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地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用原理簡(jiǎn)介 

衡水供暖的地源熱泵機(jī)組安裝新價(jià)，熱泵技術(shù)是在高位能的拖動(dòng)下，將熱量從低位熱源流向高位熱源的技術(shù)。它可以把不能直接利用的低品位熱能(如空氣、土壤、水、太陽(yáng)能、工業(yè)廢熱等)轉(zhuǎn)化為可利用的高位能，從而達(dá)到節(jié)約部分高位能(煤、石油、天然氣、電能等)的目的。利用低位能的熱泵技術(shù)可以節(jié)約燃料、合理利用能源、減輕環(huán)境污染，作為一條節(jié)能與環(huán)保并重的途徑。有研究表明，與區(qū)域鍋爐房的能耗比較，相同容量的熱泵站的能耗：用河水(5～6.6℃)作為低位熱源時(shí)，年節(jié)煤率為12.68～14.08%；用海水(12～13.6℃)作為低位熱源時(shí)，年節(jié)煤率為21.59～39.98%；用工業(yè)廢水(18～20℃)作為低位熱源時(shí)，年節(jié)煤率為39～39.98%。熱泵的效率與建筑物室內(nèi)和室外環(huán)境的溫差有關(guān)，溫差越小，熱泵的效率越高。有研究表明，從熱泵機(jī)組冬季運(yùn)行中除霜的角度來(lái)看，空氣源熱泵的使用不但與室外溫度有關(guān)，而且與室外大氣的相對(duì)濕度有密切關(guān)系，這大大限制了它的使用范圍。采用地源熱泵系統(tǒng)，由于土壤的溫度比室外空氣溫度更接近室內(nèi)的溫度，若設(shè)計(jì)合理，地源熱泵可以比空氣源熱泵具有更高的效率和更好的可靠性。此外，因?yàn)橄嗤w積流量水的熱容是空氣的3500倍，水與制冷劑的換熱效果遠(yuǎn)好于空氣與制冷劑的對(duì)流換熱，因此地源熱泵的換熱

衡水供暖的地源熱泵機(jī)組安裝新價(jià)地源熱泵技術(shù)是利用淺層常溫土壤或地下水的能量作為能源的新型熱泵技術(shù)。該技術(shù)可以同時(shí)供暖和制冷，并且能夠提供生活熱水。利用水與地能（地下水、土壤或地表水）進(jìn)行冷熱交換來(lái)作為水源熱泵的冷熱源，冬季把地能中的熱量“取”出來(lái)，供給室內(nèi)采暖，此時(shí)地能為“熱源”；夏季把室內(nèi)熱量取出來(lái)，釋放到地下水、土壤或地表水中，此時(shí)地能為“冷源”熱泵是一種能從自然界的空氣、水或土壤中獲取低品位熱，經(jīng)過(guò)電力做功，輸出可用的高品位熱能的設(shè)備，可以把消耗的高品位電能轉(zhuǎn)換為3倍甚至3倍以上的熱能，是一種高效供能技術(shù)。地下水源熱泵系統(tǒng)的熱源是從水井或廢棄的礦井中抽取的地下水。經(jīng)過(guò)換熱的地下水可以排入地表水系統(tǒng)，但對(duì)于較大的應(yīng)用項(xiàng)目通常要求通過(guò)回灌井把地下水回灌到原來(lái)的地下水層。zui近幾年地下水源熱泵系統(tǒng)在我國(guó)得到了迅速發(fā)展。但是，應(yīng)用這種地下水熱泵系統(tǒng)也受到許多限制。首先，這種系統(tǒng)需要有豐富和穩(wěn)定的地下水資源作為先決條件。因此在決定采用地下水熱泵系統(tǒng)之前，一定要做詳細(xì)的水文地質(zhì)調(diào)查，并先打勘測(cè)井，以獲取地下溫度、地下水深度、水質(zhì)和出水量等數(shù)據(jù)。地下水熱泵系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性與地下水層的深度有很大的關(guān)系。如果地下水位較低，不僅成井的費(fèi)用增加，運(yùn)行中水泵的耗電將大大降低系統(tǒng)的效率。此外，雖然理論上抽取的地下水將回灌到地下水層，但目前國(guó)內(nèi)地下水回灌技術(shù)還不成熟，在很多地質(zhì)條件下回灌的速度大大低于抽水的速度，從地下抽出來(lái)的水經(jīng)過(guò)換熱器后很難再被全部回灌到含水層內(nèi)，造成地下水資源的流失熱泵技術(shù)在盤(pán)管要比空氣源熱泵小得duo且地源熱泵系統(tǒng)的構(gòu)件較少使其運(yùn)行費(fèi)用可以降低。地源熱泵工作原理  1 地源熱泵工作原理    地源熱泵則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(jìn)行冷熱交換來(lái)作為水源熱泵的冷熱源，冬季把地能中的熱量“取”出來(lái)，供給室內(nèi)采暖，此時(shí)地能為“熱源”；夏季把室內(nèi)熱量取出來(lái)，釋放到地下水、土壤或地表水中，此時(shí)地能為“冷源”。地源熱泵供暖空調(diào)系統(tǒng)主要分三部分：室外地能換熱系統(tǒng)、水源熱泵機(jī)組和室內(nèi)采暖空調(diào)末端系統(tǒng)。其中水源熱泵機(jī)主要有兩種形式：水—水式或水—空氣式。三個(gè)系統(tǒng)之間靠水或空氣換熱介質(zhì)進(jìn)行熱量的傳遞，水源熱泵與地能之間換熱介質(zhì)為水，與建筑物采暖空調(diào)末端換熱介質(zhì)可以是水或空氣

