地源热泵系统.docx

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地源热泵系统

地源热泵

A地源热泵系统

　地源热泵是利用浅层地能进行供热制冷的新型能源利用技术，是热泵的一种,热泵是利用卡诺循环和逆卡诺循环原理转移冷量和热量的设备.地源热泵通常是指能转移地下土壤中热量或者冷量到所需要的地方.通常热泵都是用来做为空调制冷或者采暖用的.地源热泵还利用了地下土壤巨大的蓄热蓄冷能力,冬季地源把热量从地下土壤中转移到建筑物内,夏季再把地下的冷量转移到建筑物内,一个年度形成一个冷热循环.

编辑本段地源热泵的由来

　　地源一词是从英文“ground　source”翻译而来，汉语的内涵则十分广泛，应包括所有地下资源的含义。

但在空调业内，目前仅指地壳表层（小于400米）范围内的低温热资源，它的热源主要来自太阳能，极少能量来自地球内部的地热能。

　　"地源热泵"的概念，最早于1912年由瑞士的专家提出，而该技术的提出始于英、美两国。

　　1946年美国在俄勒冈州的波兰特市中心区建成第一个地源热泵系统。

但是这种能源的利用方式没有引起当时社会各界的广泛注意，无论是在技术、理论上都没有太大的发展。

　　20世纪50年代，欧洲开始了研究地源热泵的第一次高潮，但由于当时的能源价格低，这种系统并不经济，因而未得到推广。

直到20世纪70年代初世界上出现了第一次能源危机，它才开始受到重视，许多公司开始了地源热泵的研究、生产和安装。

这一时期，欧洲建立了很多水平埋管式土壤源热泵，主要用于冬季供暖。

虽然欧洲是世界上发展地源热泵最成熟的地区，但是它也曾因为热泵专家不懂安装技术，安装工人又不懂热泵原理等因素，致使地源热泵的发展走了一段弯路。

　　随着科技的进步，关于能源消耗和环境污染的法律制订越来越严格，地源热泵的发展迎来了它的另一次高潮。

欧洲国家以瑞士、瑞典和奥地利等国家为代表，大力推广地源热泵供暖和制冷技术。

政府采取了相应的补贴政策和保护政策，使得地源热泵生产和使用范围迅速扩大。

上世纪80年代后期，地源热泵技术已经趋于成熟，更多的科学家致力于地下系统的研究，努力提高热吸收和热传导效率，同时越来越重视环境的影响问题。

地源热泵生产呈现逐年上升趋势，瑞士和瑞典的年递增率超过10％。

美国的地源热泵生产和推广速度很快，技术产生了飞速的发展，成为世界上地源热泵生产和使用的头号大国。

　　从地源热泵应用情况来看，北欧国家主要偏重于冬季采暖，而美国则注重冬夏联供。

由于美国的气候条件与中国很相似，因此研究美国的地源热泵应用情况，对我国地源热泵的发展有着借鉴意义。

编辑本段工作原理

　　制冷模式：

　　在制冷状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，使其进行汽-液转化的循环。

通过蒸发器内冷媒的蒸发将由风机盘管循环所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环同时再通过冷凝器内冷媒的冷凝，由水路循环将冷媒所携带的热量吸收，最终由水路循环转移至地水、地下水或土壤里。

在室内热量不断转移至地下的过程中，通过风机盘管，以13℃以下的冷风的形式为房间供冷。

　　供暖模式

地源热泵制热模式

　　在供暖状态下，压缩机对冷媒做功，并通过换向阀将冷媒流动方向换向。

由地下的水路循环吸收地表水、地下水或土壤里的热量，通过冷凝器内冷媒的蒸发，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蒸发器内冷媒的冷凝，由风机盘管循环将冷媒所携带的热量吸收。

在地下的热量不断转移至室内的过程中，以35℃以上热风的形

　　式向室内供暖。

　　地源热泵系统运行示意图：

地源热泵系统运行图

　　地源热泵优点：

　　高效节能，稳定可靠

　　地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定，土壤与空气温差一般为17度，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源，这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%～60%，因此要节能和节省运行费用40％－50％左右。

通常地源热泵消耗1KW的能量，用户可以得到5KW以上的热量或4KW以上冷量，所以我们将其称为节能型空调系统。

　　无环境污染

　　地源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40％以上，与电供暖相比，相当于减少70％以上，真正的实现了节能减排。

　　一机多用

　　地源热泵系统可供暖、制冷，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。

　　维护费用低

　　地源热泵系统运动部件要比常规系统少，因而减少维护，系统安装在室内，不暴露在风雨中，也可免遭损坏，更加可靠，延长寿命。

　　使用寿命长

　　地源热泵的地下埋管选用聚乙烯和聚丙烯塑料管，寿命可达50年。

　　要比普通空调高35年使用寿命。

　　节省空间

　　没有冷却塔、锅炉房和其它设备，省去了锅炉房，冷却塔占用的宝贵面积，产生附加经济效益，并改善了环境外部形象。

地源热泵系统的能量来源于自然能源。

它不向外界排放任何废气、废水、废渣、是一种理想的“绿色空调”。

被认为是目前可使用的对环境最友好和最有效的供热、供冷系统。

该系统无论严寒地区或热带地区均可应用。

可广阔应用在办公楼、宾馆、学校、宿舍、医院、饭店、商场、别墅、住宅等领域

B地源热泵简介

地源热泵概述

地源热泵是一种利用浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调设备。

地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现由低温位热能向高温位热能转移。

地能分别在冬季作为热泵供热的热源和夏季制冷的冷源，即在冬季，把地能中的热量取出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。

