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地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用原理簡介 

武漢地源熱泵安裝熱泵技術(shù)是在高位能的拖動下，將熱量從低位熱源流向高位熱源的技術(shù)。它可以把不能直接利用的低品位熱能(如空氣、土壤、水、太陽能、工業(yè)廢熱等)轉(zhuǎn)化為可利用的高位能，從而達到節(jié)約部分高位能(煤、石油、天然氣、電能等)的目的。利用低位能的熱泵技術(shù)可以節(jié)約燃料、合理利用能源、減輕環(huán)境污染，作為一條節(jié)能與環(huán)保并重的途徑。有研究表明，與區(qū)域鍋爐房的能耗比較，相同容量的熱泵站的能耗：用河水(5～6.6℃)作為低位熱源時，年節(jié)煤率為12.68～14.08%；用海水(12～13.6℃)作為低位熱源時，年節(jié)煤率為21.59～39.98%；用工業(yè)廢水(18～20℃)作為低位熱源時，年節(jié)煤率為39～39.98%。熱泵的效率與建筑物室內(nèi)和室外環(huán)境的溫差有關(guān)，溫差越小，熱泵的效率越高。有研究表明，從熱泵機組冬季運行中除霜的角度來看，空氣源熱泵的使用不但與室外溫度有關(guān)，而且與室外大氣的相對濕度有密切關(guān)系，這大大限制了它的使用范圍。采用地源熱泵系統(tǒng)，由于土壤的溫度比室外空氣溫度更接近室內(nèi)的溫度，若設(shè)計合理，地源熱泵可以比空氣源熱泵具有更高的效率和更好的可靠性。此外，因為相同體積流量水的熱容是空氣的3500倍，水與制冷劑的換熱效果遠好于空氣與制冷劑的對流換熱，因此地源熱泵的換熱

武漢地源熱泵安裝盤管要比空氣源熱泵小得多且地源熱泵系統(tǒng)的構(gòu)件較少使其運行費用可以降低。地源熱泵工作原理  1 地源熱泵工作原理    地源熱泵則是利用水源熱泵的一種形式，它是利用水與地能（地下水、土壤或地表水）進行冷熱交換來作為水源熱泵的冷熱源，冬季把地能中的熱量“取”出來，供給室內(nèi)采暖，此時地能為“熱源”；夏季把室內(nèi)熱量取出來，釋放到地下水、土壤或地表水中，此時地能為“冷源”。地源熱泵供暖空調(diào)系統(tǒng)主要分三部分：室外地能換熱系統(tǒng)、水源熱泵機組和室內(nèi)采暖空調(diào)末端系統(tǒng)。其中水源熱泵機主要有兩種形式：水—水式或水—空氣式。三個系統(tǒng)之間靠水或空氣換熱介質(zhì)進行熱量的傳遞，水源熱泵與地能之間換熱介質(zhì)為水，與建筑物采暖空調(diào)末端換熱介質(zhì)可以是水或空氣

地源熱泵技術(shù)路線   

地源熱泵技術(shù)路線有以下兩種：土--氣型地源熱泵技術(shù)和水--水型地源熱泵技術(shù)    土--氣型地源熱泵技術(shù)以美國的技術(shù)為代表，水--水地源熱泵技術(shù)以北歐的技術(shù)為代表。二者的差別是：前者從淺層土壤或地下水中取熱或向其排熱，通過分散布置于各個房間的地源熱泵機組直接轉(zhuǎn)換成熱風(fēng)或冷風(fēng)為房間供暖或制冷。后者是從地下水中取熱或向其排熱，經(jīng)過熱泵機組轉(zhuǎn)換成熱水或冷水，然后再經(jīng)過布置在各個房間的風(fēng)機盤管轉(zhuǎn)換成熱風(fēng)或冷風(fēng)給房間供暖或制冷。由于美國的土--氣型地源熱泵技術(shù)，可以不用地下水，采用埋設(shè)垂直管、水平管或向地表水拋設(shè)管路等多種方式，直接從淺層土壤取效或向其排熱，不受地下水開采的限制，推廣的范圍更大、更靈活。地源分類   

地源按照室外換熱方式不同可分為三類：

(1)土壤埋管系統(tǒng)，

(2)地下水系統(tǒng)，

(3)地表水系統(tǒng)。  

根據(jù)循環(huán)水是否為密閉系統(tǒng)，地源又可分為閉環(huán)和開環(huán)系統(tǒng)。閉環(huán)系統(tǒng)如埋盤管方式 （垂直埋管或水平埋管），地表水安置換熱器方式。開環(huán)系統(tǒng)如抽取地下水或地表水方式。  此外，還有一種“直接膨脹式”，它不象上述系統(tǒng)那樣采用中間介質(zhì)水來傳遞熱量，而是直接將熱泵的一個換熱器（蒸發(fā)器）埋入地下進行換熱。地源熱泵系統(tǒng)的形式   