高效節(jié)能
與鍋爐（電、燃料）供熱系統(tǒng)相比，土--氣/水型地源熱泵系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率zui高可達(dá)4.7 。而鍋爐供熱只能將90%以上的電能或70～90%的燃料內(nèi)能轉(zhuǎn)換為熱量供用戶使用，因此它要比電鍋爐加熱節(jié)省2/3以上的電能，比燃料鍋爐節(jié)省1/2以上的能量，運(yùn)行費(fèi)用為各種采暖設(shè)備的30-70%。由于土壤的溫度全年穩(wěn)定在10℃—20℃之間，其制冷、制熱系數(shù)可達(dá)3.5—4.7，與傳統(tǒng)的空氣源熱泵（家用窗式和分體式空調(diào)、*式風(fēng)冷熱泵）相比，要高出40%以上，其運(yùn)行費(fèi)用僅為普通*空調(diào)的50—60%。夏季高溫差的散熱和冬季低溫差的取熱，使得土--氣型地源熱泵系統(tǒng)換熱效率很高。因此在產(chǎn)生同樣熱量或冷量時(shí)，只需小功率的壓縮機(jī)就可實(shí)現(xiàn)，從而達(dá)到節(jié)能的目的，其耗電量?jī)H為普通*空調(diào)與鍋爐系統(tǒng)的40%—60%。

地源熱泵技術(shù)路線   

地源熱泵技術(shù)路線有以下兩種：土--氣型地源熱泵技術(shù)和水--水型地源熱泵技術(shù)    土--氣型地源熱泵技術(shù)以美國(guó)的技術(shù)為代表，水--水地源熱泵技術(shù)以北歐的技術(shù)為代表。二者的差別是：前者從淺層土壤或地下水中取熱或向其排熱，通過(guò)分散布置于各個(gè)房間的地源熱泵機(jī)組直接轉(zhuǎn)換成熱風(fēng)或冷風(fēng)為房間供暖或制冷。后者是從地下水中取熱或向其排熱，經(jīng)過(guò)熱泵機(jī)組轉(zhuǎn)換成熱水或冷水，然后再經(jīng)過(guò)布置在各個(gè)房間的風(fēng)機(jī)盤(pán)管轉(zhuǎn)換成熱風(fēng)或冷風(fēng)給房間供暖或制冷。由于美國(guó)的土--氣型地源熱泵技術(shù)，可以不用地下水，采用埋設(shè)垂直管、水平管或向地表水拋設(shè)管路等duo種方式，直接從淺層土壤取效或向其排熱，不受地下水開(kāi)采的限制，推廣的范圍更大、更靈活。地源分類(lèi)   

