地源熱泵的原理

地源熱泵工作原理地源熱泵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，供給室內采暖，此時地能為嚥源”；夏季把室內熱量取出來，釋放到地下水、土壤或地表水中，此時地能為“冷源”。AAA地源熱泵供暖空調系統(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采暖空調末端系統(tǒng)。其中水源熱泵機主要有兩種形式：水-水式或水一空氣式。三個系統(tǒng)之間靠水或空氣換熱介質進行熱量的傳遞，水源熱泵與地能之間換熱介質為水，與建筑物采暖空調末端換熱介質可以是水或空氣。入熱泵，就象水泵能把低位水提升到高位一樣可以把熱從低溫端傳送到高溫端。它是一種可以實現(xiàn)蒸發(fā)器與冷凝器之間功能轉換的機械，實質上是另一種形式是制冷機。地源熱泵（GSHP）是以大地為熱源對建筑物進行空調、供暖和熱水供應的技術。眾所周知，地層之下一年四季均保持一個相對穩(wěn)定的溫度。在夏季，地下的溫度要比地面空氣溫度低，在冬季卻比地面空氣溫度高。地源熱泵正入是利用大地的這個特點，通過埋藏在地下的換熱器，與土壤或巖石交換熱量。地源熱泵全年運行工況穩(wěn)定，不需要其它輔助熱源及冷卻設備即可實現(xiàn)冬季供熱、夏季供冷。冬季代替鍋爐從土壤中取出熱量，以30-4OC左右的熱風向建筑物供暖，通過熱泵把大地中的熱量升高溫度后對建筑供熱，同時使大地中的溫度降低，即蓄存了冷量，可供夏季使用;夏季代替普通空調向土壤排熱，以10-17°C

左右的冷風形式給建筑物制冷，通過熱泵把建筑物中的熱量傳輸給大地，對建筑物降溫，同時在大地中蓄存熱量以供冬季使用。同時，它還能供應生活熱水。地源熱泵一年四季均能可靠的提供高品質的冷暖空氣,為我們營造一個非常舒適的室內環(huán)境。地源熱泵是地下土壤層為冷（熱）源對建筑物進行供暖、供熱水和空調供應的技術。眾所周知，地層之下一年四季均保持一個相對穩(wěn)定的溫度。在夏季，地下的溫度要比地面空氣溫度低，在冬季卻比地面空氣溫度高。地源熱泵正是利用大地的這個特點，通過埋藏在地下的換熱器，與土壤或巖石交換熱量。地源熱泵全年運行工況穩(wěn)定，不需要其它輔助熱源及冷卻設備即可實現(xiàn)冬季供熱、夏季供冷。所以，地源熱泵是一項高效節(jié)能型、環(huán)保型并能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的新技術，它既不會污染地下水，又不會影響地面沉降。在冬天，管道內的液體將地下的熱量抽出，然后通過系統(tǒng)導入建筑物內，同時蓄存冷量，以備夏用；在夏天，熱量從建建筑物內抽出，通過系統(tǒng)排入地下，同時蓄存熱量，以備冬用。地源熱泵一年四季均能可靠的提供高品質的冷暖空氣，為我們營造一個非常舒適的室內環(huán)境。地源熱泵技術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最低，埋管方式最貴，但最好。只要有足夠的場可地埋設管道（地下冷熱交換裝置）或政府允許抽取地下水的就

應該優(yōu)先考慮選擇地源熱泵中央空調。地源熱泵中央空調如此節(jié)能是應為地源熱泵技術借助了地下的能量，地下的能量還是來至于太陽能，“我們的腳下就有石油”這句話說的太好了，也很形象。地源熱泵技術的主要優(yōu)點：1?高效：一般空調對著空氣換熱稱為風冷熱泵，缺點在于天氣炎熱或者寒冷最需要冷量或熱量時效率反而下降。地溫一年四季基本恒定在6°C左右，略高于該地區(qū)平均溫度1到2度，使得熱泵無論在制冷或制熱工況中均處于高效率點。節(jié)能省費用：冬季運行時，COP約為4?2,即投入1KW電能，可得到4KW的熱能，夏季運行時，COP可達5?3,投入1KW電能，可得到5KW的冷量，能源利用效率為電采暖方式的3-4倍;并且熱交換器不需要除霜，減少了結霜和除霜的用電能耗。環(huán)保：供熱時沒有燃燒過程，避免了排煙污染，供冷時省了冷卻塔，避免了噪音及霉菌污染。舒適：因為地源熱泵機組供冷暖時都是通過冷熱水經(jīng)風機旁管（或地板管、墻埋管）交換完成的，所產(chǎn)生的冷氣和暖氣（或輻射熱）比常規(guī)空調的要更柔和的多，熱不易感冒。節(jié)省占地面積：省去了冷卻塔、鍋爐及與之配套的煤棚和渣場，節(jié)省了土地資源，產(chǎn)生附加經(jīng)濟效益，并改善了建筑物的外部形象。安全：無燃燒設備，從而不存在爆炸、失火和中毒的隱患。機組壽命長：熱泵主機一般放在室內或室外密閉的箱體內，并且熱泵機組是長期在良好的低溫井水（16C）下進行熱交換工作，可大大延長機組壽命，故障率低減少了維護量。

