地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)介紹

1、地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)一中央空調(diào)系統(tǒng)形式介紹：1、傳統(tǒng)的中央空調(diào) 有空氣源熱泵（風(fēng)冷機(jī)組）+輔助電加熱和水冷 冷水機(jī)組+鍋爐兩種形式?？諝庠礋岜茫L(fēng)冷機(jī)組）和水冷冷水機(jī)組 在制冷時都是把房間的熱量向室外空氣排放， 受室外氣溫因素影響太 大，其制冷量隨室外空氣溫度升咼而降低， 尤其在咼溫咼濕地區(qū)，機(jī) 組制冷性能極不穩(wěn)定，效率低下，有時甚至不能工作。在制熱時，空 氣源熱泵當(dāng)室外溫度降到零度以下時需加輔助電加熱裝置，耗電量大，效率很低;而水冷冷水機(jī)組+鍋爐這種空調(diào)形式，在供熱時需用電 鍋爐或燃煤、燃油鍋爐，污染嚴(yán)重，運行費用昂貴。2、地源熱泵中央空調(diào)：地源熱泵中央空調(diào)分為水源熱泵和土壤熱交換 器地源熱泵兩

2、種形式2.1水源熱泵中央空調(diào)水源熱泵概念、原理及歸類2.1.1、水源熱泵概念水源熱泵技術(shù)是一種利用地球表面或淺層水源（如地下水、河流 和湖泊），或者是人工再生水源（工業(yè)廢水、地?zé)嵛菜龋┑牡蜏氐?位熱能資源，采用熱泵原理，通過少量的高位電能輸入，實現(xiàn)低位熱 能向高位熱能轉(zhuǎn)移，既可供熱又可制冷的高效、環(huán)保、節(jié)能的空調(diào)系 統(tǒng)。2.1.2 、水源熱泵原理地球表面淺層水源（一般在 1000 米以內(nèi)），像地下水、地表的 河流、湖泊和海洋中，吸收了太陽進(jìn)入地球的相當(dāng)?shù)妮椛淠芰?，并?水源的溫度一般都十分穩(wěn)定。水源熱泵技術(shù)的工作原理就是： 在夏 季將建筑物中的熱量 “取”出來，釋放 到水體中去， 由于水源溫

3、度低， 所以可以高效地帶走熱量， 以達(dá)到夏季給建筑物室內(nèi)制冷的目的； 而 冬季，則是通過水源熱泵機(jī)組，從水源中“提取”熱能，送到建筑物 中采暖。通常水源熱泵消耗 1kW 的能量，用戶可以得到 4kW 以上的熱量或冷 量。2.1.3 、水源熱泵的分類當(dāng)利用的對象都是水體和地層（含水地層）的蓄能，而且都是以 水作為熱泵機(jī)組的冷熱源， 都可以將之歸類為水源熱泵系統(tǒng)。 水源熱 泵可以分為地下水源熱泵以及地表水源熱泵。地下水熱泵系統(tǒng)，也就是通常所說的深井回灌式水源熱泵系統(tǒng) 。 通過建造抽水 井群將地下水抽出， 通過二次換熱或直接送至水源熱泵機(jī)組， 經(jīng)提取熱量或釋放 熱量后，由回灌井群灌回地下。地表水熱泵

4、系統(tǒng)。通過直接抽取或者間接換熱的方式，利用包括江水、河水、湖水、水庫水以及海 水作為熱泵的冷熱源。這種空調(diào)系統(tǒng)是把熱交換器埋于地下，通過水在由高強(qiáng)度塑料管 組成的封閉環(huán)路中循環(huán)流動，從而實現(xiàn)與大地土壤進(jìn)行冷熱交換的目 的。夏季通過機(jī)組將房間內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下，對房間進(jìn)行降溫。同 時儲存熱量，以備冬用。冬季通過熱泵將土壤中的熱量轉(zhuǎn)移到房間， 對房間進(jìn)行供暖，同時儲存冷量，以備夏用，大地土壤提供了一個很 好的免費能量存貯源泉，這樣就實現(xiàn)了能量的季節(jié)轉(zhuǎn)換。垂直埋管地源熱泵系統(tǒng)水平埋管地源熱泵系統(tǒng)1工作原理：地源熱泵空調(diào)的心臟是一個“熱泵”（制冷、供熱）。供暖時，它吸取地?zé)嵯蛴脩襞欧牛诉^程只消耗少量