地源按照室外換熱方式不同可分為三類(lèi)：

(1)土壤埋管系統(tǒng)，

(2)地下水系統(tǒng)，

(3)地表水系統(tǒng)。  

根據(jù)循環(huán)水是否為密閉系統(tǒng)，地源又可分為閉環(huán)和開(kāi)環(huán)系統(tǒng)。閉環(huán)系統(tǒng)如埋盤(pán)管方式 （垂直埋管或水平埋管），地表水安置換熱器方式。開(kāi)環(huán)系統(tǒng)如抽取地下水或地表水方式。  此外，還有一種“直接膨脹式”，它不象上述系統(tǒng)那樣采用中間介質(zhì)水來(lái)傳遞熱量，而是直接將熱泵的一個(gè)換熱器（蒸發(fā)器）埋入地下進(jìn)行換熱。地源熱泵系統(tǒng)的形式   

土-氣型地源熱泵系統(tǒng)按照室外換熱方式不同分，

主要有三類(lèi)形式： 

1、地耦管系統(tǒng)  

該方案只需在建筑物的周邊空地、道路或停車(chē)場(chǎng)打一些地耦管孔，室外水系統(tǒng)注滿水后形成一個(gè)封閉的水循環(huán)，利用水的循環(huán)和地下土壤換熱，將能量在空調(diào)室內(nèi)和地下土壤之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換故該方案不需要直接抽取地下水，不會(huì)對(duì)本地區(qū)地下水的平衡和地下水的品質(zhì)造成任何影響，不會(huì)受到國(guó)家地下水資源政策的限制。 

2、地下水系統(tǒng)   

項(xiàng)目附近如果有可利用的地表水，水溫、水質(zhì)、水量符合使用要求，則可采用開(kāi)式地表水（直接抽取）換熱方式，即直接抽取地表水，將其通過(guò)板式換熱器與室內(nèi)水循環(huán)進(jìn)行隔離換熱，可以避免對(duì)地表水的污染。此種換熱方式可以節(jié)省打井的施工費(fèi)用，室外工程造價(jià)較低。

3、地表水系統(tǒng)   

項(xiàng)目附近如果有可利用的地表水，水溫、水質(zhì)、水量符合使用要求，則可采用拋放地耦管換熱方式，即將盤(pán)管放入河水（或湖水）中，盤(pán)管與室內(nèi)循環(huán)水換熱系統(tǒng)形成閉式系統(tǒng)。該方案不會(huì)影響熱泵機(jī)組的正常使用；另一方面也保證了河水（湖水）的水質(zhì)不受到任何影響，而且可以大大降低室外換熱系統(tǒng)的施工費(fèi)用地源熱泵在回灌困難地區(qū)的應(yīng)用  北京市是偉大祖國(guó)的首都，為改善空氣環(huán)境、減少大氣污染，市委市政府早在2000年就提出了大氣污染治理規(guī)劃。在城區(qū)內(nèi)利用清潔能源取代燃煤鍋爐，禁止新建燃煤鍋爐。水源熱泵空調(diào)作為一種清潔、節(jié)能、環(huán)保新技術(shù)很快被人們認(rèn)識(shí)和接受。但在水源熱泵系統(tǒng)的推廣應(yīng)用中，如何合理地抽取和回灌地下水是困惑用戶的首要問(wèn)題。在水文地質(zhì)條件相對(duì)差的地區(qū)，回灌很難，出現(xiàn)了個(gè)別項(xiàng)目難以實(shí)現(xiàn)地下水的*回灌，系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)正好彌補(bǔ)了水源熱泵系統(tǒng)的不足，它通過(guò)密閉的PE換熱管與地層進(jìn)行熱交換，為熱泵提供冷熱源，不再需要提取和回灌地下水。它的成功應(yīng)用和示范，使在水文地質(zhì)條件較差的地區(qū)也能使用地能資源。本文將對(duì)比水源熱泵和地源熱泵系統(tǒng)，以及它們所適用的地質(zhì)條件和地區(qū)，并通過(guò)對(duì)朝陽(yáng)區(qū)綠化局辦公樓地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的介紹，使大家對(duì)地源熱泵進(jìn)一步了解。

