地源热泵

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地源热泵

地源热泵是一种陆地浅层能源，通过输入少量高品位能源（如电能），将低品位热能转化为高品位热能。 一般来说，一台地源热泵消耗1kWh的能量，用户可以获得4.4kWh以上的热量或制冷。

“地源热泵”的概念最早由瑞士专家于1912年提出，该技术最早由英国和美国提出。 北欧国家主要注重冬季供暖，而美国则注重冬夏结合供暖。 由于美国的气候条件与中国非常相似，研究美国地源热泵的应用对于我国地源热泵的发展具有参考意义。

01热源

地源热泵已成功利用地下水、江河湖泊、水库水、海水、城市灰水、工业尾水、隧道水、土壤源等多种水资源作为地源热泵的冷热源。

02组件

地源热泵供暖空调系统主要分为室外地源热交换系统、地源热泵主机系统和室内末端系统三部分。

03机组特点

(1)地源热泵技术是一种可再生能源利用技术。 因为地源热泵是一种利用地球表面浅层地热资源（通常深度小于400米）作为冷热源进行能量转换的供暖空调系统。 地球表面浅层地热资源可称为地热能，是指地表土壤、地下水、河流、湖泊吸收太阳能和地热能所蕴含的低温热能。 地球表面浅层是一个巨大的太阳能集热器，它收集了47%的太阳能，是人类每年使用能源的500多倍。 它不受地理、资源等限制，真正做到大规模、无处不在。 地球表面浅层储存的近乎无限量的可再生能源使地能成为一种清洁的可再生能源。

(2)地源热泵是一种经济有效的节能技术。 其地源热泵的COP值达到4以上，这意味着用户消耗1KWh的能源，可以获得4KWh以上的热量或制冷量。

（3）地源热泵环境效益显着。 装置运行不会产生任何污染，可建在居民区。 不燃烧、不冒烟、不产生废物。 不需要地方储存燃料废物，也不需要长距离输送热量。

(4)地源热泵功能多样，应用范围广泛。 地源热泵系统可提供供暖、空调和生活热水。 一台机器可以用于多种用途。 一套系统可替代原有锅炉、空调两套设备或系统； 可用于酒店、商场、办公楼、学校等建筑。 ，更适合别墅住宅采暖。

(5)地源热泵空调系统维护成本低。 地源热泵的机械运动部件很少。 所有部件要么埋在地下，要么安装在室内，从而避免了室外的恶劣天气。 机组结构紧凑，节省空间； 自动控制程度高，可实现无人值守。

从以上特点可以看出，地源热泵技术未来可以得到广泛的应用。

然而，地源热泵要实现制冷和制热，就需要有动力在制冷和制热管道中进行循环。

水，传统机房可以提供电力，但施工复杂、难度大、周期长、需要采购的材料种类多、需要库存、漏水风险大。 为了解决这些问题，市场上开发了一种新型电力传输系统。 配备系统设备-----节能空调机房。 该机房系统将传统机房中的所有组件进行集成、模块化，实行一体化安装模式。 不仅施工难度大大降低，而且无需库存、漏水风险大大降低、可与主机无限联动等，可见节能空气空调机房实际上是暖通空调行业的一套成套设备。 解决方案。

总而言之，节能空调机房、水力平衡分配器、多功能水箱和地源热泵的组合为整个暖通空调系统增添了亮点，同时也让安装变得更加便捷。 建设时间和采购周期大大缩短，人工成本也会降低等。可见，节能空调机房与地源热泵的配合是暖通空调行业的必然发展趋势。未来。

04表格

水源/地源热泵有两种类型：开放式和封闭式。

开放系统：

开式系统是指地表水由循环泵驱动，直接流经水源热泵机组或流经中间换热器进行热交换的系统。

封闭系统：

它是一个封闭系统，将防冻液注入埋在地下深处的封闭塑料管道中，通过热交换器与水或土壤进行能量交换。 封闭系统不受地下水位、水质等因素影响。

1、垂直埋管-深土

垂直埋地管道从地下深处的土壤中捕获热量。 垂直埋地管道通常安装在地下50-150米深处。 一组或多组管道连接至热泵机组。 封闭的塑料管内的防冻剂（塑料管是水，水中防冻剂的量取决于当地的气候条件））将热能传递给热泵，然后将其转化为人们所需的采暖和热水。建筑。 垂直埋管是地源热泵系统的主要方式，受到各国政府部门的大力支持。

