地源熱泵系統(tǒng)介紹

地源熱泵的由來(lái)，隨著空調(diào)工業(yè)的發(fā)展，先井的中央空調(diào)系統(tǒng)不斷的出現(xiàn)，空調(diào)在現(xiàn)代建筑中扮演著越

來(lái)越重要的角色。

人們對(duì)空調(diào)的要求也不斷提高，節(jié)能、環(huán)保、靈活成為今后共同追求的目標(biāo)。近年來(lái)，隨著國(guó)際經(jīng)濟(jì)技

術(shù)合作的不斷深入，地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)入了我國(guó)，并通過(guò)在工程中的成功運(yùn)用得到了空調(diào)界人士

的認(rèn)可和推崇，成為了我國(guó)中央空調(diào)發(fā)展的趨勢(shì)，體現(xiàn)了節(jié)能、環(huán)保、靈活、舒適的新概念。美國(guó)環(huán)境

保護(hù)局已經(jīng)宣布，地源熱泵系統(tǒng)是目前可使用的對(duì)環(huán)境比較友好和比較有效的供熱、供冷系統(tǒng)。

地源熱泵空調(diào)機(jī)組是一種水冷式的供冷/供熱機(jī)組。機(jī)組由封閉式壓縮機(jī)、同軸套管式水/制冷劑熱交換

器、熱力膨脹閥（或毛細(xì)膨脹管）、四通換向閥、空氣側(cè)盤(pán)管、風(fēng)機(jī)、空氣過(guò)慮器、安全控制等所組成

。機(jī)組本身帶有一套可逆的制冷/制熱裝置，是一種可直接用于供冷/供熱的熱泵空調(diào)機(jī)組。

原理

地源熱泵系統(tǒng)是一種由雙管路水系統(tǒng)連接起建筑物中的所有地源熱泵機(jī)組而構(gòu)成的封閉環(huán)路的中央空調(diào)

系統(tǒng)。

在冬季，地源熱泵系統(tǒng)通過(guò)埋在地下的封閉管道（稱(chēng)為環(huán)路）從大地收集自然界的熱量，而后由環(huán)路中

的循環(huán)水把熱量帶到室內(nèi)。再由裝在室內(nèi)的地源熱泵系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)和熱交換器把大地的能量集中，

并以較高的溫度釋放到室內(nèi)。

在夏季，此運(yùn)行程序則相反，地源熱泵系統(tǒng)將從室內(nèi)抽出的多余熱量排入環(huán)路而為大地所吸收，使房屋

得到供冷。尤如電冰箱那樣，從冰箱內(nèi)部抽出熱量并將它排出箱外使箱內(nèi)保持低溫。

系統(tǒng)

系統(tǒng)是由下列部分所組成：模塊式地源熱泵機(jī)組、循環(huán)水泵、水管環(huán)路、水系統(tǒng)控制箱和室內(nèi)溫控器等

。

地源熱泵機(jī)組采用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件,需要時(shí)各部件的修配和更換很方便。因?yàn)樵O(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，并不需要高技術(shù)的操作

工程人員的服務(wù)。一個(gè)是需要經(jīng)常保養(yǎng)的是空氣過(guò)濾網(wǎng)和凝結(jié)水盤(pán)的清潔。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，靈活、安裝快速。機(jī)組己在工廠(chǎng)組裝好并自帶溫度控制裝置，現(xiàn)場(chǎng)工作只是少量低壓風(fēng)

管、電氣連接裝置和不需要保溫的水管的連接。管道可采用鋼管、銅管或塑料管。維修方便快捷，機(jī)組

結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，壽命長(zhǎng)久。熱泵機(jī)組的功率系數(shù)(COP)可達(dá)到4以上，即1千瓦電輸入，有4千瓦多冷量輸出的

穩(wěn)定率。

優(yōu)勢(shì)

1. 地源熱泵系統(tǒng)能充分利用蘊(yùn)藏于土壤和湖泊中的巨大能量，循環(huán)再生，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的供暖和制冷。

因而運(yùn)行費(fèi)用較低。

2. 地源熱泵比風(fēng)冷熱泵節(jié)能40％，比電采暖節(jié)能70％。比燃?xì)鉅t效率提高48％。所需電費(fèi)制冷季比一般

熱泵空調(diào)減少50％。

3. 地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部件要比常規(guī)系統(tǒng)少，因而減少維護(hù)，系統(tǒng)安裝在室內(nèi)，不暴露在風(fēng)雨中，也可免

遭損壞，更加可靠，延長(zhǎng)壽命。

4. 地源熱泵系統(tǒng)在運(yùn)行中無(wú)需燃燒，因此不會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，也不會(huì)發(fā)生爆炸。

5. 由于地源熱泵系統(tǒng)的供冷、供熱更為平穩(wěn)，降低了停、開(kāi)機(jī)的頻率和空氣過(guò)熱和過(guò)冷的峰值。這種系

統(tǒng)更容易適合供冷、供熱負(fù)荷的分區(qū)。

6. 地源熱泵的地下埋管選用聚乙烯和聚丙烯塑料管，壽命可達(dá)50年。

7. 一年四季任何時(shí)間都可以隨時(shí)提供空調(diào)，可以隨意設(shè)定室內(nèi)溫度，達(dá)到五星級(jí)要求。

8. 提供新風(fēng)，保證室內(nèi)空氣新鮮。

9. 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單靈活，安裝快速。

應(yīng)用

地源熱泵系統(tǒng)的能量來(lái)源于地下能源。它不向外界排放任何廢氣、廢水、廢渣、是一種理想的“綠色空

調(diào)”。被認(rèn)為是目前可使用的對(duì)環(huán)境比較友好和比較有效的供熱、供冷系統(tǒng)。該系統(tǒng)無(wú)論嚴(yán)寒地區(qū)或熱帶地