土-氣型地源熱泵系統(tǒng)按照室外換熱方式不同分，

主要有三類形式： 

1、地耦管系統(tǒng)  

該方案只需在建筑物的周邊空地、道路或停車場打一些地耦管孔，室外水系統(tǒng)注滿水后形成一個封閉的水循環(huán)，利用水的循環(huán)和地下土壤換熱，將能量在空調(diào)室內(nèi)和地下土壤之間進行轉(zhuǎn)換故該方案不需要直接抽取地下水，不會對本地區(qū)地下水的平衡和地下水的品質(zhì)造成任何影響，不會受到國家地下水資源政策的限制。 

2、地下水系統(tǒng)   

項目附近如果有可利用的地表水，水溫、水質(zhì)、水量符合使用要求，則可采用開式地表水（直接抽?。Q熱方式，即直接抽取地表水，將其通過板式換熱器與室內(nèi)水循環(huán)進行隔離換熱，可以避免對地表水的污染。此種換熱方式可以節(jié)省打井的施工費用，室外工程造價較低。

3、地表水系統(tǒng)   

項目附近如果有可利用的地表水，水溫、水質(zhì)、水量符合使用要求，則可采用拋放地耦管換熱方式，即將盤管放入河水（或湖水）中，盤管與室內(nèi)循環(huán)水換熱系統(tǒng)形成閉式系統(tǒng)。該方案不會影響熱泵機組的正常使用；另一方面也保證了河水（湖水）的水質(zhì)不受到任何影響，而且可以大大降低室外換熱系統(tǒng)的施工費用地源熱泵在回灌困難地區(qū)的應(yīng)用  北京市是偉大祖國的首都，為改善空氣環(huán)境、減少大氣污染，市委市政府早在2000年就提出了大氣污染治理規(guī)劃。在城區(qū)內(nèi)利用清潔能源取代燃煤鍋爐，禁止新建燃煤鍋爐。水源熱泵空調(diào)作為一種清潔、節(jié)能、環(huán)保新技術(shù)很快被人們認識和接受。但在水源熱泵系統(tǒng)的推廣應(yīng)用中，如何合理地抽取和回灌地下水是困惑用戶的首要問題。在水文地質(zhì)條件相對差的地區(qū)，回灌很難，出現(xiàn)了個別項目難以實現(xiàn)地下水的*回灌，系統(tǒng)運行不穩(wěn)定。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)正好彌補了水源熱泵系統(tǒng)的不足，它通過密閉的PE換熱管與地層進行熱交換，為熱泵提供冷熱源，不再需要提取和回灌地下水。它的成功應(yīng)用和示范，使在水文地質(zhì)條件較差的地區(qū)也能使用地能資源。本文將對比水源熱泵和地源熱泵系統(tǒng)，以及它們所適用的地質(zhì)條件和地區(qū)，并通過對朝陽區(qū)綠化局辦公樓地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的介紹，使大家對地源熱泵進一步了解。

一、地能熱泵系統(tǒng)的介紹

1.1地能概述       

人類賴以生存的地球蘊藏著豐富的各類礦產(chǎn)資源，同時它還是一個非常巨大的能量資源庫。以淺層地表為例，據(jù)調(diào)查地表以下5~10米的地層溫度就不隨室外大氣溫度的變化而變化，常年維持在15~17℃。這樣的溫度相對于北京等的北方城市，冬季它比大氣溫度（5~-15℃）高，是可利用的低品位熱源；夏季它比大氣溫度（25~40℃）低，是可利用的冷源。地能熱泵系統(tǒng)就是利用地層的冬暖夏涼的特性，通過提取和釋放地層中的熱量，實現(xiàn)冬季供暖和夏季制冷。冬季通過輸入1kW的電能，熱泵機組可吸收2.5~3kW的地能，為建筑物提供3.5~4kW的熱能；夏季通過輸入1kW的電能，能為建筑物提供3.5~4kW的冷能。而該項目技術(shù)成功的關(guān)鍵就在于如何從地層中提取和釋放熱能。      

水源熱泵和地源熱泵都屬于地能熱泵的范疇，不同之處就在于它們提取和釋放地能的方式不同。 1.2水源熱泵和地源熱泵 1.2.1水源熱泵系統(tǒng)      

水源熱泵是通過抽取與地層同溫度的地下水，機組與地下水換熱后，地下水通過回灌井回灌到地層中。根據(jù)系統(tǒng)負荷量及需水量的大小，地層的出水能力和回灌能力來設(shè)計抽水井和回灌井的數(shù)量。  抽灌井可為一抽一灌、一抽多灌或多抽多灌。 1.2.2地源熱泵系統(tǒng)  地源熱泵系統(tǒng)通過在密閉的換熱管里循環(huán)的循環(huán)液與地層之間進行熱量交換，冬季吸熱、夏季散熱。根據(jù)系統(tǒng)負荷量的大小，地層的導(dǎo)熱能力來設(shè)計換熱孔形式、數(shù)量和深度。

