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地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用原理簡(jiǎn)介 

荊州地源熱泵機(jī)組，熱泵技術(shù)是在高位能的拖動(dòng)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(yáng)能、工業(yè)廢熱等)轉(zhuǎn)化為可利用的高位能，從而達(dá)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(shí)，年節(jié)煤率為12.68～14.08%；用海水(12～13.6℃)作為低位熱源時(shí)，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(shí)，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(jī)組冬季運(yùn)行中除霜的角度來(lái)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(duì)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(jì)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?yàn)橄嗤w積流量水的熱容是空氣的3500倍，水與制冷劑的換熱效果遠(yuǎn)好于空氣與制冷劑的對(duì)流換熱，因此地源熱泵的換熱

地源熱泵原理：

荊州地源熱泵機(jī)組是：冬季，熱泵機(jī)組從地源（淺層水體或巖土體）中吸收熱量，向建筑物供暖；夏季，熱泵機(jī)組從室內(nèi)吸收熱量并轉(zhuǎn)移釋放到地源中，實(shí)現(xiàn)建筑物空調(diào)制冷。根據(jù)地?zé)峤粨Q系統(tǒng)形式的不同，地源熱泵系統(tǒng)分為地下水地源熱泵系統(tǒng)和地表水地源熱泵系統(tǒng)和地埋管地源熱泵系統(tǒng)。

地源熱泵制冷原理：

地源熱泵系統(tǒng)在制冷狀態(tài)下，地源熱泵機(jī)組內(nèi)的壓縮機(jī)對(duì)冷媒做功，使其進(jìn)行汽-液轉(zhuǎn)化的循環(huán)。通過(guò)冷媒/空氣熱交換器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)將室內(nèi)空氣循環(huán)所攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時(shí)再通過(guò)冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝，由循環(huán)水路將冷媒中所攜帶的熱量吸收，zui終通過(guò)室外地能換熱系統(tǒng)轉(zhuǎn)移至地下水或土壤里。在室內(nèi)熱量通過(guò)室內(nèi)采暖空調(diào)末端系統(tǒng)、水源熱泵機(jī)組系統(tǒng)和室外地能換熱系統(tǒng)不斷轉(zhuǎn)移至地下的過(guò)程中，通過(guò)冷媒-空氣熱交換器（風(fēng)機(jī)盤(pán)管），以13℃以下的冷風(fēng)的形式為房供冷。

系統(tǒng)類(lèi)型

1.水平式地源熱泵

通過(guò)水平埋置于地表面2～4M以下的閉合換熱系統(tǒng)，它與土壤進(jìn)行冷熱交換。此種系統(tǒng)適合于制冷供暖面積較小的建筑物，如別墅和小型單體樓。該系統(tǒng)初投資和施工難度相對(duì)較小，但占地面積較大。

2.垂直式地源熱泵

通過(guò)垂直鉆孔將閉合換熱系統(tǒng)埋置在50M～400M深的巖土體與土壤進(jìn)行冷熱交換。此種系統(tǒng)適合于制冷供暖面積較大的建筑物，周?chē)幸欢ǖ目盏?，如別墅和寫(xiě)字樓等。該系統(tǒng)初投資較高，施工難度相對(duì)較大，但占地面積較小。

3.地表水式地源熱泵

地源熱泵機(jī)組通過(guò)布置在水底的閉合換熱系統(tǒng)與江河、湖泊、海水等進(jìn)行冷熱交換。此種系統(tǒng)適合于中小制冷供暖面積，臨近水邊的建筑物。它利用池水或湖水下穩(wěn)定的溫度和顯著的散熱性，不需鉆井挖溝，初投資zui小。但需要建筑物周?chē)休^深、較大的河流或水域。

4.地下水式地源熱泵

地源熱泵機(jī)組通過(guò)機(jī)組內(nèi)閉式循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)換熱器與由水泵抽取的深層地下水進(jìn)行冷熱交換。地下水排回或通過(guò)加壓式泵注入地下水層中。此系統(tǒng)適合建筑面積大，周?chē)盏孛娣e有限的大型單體建筑和小型建筑群落。