區(qū)均可應(yīng)用。可廣闊應(yīng)用在辦公樓、賓館、學(xué)校、宿舍、醫(yī)院、飯店、商場(chǎng)、別墅、住宅等領(lǐng)域。

地源熱泵應(yīng)用于別墅的經(jīng)濟(jì)性分析:

一、運(yùn)行的環(huán)境條件

1.與鍋爐（電、燃料）供熱系統(tǒng)相比，鍋爐供熱只能將90%以上的電能或70～90%的燃料內(nèi)能為熱量，供

用戶(hù)使用，地源熱泵要比電鍋爐加熱節(jié)省三分之二以上的電能，比燃料鍋爐節(jié)省二分之一以上的能量。

2.地源熱泵的熱源溫度全年較為穩(wěn)定，一般為10～25℃，其制冷、制熱系數(shù)可達(dá)3.5～4.4，與傳統(tǒng)的空

氣源熱泵相比，要高出40%左右，其運(yùn)行費(fèi)用為普通中央空調(diào)的50～60%。

工程實(shí)例投資及經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析：

將地源熱泵應(yīng)用于戶(hù)式中央空調(diào)中，有以下一些特點(diǎn)：

(1) 從經(jīng)濟(jì)性方面考慮，設(shè)備的初投資較大，但是，地源熱泵在夏季可以做空調(diào)冷源，冬季可以做供熱

的熱源，因此兼用制冷的熱泵系統(tǒng)與純采暖相比的年運(yùn)行費(fèi)要明顯降低。而且，地源熱泵系統(tǒng)能耗少，

機(jī)組性能系數(shù)高，節(jié)能效果明顯。

(2) 從環(huán)保的角度考慮，地源熱泵有不對(duì)使用地產(chǎn)生大氣污染、噪聲污染、熱污染等優(yōu)點(diǎn)，并且埋地?fù)Q

熱器可布置在別墅區(qū)的花園、草坪或是建筑物周?chē)牡叵拢徽嫉厣辖ㄖ娣e，對(duì)環(huán)境保護(hù)有利，是

一種“綠色空調(diào)”，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。

(3) 從工程技術(shù)方面考慮，對(duì)于別墅區(qū)，建筑物周?chē)臻g較大，鋪設(shè)埋管較容易，所以較適合使用地源

熱泵系統(tǒng)。

(4) 從操作運(yùn)行角度來(lái)考慮，地源熱泵系統(tǒng)操作要比普通制冷機(jī)組簡(jiǎn)單方便。

盡管地源熱泵的應(yīng)用還存在諸如其區(qū)域性較強(qiáng)、初投資較高、缺少針對(duì)土壤熱特物性參數(shù)的研究成果、

缺少比較佳匹配參數(shù)、缺少動(dòng)態(tài)特性研究等方面的不足，但是隨著科技的進(jìn)步和工程技術(shù)人員的不懈努力

這些問(wèn)題都將得到很好的解決。

前景展望

在我國(guó)夏熱冬冷地區(qū)及寒冷地區(qū)利用地源熱泵可實(shí)現(xiàn)夏冬兩季冷暖聯(lián)供，其中比較有利的地區(qū)是夏熱冬冷

地區(qū)。這個(gè)地區(qū)年平均溫度高，一般居住建筑均無(wú)集中供熱系統(tǒng)供暖，而其氣候特點(diǎn)是夏季炎熱，濕度

大；冬季陰冷潮濕，屬我國(guó)居住熱環(huán)境質(zhì)量比較差的地區(qū)之一。該地區(qū)夏季供冷冬季供暖天數(shù)相當(dāng)，同一

地區(qū)地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行空調(diào)可以充分發(fā)揮地下蓄能系統(tǒng)的作用。如果在這些地區(qū)大力發(fā)展地源熱泵空調(diào)

系統(tǒng)技術(shù)，必將大大改善當(dāng)?shù)厝嗣竦木幼岘h(huán)境，為國(guó)家節(jié)約大量的建筑能耗。

如果按空調(diào)的制冷或制熱面積來(lái)計(jì)算空調(diào)的價(jià)格，戶(hù)式中央空調(diào)的價(jià)格應(yīng)遠(yuǎn)比中央空調(diào)的價(jià)格便宜，但

和普通空調(diào)比起來(lái)又略高一些，不過(guò)其價(jià)格又在人們的承受能力之內(nèi)，而且戶(hù)式中央空調(diào)的性能不遜于

中央空調(diào)，豪華舒適性也優(yōu)于普通家用空調(diào)，室外機(jī)只有一臺(tái)，可以選擇安裝在住房樓頂或者其它隱蔽

性的地方，絲毫不影響樓房的外觀(guān)。

總之，將地源熱泵技術(shù)應(yīng)用于戶(hù)式中央空調(diào)的技術(shù)可以滿(mǎn)足于新世紀(jì)空調(diào)的發(fā)展需要，并且具有很強(qiáng)的

可行性，是一種需要大力發(fā)展的新型能源利用技術(shù)。隨著地源熱泵應(yīng)用于戶(hù)式中央空調(diào)技術(shù)研究的進(jìn)展

，必然會(huì)對(duì)我國(guó)能源的科學(xué)利用起到良好的促進(jìn)作用。

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