5、電能，如圖1所示制冷戶室地下消耗圖22用戶鍥艇電佩I1 昨寥1 曲12程:時，它吸取用 內(nèi)的熱量向 排放，同樣也 少量熱能，如 所示機(jī)組運行過 冬天熱泵中制冷劑正向流動，壓縮機(jī)排出的高溫高壓 R22氣體進(jìn)入冷凝器向集水器中的水放出熱量，相變?yōu)楦邷馗邏旱囊后w，再經(jīng)熱力膨脹閥節(jié)流降壓變?yōu)榈蜏?低壓的液體進(jìn)入蒸發(fā)器，從地下循環(huán)液中吸取低溫?zé)岷笙嘧優(yōu)榈蜏氐蛪旱?飽和蒸汽后進(jìn)入壓縮機(jī)吸氣端，由壓縮機(jī)壓縮排出高溫高壓氣體完成一個 循環(huán)。如此循環(huán)往復(fù)將地下低溫?zé)崮堋鞍徇\”到集水器，從而不斷的向用 戶提供45C-50 C的熱水。如圖3所示。夏天熱泵中制冷劑逆向流動，與用戶換熱的冷凝器變?yōu)檎舭l(fā)器從集水 器中的低

6、溫水（7-12 C）提取熱能，與地下循環(huán)液換熱的蒸發(fā)器變?yōu)槔淠?器向地下循環(huán)液排放熱量，循環(huán)液中熱量再向地下低溫區(qū)排放，如此循環(huán) 往復(fù)連續(xù)地向用戶提供7-12 C的冷水。3土壤熱交換器埋管形式：地下埋管換熱器主要有兩種形式，即水平 埋管和垂直埋管。選擇哪種形式取決于現(xiàn)場可用地表面積、當(dāng)?shù)貛r土類型以及鉆孔費用。盡管水平埋管通常是淺層埋管，可采用人工開挖，初投資 比垂直埋管小些，但它的換熱性能比豎埋管小很多， 并且往往受可利用土 地面積的限制，所以在實際工程應(yīng)用中，一般都采用垂直埋管。（見圖4）中國最龐大的資料庫下載2.3地源熱泵發(fā)展概況地源熱泵的概念最早出現(xiàn)在1912年瑞士的一份專利文現(xiàn)中。20

7、世紀(jì) 50年代，歐洲和美國開始了研究地源熱泵的第一次高潮。但在當(dāng)時能源 價格低，這種系統(tǒng)并不經(jīng)濟(jì)，因而未得到推廣。直到上世紀(jì)70年代，石油危機(jī)和日益惡化的環(huán)境把人們的注意力集中到節(jié)能、高效益用能和環(huán)境保護(hù)上時，使地源熱泵的研究進(jìn)入了又一次高潮，最近20年在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家取得了迅速的發(fā)展，已成為一項成熟的應(yīng)用技術(shù)。在美國地源 熱泵空調(diào)系統(tǒng)占整個空調(diào)系統(tǒng)的 40%，是美國政府極力推廣的節(jié)能、環(huán)保 技術(shù)。為了表示支持這種技術(shù)， 美國總統(tǒng)布什在他的得克薩斯州的別墅中 也安裝了這種地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)（見 2001年 5 月 28日參考消息）。到目 前為止美國已安裝了 600，000臺，而且計劃每年安裝

8、 40萬臺的目標(biāo)， 能 降低溫室氣體排放一百萬噸，相當(dāng)于減少 50 萬輛汽車的污染排放或種植 樹一百萬英畝，年節(jié)約能源費用 4、2 億美元。瑞典、瑞士、奧地利、德 國等國家主要利用地源熱泵，用于供暖及提供生活熱水。據(jù) 1999 年的統(tǒng) 計，為家用的供熱裝置中， 地源熱泵所占比例： 瑞士為 96%，奧地利為 38%， 丹麥為 27%。在我國由于能源價格的特殊性以及人們節(jié)能、環(huán)保的認(rèn)識程度等 原因以及其它一些因素的影響，地源熱泵空調(diào)技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展比較緩 慢，人們對之尚不十分了解，推廣較困難，然而隨著人們生活水平的 提高，人均能耗的增長，一次性礦物能源的日益衰竭以及環(huán)境的日趨 惡化，地源熱泵技術(shù)已越