地源熱交換泵也有一些不足之處：

1）初投資偏高；

2）對(duì)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件及氣候條件依賴(lài)性強(qiáng)等。

3、工程使用剖析以某別墅工程為例。總建筑面積639m2,室內(nèi)溫度夏季線路盡量采用架空，不能架空也要采取保護(hù)措施。注意不要讓電線浸泡在水中或被物體碾壓，電線老化、表皮破損、用電器具和零件缺損等要及時(shí)更換和維護(hù)、維修，嚴(yán)禁使用拖線圓盤(pán)、多用插座等無(wú)防雨措施的電器具。

4、案例為了安全生產(chǎn)、文明生產(chǎn)，確保人民生命財(cái)產(chǎn)安全有切實(shí)的保障，在工程施工過(guò)程中只有不斷發(fā)現(xiàn)和有的放矢地解決建筑施工用電安全過(guò)程中的各種問(wèn)題，以認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度將用電安全事故杜絕在萌芽狀態(tài)，從安全的點(diǎn)點(diǎn)滴滴抓起，明白安全無(wú)小事，才會(huì)有建筑施工行業(yè)生存與發(fā)展的希望和經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益雙贏的可能。24℃~26℃，冬季26℃~28℃；相對(duì)濕度：45.5%~60.5%.

由此該別墅空調(diào)系統(tǒng)擬采用節(jié)能環(huán)保的地源熱交換泵空調(diào)系統(tǒng)。

4.1負(fù)荷計(jì)算結(jié)合上海氣象參數(shù)，系統(tǒng)在制冷工況時(shí)，冷凍機(jī)溫度為7℃~12℃，冷凝器溫度為40℃~45℃，計(jì)算得冷負(fù)荷79.2kW,熱交換負(fù)荷65kW.

由于冬季的吸熱交換量小于夏季的排熱交換量，因此地下?lián)Q熱交換器的選取以夏季為基準(zhǔn)選取。由此得到地下?lián)Q熱交換器冷熱交換負(fù)荷分別為95kW,49.4kW.

4.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)1）確定地下?lián)Q熱交換器埋管形式及管路連接方式?？紤]該別墅建筑戶外小花園的面積情況，采用豎直單U形管的地下?lián)Q熱交換器。對(duì)豎直埋管系統(tǒng)，并聯(lián)方式的初投資及運(yùn)行費(fèi)用均較經(jīng)濟(jì)。由于地下埋管多環(huán)路難于設(shè)置調(diào)節(jié)閥或平衡閥，難于做到系統(tǒng)各環(huán)路的水力平衡，因此采用同程式。

2）管長(zhǎng)估算。一般垂直單U形管埋管的換熱交換能力為50W/m~80W/m（井深），設(shè)計(jì)時(shí)可取換熱交換能力的下限值。

3）確定埋管間距。垂直地埋管換熱交換器計(jì)算的基礎(chǔ)是單個(gè)鉆孔的傳熱交換剖析3.14s,當(dāng)埋管間距大于3.5m時(shí)，其大地?zé)峤粨Q阻的干擾影響已經(jīng)很小。參考GB50366-2005地源熱交換泵系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范規(guī)定埋管間距為3m~6m,按照不小于4m間距設(shè)計(jì)能保證土壤耦合器正常使用。

4）確定豎井?dāng)?shù)目及間距。由于上海地區(qū)的地質(zhì)情況為0m~100m,多以黏土、砂為主。結(jié)合該地土壤情況及工程的實(shí)際使用情況和PE管的承壓能力，確保土壤換熱交換器使用的安全性，選取鉆孔深度為90m.計(jì)算可得鉆孔數(shù)量夏季為21個(gè)，冬季為18個(gè)，所以取21.綜上所述并考慮各種因素，該工程擬定的埋管方式為：?jiǎn)蜺形埋管，深度90m,間距4mX4m,設(shè)計(jì)鉆孔數(shù)量21個(gè)。

