• Profondità del pozzo e portata: I pozzi singoli hanno in genere una profondità compresa tra 80 e 150 m, con portate che soddisfano le richieste dell'unità ospitante (ad esempio, 0,5 m³/h per 10 kW di capacità di raffreddamento).

• Misure anti-insabbiamento: Installare trappole per sedimenti sul fondo del pozzo e filtri sulla testa del pozzo, con regolare pulizia delle pareti del pozzo.

3. Collegamento e isolamento dei tubi

• Saldatura e protezione dalla corrosione:I tubi in acciaio necessitano di un trattamento anticorrosione (ad esempio rivestimento epossidico) dopo la saldatura.

• Spessore dell'isolamento: Selezionare lo spessore dell'isolamento in base alla temperatura ambiente (ad esempio, isolamento in gomma-plastica ≥50 mm nelle regioni settentrionali).

4. Installazione di sistemi elettrici e di controllo

• Configurazione dell'alimentatore: Per le unità host ad alta potenza sono necessari cavi dedicati (ad esempio, cavi in ​​rame da 16 mm² per unità da 30 kW).

• Controllo intelligente: Installare sensori di temperatura/umidità, misuratori di portata e sistemi di monitoraggio remoto per l'ottimizzazione energetica.

III. Messa in servizio e accettazione: test rigorosi per la garanzia delle prestazioni

1. Lavaggio del sistema e scarico dell'aria
   Dopo l'installazione, i tubi devono essere lavati (portata ≥1,5 m/s) per rimuovere le impurità e l'aria deve essere espulsa tramite valvole di sfiato automatiche.

2. Test delle prestazioni

• Efficienza di riscaldamento/raffreddamento: Deve superare il 90% dei valori di progettazione (ad esempio, COP ≥4,0).

• Fluttuazione della temperatura dell'acqua: Deve essere controllato entro ±2℃ durante il funzionamento.

3. Criteri di accettazione
   Le ispezioni devono essere conformi a Codice tecnico per l'ingegneria dei sistemi di pompe di calore geotermiche (GB 50366-2005), incentrato sulla sigillatura delle tubazioni, sulla sicurezza elettrica e sui parametri di efficienza energetica.

IV. Tendenze future: intelligenza e integrazione

Con i progressi dell'IoT, i sistemi GSHP evolveranno verso un funzionamento intelligente + integrazione multi-energia. Ad esempio, gli algoritmi di intelligenza artificiale prevedono le variazioni di carico per regolare automaticamente la potenza in uscita dell'unità host o integrarsi con sistemi solari e di accumulo di energia per una maggiore efficienza.