1、地源熱泵：未明確支持和大力推廣，態(tài)度不明朗，有些地區(qū)明令禁止（天津，上海等）。

2、地源熱泵：會(huì)對(duì)地下水資源、對(duì)周邊環(huán)境造成了一定程度的破壞，實(shí)際上把對(duì)大氣的污染轉(zhuǎn)移到地下水水中，土壤中。雖然理論上抽取的地下水將回灌到地下水層，但目前國(guó)內(nèi)抽取的地下水真正做到全部回灌的少之又少，回灌難落實(shí)，采水量大于回灌量，造成地下水位下降，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致地質(zhì)層發(fā)生變化，地面沉降。另外，對(duì)水資源存在物理、化學(xué)、生物污染，怎樣保證地下水層不受污染也是一個(gè)棘手的問(wèn)題。（武漢湯遜湖地區(qū)做的地下水源熱泵空調(diào)，已經(jīng)停用，沒(méi)地下水了！北京地區(qū)使用水源熱泵機(jī)組的地區(qū),由于*使用地下水,倒至地表層下陷。）

3、地源熱泵：一旦地下水量不能滿足機(jī)組要求，系統(tǒng)將。而且在使用過(guò)程中，一般3-5年需對(duì)水井、板式換熱器進(jìn)行定期維護(hù)。

4、地源熱泵：主要取決于水井的壽命，達(dá)到設(shè)計(jì)出水的運(yùn)行時(shí)間一般為3-5年。

5、地源熱泵：水井、板式換熱器需定期（一般為3-5年）維護(hù)，費(fèi)用不菲，需交納水資源費(fèi)。

6、地源熱泵；地下水量隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，不一定能滿足機(jī)組要求，一旦地下水資源潰乏，系統(tǒng)隨之。

7、地源熱泵：板式換熱器需定期維護(hù)；水井需養(yǎng)井，由于泥砂堵塞，回灌量逐年遞減，井的壽命zui多3～5年。

8、地源熱泵：風(fēng)險(xiǎn)性很大，地下水量的大小，國(guó)家對(duì)地下水源的使用政策都是不確定因素。誰(shuí)也無(wú)法保證可*利用地下水源。

9、地源熱泵有它的優(yōu)點(diǎn),也有很多不足之處,它的應(yīng)用受到地質(zhì)條件的制約：水質(zhì)、水量、地下水的穩(wěn)定性等。地下水源熱泵大量應(yīng)用暴露出了很多問(wèn)題，zui為典型的是回灌井失效，回灌井堵塞和溢出是大多數(shù)地下水源熱泵都會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題。

10、地源熱泵由于它是利用地下熱能這一可再生能源，zui近幾年受到了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。 然而，就在這項(xiàng)技術(shù)逐步被人們所認(rèn)識(shí)的時(shí)候，我國(guó)一些地區(qū)卻紛紛出現(xiàn)了地下水由于嚴(yán)重開(kāi)采，造成地下水位下降，嚴(yán)重的已導(dǎo)致地質(zhì)層發(fā)生變化。

11、國(guó)外如美國(guó)、歐州主要研究和應(yīng)用的地源熱泵系統(tǒng)以及我國(guó)研究和推廣的重點(diǎn)均是土壤源熱泵系統(tǒng)而不是水源熱泵。在美國(guó)地源熱泵，是通過(guò)采集土壤、江河湖水中的熱量或冷量，多采用密閉式的系統(tǒng)，一般設(shè)計(jì)時(shí)，不與地下水資源直接接觸。很少進(jìn)行地下水的抽取應(yīng)用方式

地源熱泵的應(yīng)用方式從應(yīng)用的建筑物對(duì)象可分為家用和商用兩大類(lèi)，從輸送冷熱量方式可分為集中系統(tǒng)、分散系統(tǒng)和混合系統(tǒng)。

家用系統(tǒng)

用戶使用自己的熱泵、地源和水路或風(fēng)管輸送系統(tǒng)進(jìn)行冷熱供應(yīng)，多用于小型住宅，別墅等戶式空調(diào)。

集中系統(tǒng)

熱泵布置在機(jī)房?jī)?nèi)，冷熱量集中通過(guò)風(fēng)道或水路分配系統(tǒng)送到各房間。

分散系統(tǒng)

用*水泵，采用水環(huán)路方式將水送到各用戶作為冷熱源，用戶單獨(dú)使用自己的熱泵機(jī)組調(diào)節(jié)空氣。一般用于辦公樓、學(xué)校、商用建筑等，此系統(tǒng)可將用戶使用的冷熱量*反應(yīng)在用電上，便于計(jì)量，適用于獨(dú)立熱計(jì)量要求。

混合系統(tǒng)

將地源和冷卻塔或加熱鍋爐聯(lián)合使用作為冷熱源的系統(tǒng)，混合系統(tǒng)與分散系統(tǒng)非常類(lèi)似，只是冷熱源系統(tǒng)增加了冷卻塔或鍋爐。

