地源熱泵系統(tǒng)工作原理（課堂PPT）

1、1、地源熱泵系統(tǒng)的概念 我們先來(lái)了解一下“熱泵”。 熱泵（制冷機(jī)）：是通過(guò)做功使熱量從溫度低的介質(zhì)流向溫度高的介質(zhì)的裝置。 熱泵利用的低溫?zé)嵩赐ǔＪ黔h(huán)境（大氣、地表水和大地）或各種廢熱，由熱泵從這些熱源吸收的熱量屬于可再生的能源。熱泵是一項(xiàng)利用可再生能源、保護(hù)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展技術(shù)。 利用大地（土壤、地層、地下水）作為熱源的熱泵，可稱之為地源熱泵。2、地源熱泵系統(tǒng)的分類 以建筑物的空調(diào)（包括供熱和制冷）為目的的熱泵系統(tǒng)有許多種，利用周圍環(huán)境作為空調(diào)冷熱源的熱泵系統(tǒng)。就其性質(zhì)可分，參考中外文獻(xiàn)通常將其分類為：空氣源熱泵（air source heat pump, ASHP）和地源熱泵（ground

2、-source heat pump, GSHP）兩大類。 地源熱泵系統(tǒng)通常還被稱為：地?zé)釤岜孟到y(tǒng)、地能系統(tǒng)、地源系統(tǒng)等，后來(lái)由美國(guó)供熱制冷空調(diào)工程師協(xié)會(huì)（ASHRAE）統(tǒng)一為標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)即地源熱泵系統(tǒng)（ground-source heat pump system）。 地源熱泵又可進(jìn)一步劃分為地表水熱泵、地下水熱泵、地耦合熱泵。 考慮實(shí)際應(yīng)用中人們的稱呼習(xí)慣，同時(shí)也為了便于理解，我國(guó)頒布的地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范（GB50366-2005）中把地耦合熱泵系統(tǒng)或以前國(guó)內(nèi)有人所稱的“土壤源”地源熱泵系統(tǒng)定義為地埋管地源熱泵系統(tǒng)。3、地源熱泵系統(tǒng)的工作原理 地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)一般由三個(gè)必需的環(huán)路組成：室外環(huán)

3、路、制冷劑環(huán)路、室內(nèi)環(huán)路。 （1）、室外環(huán)路：一種方式是用高強(qiáng)度的塑料塑料管組成的地下循環(huán)的封閉環(huán)路，循環(huán)介質(zhì)為水或防凍液；一種方式是用抽取地下水，換熱后再回灌的水井系統(tǒng)。 （2）、制冷劑環(huán)路：是熱泵機(jī)組內(nèi)部的制冷劑循環(huán)。 制熱運(yùn)行時(shí)：壓縮機(jī)不斷地從蒸發(fā)器中抽出制冷劑蒸氣，經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮，制冷劑由低溫低壓蒸氣轉(zhuǎn)變成高溫高壓蒸氣。高溫高壓制冷劑蒸氣在冷凝器內(nèi)冷凝，放出大量熱被熱媒水吸收，從而達(dá)到制熱的目的。被冷凝器冷凝的高壓液體制冷劑經(jīng)熱力膨脹閥節(jié)流、降壓，轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪褐评鋭┮后w，低壓制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)，從地下水中吸收大量熱量，從而降低了地下水的溫度。低壓制冷劑蒸氣被壓縮機(jī)抽取，從而形成一個(gè)制熱

4、循環(huán)。 制冷時(shí)：壓縮機(jī)不斷地從蒸發(fā)器中抽出制冷劑蒸氣，經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮，制冷劑由低溫低壓蒸氣轉(zhuǎn)變成高溫高壓蒸氣。高溫高壓制冷劑蒸氣在冷凝器內(nèi)冷凝，放出大量熱被地下水吸收，被冷凝器冷凝的高壓液體制冷劑經(jīng)熱力膨脹閥節(jié)流、降壓，轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪褐评鋭┮后w。低壓制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)，從冷媒水中吸收大量熱量，從而降低了冷媒水的溫度，達(dá)到制冷的目的。低壓制冷劑蒸氣被壓縮機(jī)抽取，從而形成一個(gè)制冷循環(huán)。 （3）、室內(nèi)環(huán)路：是在建筑物內(nèi)與熱泵機(jī)組之間傳遞熱量或冷量。 地塬熱泵系統(tǒng)的工作原理：熱泵機(jī)組通過(guò)室外環(huán)路進(jìn)行熱量交換，在冬季制熱運(yùn)行時(shí)從地下土壤（地層）、地下水吸收熱量，夏季制冷運(yùn)行時(shí)向地下土壤（地層）、地下水釋放