9、來越引起人們的重視。在目前節(jié)能和環(huán)保的 潮流下，該技術(shù)以其特有的節(jié)能性和穩(wěn)定性受到行業(yè)的矚目，國內(nèi)許 多院校、科研所作了大量的應(yīng)用研究。國家建設(shè)部在夏熱冬冷地區(qū) 居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中專門作了推薦。據(jù)統(tǒng)計，僅在北京 2004 年施工并投入運行的地源熱泵系統(tǒng)的空調(diào)工程占全年空調(diào)工程總量的 2/3 以上?？梢灶A(yù)見，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們節(jié)能、環(huán)保意識的日益 提高，地（水）源熱泵作為一種節(jié)能、環(huán)保的綠色空調(diào)設(shè)備適應(yīng)能源 可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求，在中國必將有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。2.4 地源空調(diào)系統(tǒng)的特點地（水）源熱泵與常規(guī)空調(diào)技術(shù)相比有著無可比擬的優(yōu)勢1利用可再生能源：屬可再生能源利用技術(shù)地源熱泵從常溫土

10、壤或地表水（地下水）中吸熱或向其排熱， 利用的是可再生的清潔能源，可持續(xù)使用。2高效節(jié)能，運行費用低：屬經(jīng)濟(jì)有效的節(jié)能技術(shù)地源熱泵的冷熱源溫度一年四季相對穩(wěn)定，冬季比環(huán)境空氣 溫度高，夏季比環(huán)境空氣溫度低，這種溫度特性使得地源熱 泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運行效率要高40%，因此要節(jié)能和節(jié)省運 行費用40%左右。另外，地能溫度較恒定的特性，使得熱泵 機(jī)組運行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。在制熱制冷時，輸入1KW的電量可以得到5KW以上的制冷 制熱量。運行費用每年每平方米僅為 15 18元，比常規(guī) 中央空調(diào)系統(tǒng)低40%左右。3節(jié)水省地：1）以土壤（水）為冷熱源，向其放出熱量或吸收熱 量，不消

11、耗水資源，不會對其造成污染。2）省去了鍋爐房及附屬煤場、儲油房、冷卻塔等設(shè)施，機(jī)房面積大大小于常 規(guī)空調(diào)系統(tǒng)，節(jié)省建筑空間，也有利于建筑的美觀（4）環(huán)境效益顯著 該裝置的運行沒有任何污染，可以建造在居民區(qū)內(nèi)，在供熱時，沒有燃燒，沒有排煙，也沒有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場地,不會產(chǎn)生城市熱島效應(yīng)，對環(huán)境非常友好，是理想的綠色環(huán)保產(chǎn)品c（5）運行安全穩(wěn)定，可靠性高：地源熱泵系統(tǒng)在運行中無燃燒設(shè) 備，因此不可能產(chǎn)生二氧化碳、一氧化碳之類的廢氣，也不存在丙烷 氣體，因而也不會有發(fā)生爆炸的危險，使用安全。燃油、燃?xì)忮仩t供 暖，其燃燒產(chǎn)物對居住環(huán)境污染極重，影響人們的生命健康。由于土 壤深處溫度非常恒

12、定， 主機(jī)吸熱或放熱不受外界氣候影響， 運行工況 非常穩(wěn)定，優(yōu)于其它空調(diào)設(shè)備。不存在空氣源熱泵供熱不足，甚至不 能制熱的問題。 整個系統(tǒng) 的維 護(hù) 費 用也較 鍋 爐 制 冷 機(jī)系 統(tǒng) 大 大減 少， 保證 了系 統(tǒng) 的 高效性 和 經(jīng)濟(jì) 性 。維修 量 極 少，折 舊 費和維修費也都大大地低于傳統(tǒng)空調(diào)。（6）一機(jī)兩用，應(yīng)用范圍廣地源熱泵系統(tǒng)可供暖、制冷， 一套 系 統(tǒng)可以 代 替 原來 的 鍋 爐加制冷機(jī)的兩套裝置或系統(tǒng)?？蓱?yīng)用于賓館、商場、辦公樓、學(xué)校等建筑，更適合于住宅的采 暖、供冷。（7）自動運行地源熱泵機(jī)組由于工況穩(wěn)定， 所以可以設(shè)計簡單系統(tǒng)， 部件較少， 機(jī)組運行簡單可靠，維護(hù)費用