地源熱泵制熱原理：

地源熱泵系統(tǒng)在制熱狀態(tài)下，地源熱泵機(jī)組內(nèi)的壓縮機(jī)對(duì)冷媒做功，并通過(guò)四通閥將冷媒流動(dòng)方向換向。由室外地能換熱系統(tǒng)吸收地下水或土壤里的熱量，通過(guò)水源熱泵機(jī)組系統(tǒng)內(nèi)冷媒的蒸發(fā)，將水路循環(huán)中的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時(shí)再通過(guò)冷媒/空氣熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝，由空氣循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收。在地下的熱量不斷轉(zhuǎn)移至室內(nèi)的過(guò)程中，以室內(nèi)采暖空調(diào)末端系統(tǒng)向室內(nèi)供暖。

地源熱泵技術(shù)包含了抽地下水方式、埋管方式、抽取湖水或江河水方式等，抽取湖水或江河水方式造價(jià)zui低，埋管方式zui貴，。

只要有足夠的場(chǎng)可地埋設(shè)管道（地下冷熱交換裝置）或政府允許抽取地下水的就應(yīng)該優(yōu)先考慮選擇地源熱泵*空調(diào)。地源熱泵*空調(diào)如此節(jié)能是應(yīng)為地源熱泵技術(shù)借助了地下的能量，地下的能量還是來(lái)至于太陽(yáng)能。

地源熱泵技術(shù)特點(diǎn)：

環(huán)保：使用電力，沒(méi)有燃燒過(guò)程，對(duì)周?chē)h(huán)境無(wú)污染排放；不需使用冷卻塔，沒(méi)有外掛機(jī)，不向周?chē)h(huán)境排熱，沒(méi)有熱島效應(yīng)，沒(méi)有噪音；不抽取地下水，不破壞地下水資源。使用壽命長(zhǎng)：使用壽命20年以上，是分體式或窗式空調(diào)器的2-4倍。地源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)，還可供生活熱水，一機(jī)多用。全電腦控制，性能穩(wěn)定，可以遙控，可以進(jìn)行溫濕度控制。

 地源熱泵優(yōu)點(diǎn)：

1、地源熱泵技術(shù)屬可再生能源利用技術(shù)

地源熱泵是利用了地球表面淺層地?zé)豳Y源（通常小于400米深）作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。地表淺層地?zé)豳Y源可以稱之為地能（Earth Energy），是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太陽(yáng)能、地?zé)崮芏N(yùn)藏的低溫位熱能。地表淺層是一個(gè)巨大的太陽(yáng)能集熱器，收集了47％的太陽(yáng)能量，比人類(lèi)每年利用能量的500倍還多。它不受地域、資源等限制，真正是量大面廣、無(wú)處不在。這種儲(chǔ)存于地表淺層近乎無(wú)限的可再生能源，使得地能也成為清潔的可再生能源一種形式。

2、地源熱泵屬經(jīng)濟(jì)有效的節(jié)能技術(shù)

地能或地表淺層地?zé)豳Y源的溫度一年四季相對(duì)穩(wěn)定，冬季比環(huán)境空氣溫度高，夏季比環(huán)境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源，這種溫度特性使得地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率要高40%，因此要節(jié)能和節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用40%左右。另外，地能溫度較恒定的特性，使得熱泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。

3、地源熱泵環(huán)境效益顯著

地源熱泵的污染物排放，與空氣源熱泵相比，相當(dāng)于減少40％以上，與電供暖相比，相當(dāng)于減少70％以上，如果結(jié)合其它節(jié)能措施節(jié)能減排會(huì)更明顯。雖然也采用制冷劑，但比常規(guī)空調(diào)裝置減少25％的充灌量；屬自含式系統(tǒng)，即該裝置能在工廠車(chē)間內(nèi)事先整裝密封好，因此，制冷劑泄漏機(jī)率大為減少。該裝置的運(yùn)行沒(méi)有任何污染，可以建造在居民區(qū)內(nèi)，沒(méi)有燃燒，沒(méi)有排煙，也沒(méi)有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場(chǎng)地，且不用遠(yuǎn)距離輸送熱量。

4、地源熱泵一機(jī)多用，應(yīng)用范圍廣

地源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)，還可供生活熱水，一機(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替換原來(lái)的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)；可應(yīng)用于賓館、購(gòu)物商場(chǎng)、家電電腦辦公樓、學(xué)校等建筑，更適合于別墅住宅的采暖、空調(diào)。

5、地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用低

在同等條件下，采用地源熱泵系統(tǒng)的建筑物能夠減少維護(hù)費(fèi)用。地源熱泵非常耐用，它的機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件非常少，所有的部件不是埋在地下便是安裝在室內(nèi)，從而避免了室外的惡劣氣候，其地下部分可保證50年，地上部分可保證30年，因此地源熱泵是免維護(hù)空調(diào)，節(jié)省了維護(hù)費(fèi)用，使用戶的投資在3年左右即可收回