8?一機多用：地源熱泵系統(tǒng)可供暖，空調，還可供生活熱水，一機多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調的兩套裝置或系統(tǒng)。9?可再生：土壤有較好的蓄熱性能，冬季通過熱泵將大地淺層的低位熱能提高對建筑供暖，同時蓄存冷量，以備夏用；夏季通過熱泵將建筑物內的熱量轉移到地下對建筑進行降溫，同時蓄存熱量，以備冬用，保證大地熱量的平衡。10?可分區(qū)控制：中央空調享受的檔次，又可達到單體空調局部控制的效果，不存在“大馬拉小車”。市場上現(xiàn)有傳統(tǒng)空調存在如下一系列問題：1?存在熱島效應：使得外界局部空間環(huán)境條件惡化。2?當空氣溫度低于零度時，機組效率下降，并且當環(huán)境溫度低于5°C時，機組效率極低，甚至無法開機，需加輔助熱源（家用普通3P機僅電輔加熱就達200OW）,輔助加熱時的能效比COP要小于1。3?冬季室外機組需要頻繁停機除霜，其結果是除霜損失約占熱泵總能耗的10.2%,如普通3P機就要增加300瓦電能浪費。武漢地區(qū)因為空氣濕度大，一般當環(huán)境溫度5°C時外機就開始結霜。4?夏天當空氣溫度高于35C時，常規(guī)空調機組效率開始下降，空氣溫度越高，機組制冷效率越低，能耗增加。在空氣溫度為30CM,常規(guī)空調機組能效比COP也僅有2?2左右。5.室外機或冷卻塔有噪音及霉菌污染。6?室外機（壓縮機等關鍵設備）長年暴露在露天，直接與空氣接觸，灰塵集在散熱器上，起到保溫作用，機組在高溫下運行，增加能耗的同時機組壽命大大減少。