兩個系統(tǒng)對比

水源熱泵 

地源熱泵

相同之處 站房內(nèi)系統(tǒng)基本相同，都能同時具備供暖、制冷和制生活熱水的功能 不同之處  需要鉆鑿抽灌井  需要鉆鑿換熱孔  抽取、回灌地下水，作為熱交換的媒介 循環(huán)液在換熱管中密閉循環(huán)，不擾動地下水  機組進水溫度穩(wěn)定，與地層溫度相同冬季進水溫度為10~13℃，夏季進水溫 為17~20℃  水井需要定期維護  換熱孔不需要任何維護 

北京市水文地質(zhì)條件       

北京市水文地質(zhì)條件相對較好的地區(qū)主要分布在永定河古河道，潮白河古河道等，比較適合應(yīng)用水源熱泵的地區(qū)有：海淀區(qū)南部、石景山區(qū)、豐臺區(qū)、大興北部、城區(qū)、順義縣城東北部等部分地區(qū)。根據(jù)具體地點的水文地質(zhì)條件不同，其單井的抽水量和回灌量都有所不同。  基本上所有的地區(qū)都能使用地源熱泵，但平原區(qū)，如海淀北部、朝陽區(qū)、昌平區(qū)、順義南部、通縣、大興南部等地區(qū)，地層顆粒細換熱孔施工容易，成孔費用相對較低；山區(qū)及山前地區(qū)，由于地層為巖石地層或顆粒較大，鉆孔費用較高。三、地源熱泵案例        北京市朝陽區(qū)綠化局位于朝陽區(qū)紅領(lǐng)巾公園橋西北側(cè)，新辦公樓總建筑面積為4000m2，其中地上局部三層，地下一層。辦公樓于2003年初開始建設(shè)，由于距離城市熱源主干道較遠，如采用燃氣鍋爐或城市熱力供暖都需要投入很大的接口費用。因為紅領(lǐng)巾公園所處地區(qū)，地層顆粒較細，主要以粘土、粉細砂、粗砂和砂礫層為主，所以選用了地源熱泵系統(tǒng)。        建筑物的總熱負荷為450kW（含30kW生活熱水負荷），總冷負荷為480kW?？照{(diào)系統(tǒng)選用東宇制冷設(shè)備廠生產(chǎn)的GWHP530Y30型水水熱泵機組。地埋管系統(tǒng)布置在辦公樓東側(cè)道路下，換熱孔共計26眼，成兩列排布，孔間距為4米。每孔下入

打井需要注意的問題：    

是通過打?qū)嶒灳鰺犴憫?yīng)實驗

通過專業(yè)的軟件計算后得出更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)  1.根據(jù)所打試驗井所做的水文地質(zhì)勘察報告和水資源論證報告中的內(nèi)容，出水量（與含水層厚度有關(guān)，井口大小也稍有影響），回灌能力等；    

2.根據(jù)所要采暖或制冷的面積，計算冷熱負荷，確定水源熱泵機組型號及數(shù)量和需水量；    

3.考慮井位所在地理位置，以及氣候影響。（比如附近有河壩，雨季長短都有影響）先根據(jù)負荷算排熱量，吸熱量。在做熱響應(yīng)測試，如無條件做測試，可以按照經(jīng)驗估算~埋管分單U、雙U、套管等形式，一般都是定制產(chǎn)品，工地上現(xiàn)做的不多，也不經(jīng)濟，所以沒有井底連接的問題。    

4、要是做地源熱泵的話 得坐地質(zhì)勘探，了解地下土壤溫度，一般做地源熱泵的成本造價要比水源熱泵成本高很多，     

用水源熱泵的話得看你那工程地下水每口井出水能達到多少噸每小時，用水源熱泵的話得考慮回灌問題  ，

水源熱泵回灌問題是水源熱泵良好運行的前提，      

用備用井的話  是考慮回灌的問題  假如每口井出水200噸每小時  但是回灌壓力大不能能200噸水都能回灌回去一般都得分2 口井或者3口井分流回灌     

水源熱泵的運行取水的同時，也同時回灌  地源熱泵閉式系統(tǒng)不會影響水，水就在地埋管里流通，不到外面的；土層的

話就目前好像沒有說有什么大的影響；弊端有啊，造價昂貴，其它考慮：      如果綠化面積或停車場面積比較大，可以考慮地源，因為地源需要較大的面積做地埋管。      反之，考慮水源熱泵。     

還有就是地源打井部分的費用要大大高于水源，而且有的地質(zhì)條件不太適合做地源熱泵，打井難度太大。八、 泵的區(qū)別：     不管水源還是地源：一般兩套泵，一套給機組提供冷熱負荷的供水泵，一套用來給末端供水的空調(diào)泵  地源熱泵主要用管道離心泵