5、熱量。同時(shí)，熱泵機(jī)組本身的制冷劑環(huán)路運(yùn)行來(lái)把室外環(huán)路側(cè)的熱量或冷量交換到室內(nèi)環(huán)路側(cè)，室內(nèi)環(huán)路進(jìn)而把熱量或冷量傳遞到建筑物內(nèi)空調(diào)末端系統(tǒng)。 地源熱泵系統(tǒng)流程圖示：見(jiàn)下頁(yè)單井抽灌系統(tǒng)單井抽灌系統(tǒng) 多井抽灌系統(tǒng)多井抽灌系統(tǒng) 熱泵熱泵抽水井抽水井潛水泵潛水泵回灌井回灌井地表河流地表河流垂直地埋管系統(tǒng)垂直地埋管系統(tǒng) (BHE) 無(wú)需地下水熱水罐熱水罐深度可達(dá)深度可達(dá)400米米豎孔式換熱器豎孔式換熱器熱泵熱泵低溫地板采暖低溫地板采暖設(shè)置在建筑物地基下的垂設(shè)置在建筑物地基下的垂直地埋管系統(tǒng)直地埋管系統(tǒng)安裝垂直地埋管安裝垂直地埋管 目前，熱泵冷熱水機(jī)組市場(chǎng)空前繁榮，據(jù)慧聰暖通研究所估算生產(chǎn)家已由1995年的十

6、幾家發(fā)展到現(xiàn)在40多家。產(chǎn)品規(guī)格齊全，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)銷售的熱泵機(jī)組大概有40多個(gè)品牌，其中國(guó)產(chǎn)機(jī)組約占25%左右，其余為合資產(chǎn)品、臺(tái)資產(chǎn)品和進(jìn)口產(chǎn)品。 地地/ /水源熱泵主要的競(jìng)爭(zhēng)品牌水源熱泵主要的競(jìng)爭(zhēng)品牌 華南華南： 麥克維爾（深圳）、美的、中宇、以萊特（東莞、深圳）、麥克維爾（深圳）、美的、中宇、以萊特（東莞、深圳）、 萬(wàn)寶（廣州）、麥特維特、華凌、大金、金星。萬(wàn)寶（廣州）、麥特維特、華凌、大金、金星。 華東華東： 美意（上海）、特靈（江蘇）、天加（南京）、匯中（江蘇）、美意（上海）、特靈（江蘇）、天加（南京）、匯中（江蘇）、 勞特斯、綠特（山東）、科靈（山東）、宏力（山東）、富爾達(dá)、

7、勞特斯、綠特（山東）、科靈（山東）、宏力（山東）、富爾達(dá)、 際高、海爾（青島）、藍(lán)得（煙臺(tái)）、貝萊特（德州）、際高、海爾（青島）、藍(lán)得（煙臺(tái)）、貝萊特（德州）、WFIWFI。 西南西南： 希望深藍(lán)（四川）。希望深藍(lán)（四川）。 華北華北： 清華同方、圣環(huán)（北京）、金萬(wàn)眾（北京）、銀燕和風(fēng)（北京）、清華同方、圣環(huán)（北京）、金萬(wàn)眾（北京）、銀燕和風(fēng)（北京）、 天加（天津）。天加（天津）。 地/水源熱泵廠家70.0%分布在山東、廣東、北京地區(qū)，占領(lǐng)了大部分的地/水源熱泵市場(chǎng)。 近兩年來(lái)，隨著我國(guó)政府對(duì)可持續(xù)發(fā)展、可再生能源的高度重視、政策、輿論、資金上的引導(dǎo)和支持、石油、天然氣資源價(jià)格的節(jié)節(jié)攀升，熱泵

8、技術(shù)用于暖通制冷的前景迅速被看好，大量廠家在熱泵機(jī)組項(xiàng)目的研發(fā)，生產(chǎn)投入加大，由于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，各個(gè)廠家生產(chǎn)的熱泵機(jī)組各有各的特點(diǎn)，各有各的優(yōu)勢(shì)和欠缺之處。 （1）高效節(jié)能、經(jīng)濟(jì)）高效節(jié)能、經(jīng)濟(jì)控制系統(tǒng)采用全自動(dòng)微電腦控制裝置，可根據(jù)室內(nèi)實(shí)際使用負(fù)荷自動(dòng) 調(diào)節(jié)壓縮機(jī)起停機(jī)，從而大大節(jié)省了用戶日后的運(yùn)行費(fèi)用。簡(jiǎn)單地說(shuō)，用一份電可制造3.5份以上的熱量或4份以上的冷量，其冷量、熱量直接來(lái)源于地下所蘊(yùn)藏的能量，并歸還與地下。能源利用效率為電加熱器的3-4倍以上，比一般中央空調(diào)節(jié)能30%-80%。 （2）綠色環(huán)保）綠色環(huán)保綠特地源熱泵是綠色環(huán)保型中央空調(diào)?？照{(diào)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)能采用電能，供熱時(shí)可省去鍋爐，