2、水平埋管-地表层

塑料管水平放置在地下2米处。 塑料管充满防冻液并连接到热泵。 水平埋管占地面积大，需要大量土方开挖，且地下换热器受地表气候变化影响。

05可再生性

地源热泵是利用土壤中储存的太阳能资源作为冷热源进行能量转换的供暖、制冷和空调系统。 地源热泵采用清洁的可再生能源技术。 地表土壤和水体是巨大的太阳能集热器，收集47%的太阳辐射能，是人类每年使用量的500倍以上（地下水体通过土壤间接接收太阳辐射能）； 它是另一个巨大的动态能量平衡系统，表层土壤和水体自然地保持着能量接收和发射的相对平衡。 地源热泵技术的成功，使得利用其中储存的近乎无限的太阳能或地能成为现实。 如果在冬季和夏季使用，地源热泵系统的稳定性会更高（土壤越深，中间的空气含量越低，受地温影响越小），并且可以实现理论再生。

06高效节​​能

地源热泵机组冬季使用土壤或水温为12-22℃，高于环境空气温度。 热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高； 夏季土壤或水温为18-32℃，温度高于周围空气温度。 温度低，制冷系统冷凝温度降低，使冷却效果优于风冷、冷却塔式。 机组效率大幅提高，可节省供暖、制冷、空调运行成本30-40%。 1KW的电能可以获得4KW以上的电能。 制热或制冷能力5KW以上。

与锅炉（电、燃油）供暖系统相比，锅炉供暖只能利用90%以上的电能或70~90%的燃料内能供用户热能使用。 因此，地源热泵比电锅炉更省钱。 消耗三分之二以上的电能，比燃油锅炉节省二分之一左右的能源； 由于地源热泵的热源温度全年比较稳定，一般为10～25℃，其制冷制热系数可达3.5～4.4，与传统空气源热泵相比，高出40%左右，其运行成本是普通中央空调的50~60%。 因此，近十几年来，地源热泵空调系统在美国、加拿大等北美地区以及瑞士、瑞典等中北欧国家取得了快速发展。 我国地源热泵市场也日益活跃。 可以预见，该项目技术将成为21世纪最有效的供暖、制冷和空调技术。

07 优势

显着的环境和经济效益

地源热泵机组运行时，不消耗水，也不污染水。 它不需要锅炉、冷却塔或储存燃料废物的地方。 它具有显着的环境效益。 地源热泵机组的电耗比空气源热泵可降低40%以上； 与电加热相比，可节能70%以上。 其供暖系统平均比燃气锅炉效率提高近50%，比燃气锅炉效率更高。 锅炉效率提高 75%。

一机多用，用途广泛

地源热泵系统可提供供暖、空调和制冷以及生活热水。 一机多用。 一套系统可以替代原来的锅炉和空调两套设备或系统，特别是对于同时有供暖和制冷需求的系统。 建筑。 地源热泵具有明显的优势。 不仅节省大量能源，而且一套设备可以同时满足供暖、制冷、生活供水的要求，减少了设备的初期投资。 地源热泵可用于酒店、住宅区、公寓、工厂、商场等。 、办公楼、学校等建筑，小型地源热泵更适合别墅的供暖和空调。

维护成本低，可以无人看管

地源热泵系统比传统系统的活动部件更少，从而减少了维护。 系统要么埋在地下，要么安装在室内，不受风吹雨打。 该装置结构紧凑、节省空间，并且可以防止损坏。 它更可靠，寿命更长。 。 自动化控制程度高，可实现无人值守、远程管理，无需聘请专人看管。

污染小

地源热泵的污染物排放量相当于比空气源热泵减少38%以上，相当于比电采暖减少70%以上。 真正实现节能减排，是减少能源浪费，更减少废气排放。

维护方便

地源热泵系统比传统系统的活动部件更少，从而减少了维护。 系统安装在室内，不受风吹雨打，不受损坏，更加可靠，延长使用寿命。

长寿

地源热泵的地下管道采用聚乙烯、聚丙烯塑料管，使用寿命长达50年，比普通空调长35年。

维护生态环境平衡

地源热泵夏季将室内热量排出地下，冬季取出地下热量供室内使用。 相对而言，向环境排放的能量较少，保持了生态环境的平衡。

节省空间

没有冷却塔、锅炉房等设备，消除了锅炉房和冷却塔占用的宝贵面积，产生额外的经济效益，改善了环境的外部形象。

地源热泵系统的能源来源于自然能源。

不向外界排放任何废气、废水、废渣，是理想的“绿色空调”。 它被认为是目前最环保、最高效的供暖和制冷系统。 该系统可在寒冷地区和热带地区应用。 可广泛应用于写字楼、酒店、学校、宿舍、医院、餐厅、商场、别墅、住宅等领域。

08工作原理

自然界中，水总是从高处流向低处，热量总是从高温传递到低温。 人们可以利用水泵将水从低处抽到高处，实现水从低处流向高处。 热泵还可以将热量从低温传递到高温。

因此，热泵本质上是一种升温装置。 工作时，消耗少量电能，但可从环境介质（水、空气、土壤等）中提取4-7倍的电能以提高温度以供利用。 这就是热泵节能的原因。

地源热泵是热泵的一种。 它是一种利用土或水作为冷热源，使建筑物冬暖夏凉的空调技术。 地源热泵只是在地球和室内之间“传递”能量。 使用最少的电力来维持所需的室内温度。