通常地源热泵消耗1kWh的能量，用户可以得到4kWh以上的热量或冷量。

冷热源

目前，地源热泵已成功利用地下水、江河湖水、水库水、海水、城市中水、工业尾水、坑道水等各类水资源以及土壤源作为水源热泵的冷热源：

形式

水源/地源热泵有开式和闭式两种。

　　开式系统：

是直接利用水源进行热量传递的热泵系统。

该系统需配备防砂堵，防结垢、水质净化等装置。

　　闭式系统：

　　是在深埋于地下的封闭塑料管内，注入防冻液，通过换热器与水或土壤交换能量的封闭系统。

闭式系统不受地下水位、水质等因素影响。

地源热泵

1、垂直埋管--深层土壤

　　垂直埋管可获取地下深层土壤的热量。

垂直埋管通常安装在地下50-150米深处，一组或多组管与热泵机组相连，封闭的塑料管内的防冻液将热能传送给热泵，然后由热泵转化为建筑物所需的暖气和热水。

垂直埋管是地源热泵系统的主要方式，得到各个国家的政府部门大力支持。

　　2、水平埋管--大地表层　在地下2米深处水平放置塑料管，塑料管内注满防冻的液体，并与热泵相连。

水平埋管占地面积大，土方开挖量大，而且地下换热器受地表气候变化的影响。

　　3、地表水

江、河、湖、海的水以及深井水统称地表水。

地源热泵可以从地表水中提取热量或冷量，达到制热或制冷的目的。

利用地表水的热泵系统造价低，运行效率高，但受地理位置（如江河湖海）和国家政策（如取深井水）的限制。

可再生性

地源热泵是一种利用地球所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖制冷空调系统，地源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。

地表土壤和水体是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳辐射能量，比人类每年利用的500倍还多（地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量）；它又是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散相对的平衡，地源热泵技术的成功使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为现实。

编辑本段高效节能

　　地源热泵机组利用土壤或水体温度冬季为12-22℃，温度比环境空气温度高，热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高；土壤或水体温度夏季为18-32℃，温度比环境空气温度低，制冷系统冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率大大提高，可以节约30--40%的供热制冷空调的运行费用，1KW的电能可以得到4KW以上的热量或5KW以上冷量。

　　与锅炉（电、燃料）供热系统相比，锅炉供热只能将90%以上的电能或70～90%的燃料内能为热量，供用户使用，因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省约二分之一的能量；由于地源热泵的热源温度全年较为稳定，一般为10～25℃，其制冷、制热系数可达3.5～4.4，与传统的空气源热泵相比，要高出40%左右，其运行费用为普通中央空调的50～60%。

因此，近十几年来，尤其是近五年来，地源热泵空调系统在北美如美国、加拿大及中、北欧如瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展，中国的地源热泵市场也日趋活跃，可以预计，该项技术将会成为21世纪最有效的供热和供冷空调技术。

　　表一：

　　地源热泵与其它加热方式相比的能源消耗情况比较：

表一

比较后可得出地源热泵是所有加热方式中最节约能源的。

　　表二：

地源热泵空调系统与传统的中央空调系统各方面的特点相比：

表二

地源热泵空调系统在各方面都比传统空调系统表现优秀。

　　表三：

300平米别墅，供暖季供暖和生活热水运行费用与其它供暖方式相比：

　　注：

表三研究对象为北京的一套高档别墅，面积为300平米，采用1台DL-A120机组，由达隆公司设计并完成施工安装。

各种价格参数取自市政府相关部门发布的《2004年度北京能源利用报告》，以及《2006年度北京能源利用报告》，2个年度的能源价格变动较大。

本表按用户每天运行15小时，一个采暖季计算。

表三

编辑本段优点

环境和经济效益显著

地源热泵

地源热泵机组运行时，不消耗水也不污染水，不需要锅炉，不需要冷却塔，也不需要堆放燃料废物的场地，环保效益显著。

地源热泵机组的电力消耗，与空气源热泵相比也可以减少40%以上；与电供暖相比可以减少70%以上，它的制热系统比燃气锅炉的效率平均提高近50%，比燃气锅炉的效率高出了75%。

一机多用，应用广泛

　　地源热泵系统可供暖、空调制冷，还可提供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统，特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物。

地源热泵有着明显的优点。

不仅节省了大量的能量，而且用一套设备可以同时满足供热、供冷、供生活用水的要求，减少了设备的初投资，地源热泵可应用于宾馆、居住小区、公寓、厂房、商场、办公楼、学校等建筑，小型的地源热泵更适合于别墅住宅的采暖、空调。

自动运行

　　地源热泵机组由于工况稳定，可以设计成简单的系统，部件较少，机组运行可靠，维护费用用低，自动控制程度高，使用寿命长。

无环境污染

　　地源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40%以上，与电供暖相比，相当于减少70%以上，真正的实现了节能减排节能减排是减少能源浪费和降低废气排放更多。

维护费用低

　　地源热泵系统运动部件要比常规系统少，因而减少维护，系统安装在室内，不暴露在风雨中，也可免遭损坏，更加可靠，延长寿命。

使用寿命长

　　地源热泵的地下埋管选用聚乙烯和聚丙烯塑料管，寿命可达50年,要比普通空调高35年使用寿命。

节省空间

　　没有冷却塔、锅炉房和其它设备，省去了锅炉房，冷却塔占用的宝贵面积，产生附加经济效益，并改善了环境外部形象。

　　地源热泵系统的能量来源于自然能源。

它不向外界排放任何废气、废水、废渣、是一种理想的“绿色空调”。

被认为是目前可使用的对环境最友好和最有效的供热、供冷系统。

该系统无论严寒地区或热带地区均可应用。

可广阔应用在办公楼、宾馆、学校、宿舍、医院、饭店、商场、别墅、住宅等领域。

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