7?常規(guī)中央空調不能分區(qū)分部控制，即存在“大馬拉小車”問題地源熱泵是利用淺層地能進行供熱制冷的新型能源利用技術，是熱泵的一種,熱泵是利用卡諾循環(huán)和逆卡諾循環(huán)原理轉移冷量和熱量的設備?地源熱泵通常是指能轉移地下土壤中熱量或者冷量到所需要的地方通常熱泵都是用來做為空調制冷或者采暖用的地源熱泵還利用了地下土壤巨大的蓄熱蓄冷能力，冬季地源把熱量從地下土壤中轉移到建筑物內，夏季再把地下的冷量轉移到建筑物內一個年度形成一個冷熱循環(huán).地源熱泵的由來地源一詞是從英文“groundsource”翻譯而來，漢語的內涵則十分廣泛，應包括所有地下資源的含義。但在空調業(yè)內，目前僅指地殼表層（小于400米）范圍內的低溫熱資源，它的熱源主要來自太陽能，極少能量來自地球內部的地熱能"地源熱泵"的概念，最早于1912年由瑞士的專家提出，而該技術的提出始于英、美兩國。 1946年美國在俄勒岡州的波蘭特市中心區(qū)建成第一個地源熱泵系統(tǒng)。但是這種能源的利用方式?jīng)]有引起當時社會各界的廣泛注意，無論是在技術、理論上都沒有太大的發(fā)展。 20世紀50年代，歐洲開始了研究地源熱泵的第一次高潮，但由于當時的能源價格低，這種系統(tǒng)并不經(jīng)濟，因而未得到推廣。直到20世紀70年代初世界上出現(xiàn)了第一次能源危機，它才開始受到重視，許多公司開始了地源熱泵的研究、生產(chǎn)和安裝。這一時期，歐洲建立了很多水平埋管式土壤源熱泵，主要用于冬季供暖。雖然歐洲是世界上發(fā)展地源熱泵最成熟的地區(qū)，但是它也曾因為熱泵專家不懂安裝技術，安裝工人又不懂熱泵原理等因素，致使地源熱泵的發(fā)展走了一段彎路。 隨著科技的進步，關于能源消耗和環(huán)境污染的法律制訂越來越嚴格，地源熱泵的發(fā)展迎來了它的另一次高潮。歐洲國家以瑞士、瑞典和奧地利等國家為代表，大力推廣地源熱泵供暖和制冷技術。政府采取了相應的補貼政策和保護政策，使得地源熱泵生產(chǎn)和使用范圍迅速擴大。上世紀80年代后期，地源熱泵技術已經(jīng)趨于成熟，更多的科學家致力于地下系統(tǒng)的研究，努力提高熱吸收和熱傳導效率，同時越來越重視環(huán)境的影響問題。地源熱泵生產(chǎn)呈現(xiàn)逐年上升趨勢,瑞士和瑞典的年遞增率超過10%。美國的地源熱泵生產(chǎn)和推廣速度很快，技術產(chǎn)生了飛速的發(fā)展，成為世界上地源熱泵生產(chǎn)和使用的頭號大國。從地源熱泵應用情況來看，北歐國家主要偏重于冬季采暖，而美國則注重冬夏聯(lián)供。由于美國的氣候條件與中國很相似，因此研究美國的地源熱泵應用情況，對我國地源熱泵的發(fā)展有著借鑒意義。工作原理制冷模式：在制冷狀態(tài)下，地源熱泵機組內的壓縮機對冷媒做功，使其進行汽液轉化的循環(huán)。通過蒸發(fā)器內冷媒的蒸發(fā)將由風機盤管循環(huán)所攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)同時再通過冷凝器內冷媒的冷凝，由水路循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收，最終由水路循環(huán)轉移至地水、地下水或土壤里。在室內熱量不斷轉移至地下的過程中，通過風機盤管，以13°C以下的冷風的形式為房間供冷。地源熱泵制熱模式在供暖狀態(tài)下，壓縮機對冷媒做功，并通過換向閥將冷媒流動方向換向。由地下的水路循環(huán)吸收地表水、地下水或土壤里的熱量,通過冷凝器內冷媒的蒸發(fā)，將水路循環(huán)中的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時再通過蒸發(fā)器內冷媒的冷凝，由風機盤管循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收。在地下的熱量不斷轉移至室內的過程中，以35C以上熱風的形 式向室內供暖。 地源熱泵系統(tǒng)運行示意圖：

地源熱泵系統(tǒng)運行圖地源熱泵優(yōu)點:地源熱泵系統(tǒng)運行圖地源熱泵優(yōu)點:高效節(jié)能，穩(wěn)定可靠 地能或地表淺層地熱資源的hr溫度一年四季相對穩(wěn)定，土壤與空氣溫差一般為17度，冬季比環(huán)境空氣溫度高，hr夏季比環(huán)境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調冷源，這種溫度特性使得地源熱泵比傳統(tǒng)空調系統(tǒng)運行效率要高40%?60%,因此要節(jié)能和節(jié)省運行費用40%—50%左右。通常地源熱泵消耗1KW的能量，用戶可以得到5KW以上的熱量或4KW以上冷量，所以我們將其稱為節(jié)能型空調系統(tǒng)。 無環(huán)境污染地源熱泵的污染物排放，與空氣源熱泵相比，相當于減少40%以上，與電供暖相比，相當于減少70%以上，真正的實現(xiàn)了節(jié)能減排。 一機多用地源熱泵系統(tǒng)可供暖、制冷，還可供生活熱水，一機多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調的兩套裝置或系統(tǒng)。 維護費用低 地源熱泵系統(tǒng)運動部件要比常規(guī)系統(tǒng)少，因而減少維護，系統(tǒng)安裝在室內，不暴露在風雨中，也可免遭損壞，更加可靠，延長壽命。 使用壽命長 地源熱泵的地下埋管選用聚乙烯和聚