主要有三類(lèi)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(chē)場(chǎng)打一些地耦管孔，室外水系統(tǒng)注滿水后形成一個(gè)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(jìn)行轉(zhuǎn)換故該方案不需要直接抽取地下水，不會(huì)對(duì)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(huì)受到國(guó)家地下水資源政策的限制。 

2、地下水系統(tǒng)   

項(xiàng)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(kāi)式地表水（直接抽?。Q熱方式，即直接抽取地表水，將其通過(guò)板式換熱器與室內(nèi)水循環(huán)進(jìn)行隔離換熱，可以避免對(duì)地表水的污染。此種換熱方式可以節(jié)省打井的施工費(fèi)用，室外工程造價(jià)較低。

3、地表水系統(tǒng)   

項(xiàng)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(pán)管放入河水（或湖水）中，盤(pán)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(huì)影響熱泵機(jī)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(fèi)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(guó)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(rèn)識(shí)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(wèn)題。在水文地質(zhì)條件相對(duì)差的地區(qū)，回灌很難，出現(xiàn)了個(gè)別項(xiàng)目難以實(shí)現(xiàn)地下水的*回灌，系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)正好彌補(bǔ)了水源熱泵系統(tǒng)的不足，它通過(guò)密閉的PE換熱管與地層進(jìn)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(duì)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(guò)對(duì)朝陽(yáng)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(duì)地源熱泵進(jìn)一步了解。

地源熱泵*空調(diào)之水處理方案

 如果水源的水質(zhì)不適于地源熱泵使用時(shí)，可以采取相應(yīng)的技術(shù)措施進(jìn)行水質(zhì)處理，使其符合機(jī)組要求。在水源系統(tǒng)中經(jīng)常使用的水處理技術(shù)有以下幾種：

1.當(dāng)水源水中含啥量較高時(shí)，可在水源水管路系統(tǒng)中加裝旋流除砂器降低水中含砂量，避免機(jī)組和管閥遭受磨損和堵塞

2.有些水源渾濁度較大，當(dāng)水質(zhì)處理不當(dāng)，回灌時(shí)會(huì)造成含水層堵塞，回灌水量逐漸降低，影響供水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和壽命?？梢园惭b“全程處理器”解決系統(tǒng)中的水質(zhì)問(wèn)題。

地源空調(diào)系統(tǒng)的社會(huì)效益

 我國(guó)大部分地區(qū)冬冷夏熱，夏天大量地使用風(fēng)冷空調(diào)，造成某些大城市供電緊張，形成電荒，為了確保不會(huì)造成斷電等問(wèn)題出現(xiàn)，有些城市夏天限制用電量。另外，因?yàn)椴糠值貐^(qū)沒(méi)有暖氣供應(yīng)，冬天使用電爐取暖，造成電力供應(yīng)緊張。因此，冬天供暖價(jià)格的上調(diào)使供暖的運(yùn)行費(fèi)用有所提高，再加上供暖造成的污染嚴(yán)重，讓我們不得不思考采用一些節(jié)能環(huán)保的產(chǎn)品。

地源熱泵機(jī)組制冷、供暖所需能量3/4左右來(lái)自地下，另外1/4左右來(lái)自電力輸入，從而減少一次性的礦物能源消耗；不向室外排冷、熱風(fēng)，減少城市熱島效應(yīng)。對(duì)環(huán)境非常友好。

地源熱泵空調(diào)是一種使用可再生能源的高效節(jié)能、環(huán)保型的工程系統(tǒng)。冬季向建筑物供熱，夏季又可供冷。可廣泛應(yīng)用于各類(lèi)建筑中，如商業(yè)樓宇、公共建筑、住宅公寓、學(xué)校、醫(yī)院等。隨著21現(xiàn)在，我國(guó)對(duì)建筑節(jié)能的要求越來(lái)越高。減少我國(guó)冬季采暖和夏季供冷所造成的大氣污染，降低供暖空調(diào)系統(tǒng)的能耗、節(jié)約能源是每個(gè)公民應(yīng)盡的義務(wù)。特別是近幾年來(lái)，大中城市為改善大氣環(huán)境，大力推廣使用包括可再生能源的清潔能源。隨著人們生活水平的提高，建筑物不僅要滿足冬季采暖的要求，而且需要夏季空調(diào)降溫，地源熱泵技術(shù)提供了這一問(wèn)題的有效解決方案。