冬天，1千瓦的电可以从土壤或水源向房间输送4-5千瓦的热量。 在夏天，这个过程相反，房间里的热量通过热泵转移到土壤或水中，让房间获得凉爽的空气。 地下获得的能量将在冬季得到利用。 如此周而复始，将建筑空间与自然融为一体。 以最低的价格获得最舒适的居住环境。

热泵原理

热泵机组主要由压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀阀四部分组成。 通过让液态工质（制冷剂或制冷剂）不断地完成：蒸发（从环境中吸收热量）→压缩→冷凝（放出热量）→节流→再蒸发的热循环过程，从而将环境中的热量传递给环境水。 压缩机（）：起着将循环工质从低温低压压缩输送到高温高压的作用，是热泵（制冷）系统的心脏； 蒸发器（）：是输出冷能的装置，其作用是利用通过节流阀流入的制冷剂液体蒸发吸收被冷却物体的热量，达到制冷的目的； 冷凝器（）：是输出热量的装置。 从蒸发器吸收的热量转化为压缩机消耗的热量。 热量在冷凝器中被冷却介质带走，达到加热的目的； 膨胀阀（Valve）或节流阀（）：对循环工质起节流、减压作用，调节进入蒸发器的循环工质流量。 根据热力学第二定律，压缩机消耗的功（电能）起到补偿作用，使循环的工质不断从低温环境吸收热量并向高温环境释放热量，循环继续。

09系统类型

1、卧式地源热泵

卧式地源热泵利用水平埋设在地表以下2～4米的封闭式换热系统与土壤进行热、冷交换。 该类型系统适用于制冷、采暖面积较小的建筑，如别墅、小型单体建筑。 该系统初期投资和建设难度较小，但占地面积较大。

2、立式地源热泵

封闭式换热系统通过垂直钻孔埋入岩土深度50M至400M，与土壤进行热、冷交换。 此类系统适用于制冷、采暖面积较大且周围有一定空旷空间的建筑，如别墅、办公楼等。 该系统初期投资较高，建设难度较大，但占地面积较小。

3、地表水地源热泵

地源热泵机组通过布置在水下的封闭式换热系统与河流、湖泊、海水等进行热、冷交换。 该类型系统适用于中小型供冷、供暖面积及靠近水源的建筑。 它利用了泳池或湖水温度稳定、散热显着的优点。 无需钻孔、挖沟，初期投资极少。 但它需要建筑物周围有更深、更大的河流或水体。

4、地下水式地源热泵

地源热泵机组通过机组内的闭式循环系统与水泵抽出的深层地下水经热交换器进行热、冷交换。 地下水被排回或通过加压泵注入含水层。 该系统适用于建筑面积较大、周边空地有限的大型单体建筑和小型建筑群落。

10种使用方法

地源热泵的应用方式根据其使用的建筑对象可分为家用和商用两大类。从输送冷热的方式可分为集中式系统、分散式系统和混合式系统。

家庭系统

用户利用自备的热泵、地源和水路或风管输送系统进行冷热供应，多用于小型住宅、别墅等家用空调。

集中式系统

热泵布置在机房内，冷热集中通过风道或配水系统输送到各个房间。

去中心化系统

中央水泵通过水环路将水输送到每个用户，作为冷热源。 用户单独使用自己的热泵机组来调节空气。 一般应用于写字楼、学校、商业楼宇等，该系统可以完整反映用户在用电量中使用的冷量和热量，方便计量，适合独立用热计量需求。

混合动力系统

将地面源与冷却塔或加热锅炉相结合作为冷热源的系统。 混合系统与分散式系统非常相似，只不过在冷热源系统中增加了冷却塔或锅炉。

11制冷原理

在制冷状态下，地源热泵机组中的压缩机对制冷剂做功，使其进行汽液转换循环。 通过制冷剂在制冷剂/空气热交换器中的蒸发，室内空气循环携带的热量被制冷剂吸收。 当制冷剂循环时，通过制冷剂在制冷剂/水热交换器中的冷凝，制冷剂携带的热量被水循环吸收。 热量被吸收并最终通过水循环传递到地下水或土壤。 在将室内热量不断传递到地面的过程中，通过制冷剂-空气热交换器以13℃以下的冷空气的形式将房间冷却。

12 加热原理

在制热状态下，地源热泵机组内的压缩机对制冷剂进行工作，并通过四通阀使制冷剂的流动方向反向。 地下水或土壤中的热量被地下水循环吸收。 通过制冷剂/水热交换器中制冷剂的蒸发，水循环中的热量被制冷剂吸收。 当制冷剂循环时，它穿过制冷剂/空气热交换器。 制冷剂冷凝过程中，制冷剂携带的热量被循环空气吸收。 地源热泵将地下的热量不断地输送到室内，以35℃以上的热空气的形式为室内供暖。

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