4.3經(jīng)濟(jì)性剖析地源熱交換泵是一種高效的節(jié)能環(huán)保技術(shù)，但地源熱交換泵是否具有經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力將是地源熱交換泵能否實(shí)際使用的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。由于涉及的因素多，不同地區(qū)，不同能源結(jié)構(gòu)及價(jià)格等都將直接影響地源熱交換泵的經(jīng)濟(jì)性。由電、天然氣、柴油三種常用能源基本情況可以看出，利用地源熱交換泵，降低了成本，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(diǎn)。

5、結(jié)語(yǔ)通過(guò)對(duì)地源熱交換泵系統(tǒng)與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的比較剖析，對(duì)既需要供暖又需要空調(diào)的場(chǎng)所，地源熱交換泵在目前能源價(jià)格下有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)性。其性能系數(shù)比普通空調(diào)有較大的提高，且設(shè)備集中、性能良好，具有較好的可行性。地源熱泵技術(shù)特點(diǎn)：

地源熱泵環(huán)保特性：使用電力，沒(méi)有燃燒過(guò)程，對(duì)周?chē)h(huán)境無(wú)污染排放；不需使用冷卻塔，不向周?chē)h(huán)境排熱，沒(méi)有熱島效應(yīng)，沒(méi)有噪音；不抽取地下水，不破壞地下水資源。

地源熱泵的一機(jī)三用：冬季供暖、夏季制冷以及全年提供生活熱水。

地源熱泵的使用壽命長(zhǎng)：使用壽命20年以上，是分體式或窗式空調(diào)器的2-4倍。

地源熱泵的性能：全電腦控制，性能穩(wěn)定，可以遙控，可以進(jìn)行溫濕度控制和新風(fēng)配送。地源熱泵的室內(nèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

地源熱泵室內(nèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，首先要核算建筑物的建筑面積和空調(diào)面積，而要計(jì)算空調(diào)面積，就要對(duì)建筑物進(jìn)行空調(diào)分區(qū)，并根據(jù)每個(gè)分區(qū)的面積、結(jié)構(gòu)、功能和用途，計(jì)算出每個(gè)分區(qū)的負(fù)荷。

地源熱泵系統(tǒng)可分為室外系統(tǒng)和室內(nèi)系統(tǒng)兩部門(mén)，其中室內(nèi)系統(tǒng)有兩種主要設(shè)計(jì)形式--中心式和分散式。地源熱泵而大型建筑群落可能采用混合式系統(tǒng)，即一部門(mén)建筑采用中心式系統(tǒng)，一部門(mén)采用分散式系統(tǒng)。

環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益顯著

地源熱泵

地源熱泵機(jī)組運(yùn)行時(shí)，不消耗水也不污染水，不需要鍋爐，不需要冷卻塔，也不需要堆放燃料廢物的場(chǎng)地，環(huán)保效益顯著。地源熱泵機(jī)組的電力消耗，與空氣源熱泵相比也可以減少40%以上；與電供暖相比可以減少70%以上，它的制熱系統(tǒng)比燃?xì)忮仩t的效率平均提高近50%，比燃?xì)忮仩t的效率高出了75%。

一機(jī)多用，應(yīng)用廣泛

地源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)制冷，還可提供生活熱水，一機(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替換原來(lái)的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)，特別是對(duì)于同時(shí)有供熱和供冷要求的建筑物。地源熱泵有著明顯的優(yōu)點(diǎn)。不僅節(jié)省了大量的能量，而且用一套設(shè)備可以同時(shí)滿足供熱、供冷、供生活用水的要求，減少了設(shè)備的初投資，地源熱泵可應(yīng)用于賓館、居住小區(qū)、公寓、廠房、商場(chǎng)、辦公樓、學(xué)校等建筑，小型的地源熱泵更適合于別墅住宅的采暖、空調(diào)。

自動(dòng)運(yùn)行

地源熱泵機(jī)組由于工況穩(wěn)定，可以設(shè)計(jì)成簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，部件較少，機(jī)組運(yùn)行可靠，維護(hù)費(fèi)用用低，自動(dòng)控制程度高，使用壽命長(zhǎng)。