13、低；自動控制程度高，可無人值守；此 外，機(jī)組使用壽命長，均在 20 年以上。2.5 地源空調(diào)系統(tǒng)的社會效益在 我 國 的 一 些 發(fā) 達(dá) 城 市 ，夏 季 制 冷 、冬 季 采 暖 與 供 熱 所 消耗的能量已占建筑物總能耗的40-50%。特別是冬季采暖用 的燃煤鍋爐、燃油鍋爐的大量使用，給大氣環(huán)境造成了極大 的污染，對人們的健康形成了威脅。因此，建筑物污染控制 和節(jié)能已是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個重大問題。傳統(tǒng)的采暖空調(diào) 模式因其產(chǎn)生的環(huán)境污染正面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。對于夏季制 冷的建筑來說，隨著空氣熱泵空調(diào)的普及，空調(diào)的實際使用效果正 在逐年下降，這是因為空調(diào)裝機(jī)容量的增加，空調(diào)局部熱島效應(yīng)交叉 干擾

14、的結(jié)果。天氣越炎熱，室外的溫度越高，空調(diào)負(fù)荷也越大， 而此時空調(diào)機(jī)向室外散熱時，傳熱溫差越小，空調(diào)機(jī)的運轉(zhuǎn) 效率就越低，設(shè)備也越費電。也就是說，除了燃煤供暖給環(huán) 境造成污染之外，空調(diào)機(jī)同樣會造成大氣污染。另一方面，我國大部分地區(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 不會造成斷電等問題出現(xiàn)，有些城市夏天限制用電量。另外， 因為部分地區(qū)沒有暖氣供應(yīng)，冬天使用電爐取暖，造成電力 供應(yīng)緊張。地源熱泵機(jī)組制冷、供暖所需能量 3/4左右來自地能，另外1/4 左右來自電力輸入，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)。對環(huán)境非常友好。地源

15、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?？蓮V泛應(yīng)用于各類建筑中， 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 國對建筑節(jié)能的要求越來越高。減少我國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)約能源是每個公民應(yīng)盡的 義務(wù)。特別是近幾年來，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 這一問題的有效解決方案。地源熱泵系統(tǒng)可實現(xiàn)對建筑物的供熱和制冷，還可供生活熱水， 一機(jī)多用。一套系統(tǒng)可以代

16、替原來的鍋爐加制冷機(jī)的兩套裝置或系 統(tǒng)。系統(tǒng)緊湊，省去了鍋爐房和冷卻塔，節(jié)省建筑空間，也有利于建 筑的美觀。地源熱泵系統(tǒng)的一個顯著的特點是大大提高了一次能源的 利用率，因此具有高效節(jié)能的優(yōu)點。地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運行效 率要高約4060%，節(jié)能50%左右。另外，地源溫度恒定的特性， 使得熱泵機(jī)組運行更可靠、穩(wěn)定，整個系統(tǒng)的維護(hù)費用也較鍋爐-制 冷機(jī)系統(tǒng)大大減少，保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。二、各種中央空調(diào)系統(tǒng)初投資及運行費用對比以300m2的公共建筑（住宅）為例,估算制冷裝機(jī)容量為3萬大卡/h.（116.3w/m2）制熱裝機(jī)容量為2.4萬大卡/h.表一投資比較系統(tǒng)名稱可比投資（萬元）備注風(fēng)冷熱泵7按照市場一般行情計算水冷機(jī)組+中央熱水機(jī)組7.3按照國產(chǎn)機(jī)組價格計算地（水）源熱泵系統(tǒng)7.6系統(tǒng)主要部件為進(jìn)口或合資土壤熱交換器地源熱泵系統(tǒng)9.5系統(tǒng)主要部件為進(jìn)口或合資由表一可以看出，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)初投資高于其它系統(tǒng)造價高.由于地源熱泵系統(tǒng)運行穩(wěn)定，在主機(jī)選型上不用考慮富裕，因此主機(jī)的裝機(jī)容量至少要減小10%左右表一的投資沒有考慮這一因素表二：運行費用比較系統(tǒng)形式運行費用（元/m2）總費用（元）傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)288400地