9、無(wú)需燃燒燃料，避免了排煙污染大氣；供冷時(shí)可省去冷卻塔，避免了冷卻塔噪聲和水的飄失；噪音低，不向室外排放熱風(fēng)，不會(huì)造成“熱島效應(yīng)”，循環(huán)液在地下系統(tǒng)中密閉流動(dòng)，不含有害物質(zhì)，無(wú)任何污染。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)不向周圍環(huán)境排放COx、SOx、NOx等有害氣體，屬于真正環(huán)保意義的空調(diào)。 （3 3）一機(jī)多用）一機(jī)多用 綠特地源熱泵系統(tǒng)既可冬季供暖、亦可夏季制冷，還可以提供生活熱水，一機(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替換原有的鍋爐加空調(diào)兩套系統(tǒng)。特別是對(duì)于同時(shí)有供熱和制冷要求的建筑物，地源熱泵有著明顯的優(yōu)點(diǎn)。不僅節(jié)省了大量能源，而且減少了設(shè)備的初投資。 （4 4） 運(yùn)行安全可靠運(yùn)行安全可靠 由于土壤溫度一年四季相對(duì)穩(wěn)定，其波動(dòng)

10、范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣溫度的波動(dòng)，加上山東綠特地源熱泵技術(shù)，以及精良的主機(jī)配置和完善的控制保護(hù)手段，使空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行更可靠、更穩(wěn)定，確保整個(gè)系統(tǒng)在各個(gè)工況點(diǎn)下的高效和經(jīng)濟(jì)性。 （5 5） 節(jié)水、省地節(jié)水、省地 、節(jié)資、節(jié)資既不消耗也不污染水資源，使用過(guò)程只不過(guò)是向水/地源取熱或放熱而已。省去了鍋爐房和與之配套的煤場(chǎng)、煤渣以及冷卻塔和其他室外設(shè)備。結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，占用空間少，不需要大量的基建投資。 （6 6） 模塊化設(shè)計(jì)模塊化設(shè)計(jì)機(jī)組采用模塊化設(shè)計(jì)，使機(jī)組在任何負(fù)荷下均能保持最高的輸出效率。每個(gè)模塊又可分為兩個(gè)或兩個(gè)以上完全獨(dú)立的熱泵系統(tǒng)，這樣一方面能使空調(diào)系統(tǒng)更緊湊，更節(jié)省空間，且易安裝、調(diào)節(jié)和維護(hù)

11、，尤其當(dāng)機(jī)組檢修及維護(hù)時(shí)，并不影響機(jī)組總體使用效果；另一方面，可使系統(tǒng)更節(jié)能，尤其在氣候變化大時(shí)，負(fù)荷工況隨著不同的變化負(fù)荷，機(jī)組可單臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)，又可多臺(tái)組合，可根據(jù)運(yùn)行負(fù)荷大小自動(dòng)確定壓縮機(jī)開啟臺(tái)數(shù)，有效地減小對(duì)電網(wǎng)的沖擊，最大限度的節(jié)省了電能，從而延長(zhǎng)了機(jī)組使用壽命。 （7 7） 控制方便控制方便所有空調(diào)系統(tǒng)都有微電腦精確控制，主機(jī)與循環(huán)泵、潛水泵等附屬設(shè)備均實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，聯(lián)動(dòng)運(yùn)行，真正實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化控制功能，目的是根據(jù)冷熱負(fù)荷情況適當(dāng)?shù)卮_定機(jī)組的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，使系統(tǒng)自動(dòng)控制處于高效節(jié)能運(yùn)行，生活熱水節(jié)能途徑是根據(jù)生活用水壓力的高低來(lái)確定供水泵運(yùn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。用戶可獨(dú)立計(jì)費(fèi)，自主調(diào)節(jié)水溫、室溫，調(diào)節(jié)起停時(shí)間或遠(yuǎn)程監(jiān)控。而且操作起來(lái)簡(jiǎn)單方便，無(wú)需專業(yè)人員看管維護(hù)，只需按動(dòng)操作板面上“運(yùn)行、停止”鍵。 （8 8）可靠性高、使用壽命長(zhǎng)）可靠性高、使用壽命長(zhǎng)機(jī)組采用進(jìn)口名牌高質(zhì)量零配件，精心裝配而成，可靠性高，維修率低；與傳統(tǒng)空調(diào)相比，