暖通工程师《专业知识》重点辅导(10)

地源热泵技术原理和优点缺点

地源热泵技术原理：

地源热泵是一种利用地下浅层地热资源既能供热又能制冷的高效节能环保型空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源(电能)，即可实现能量从低温热源向高温热源的转移。在冬季，把土壤中的热量“取”出来，提高温度后供给室内用于采暖;在夏季，把室内的热量“取”出来释放到土壤中去，并且常年能保证地下温度的均衡。

地源热泵技术特点：

环保：使用电力，没有燃烧过程，对周围环境无污染排放;不需使用冷却塔，没有外挂机，不向周围环境排热，没有热岛效应，没有噪音;不抽取地下水，不破坏地下水资源。

一机三用：冬季供暖、夏季制冷以及全年提供生活热水。

使用寿命长：使用寿命20年以上，是分体式或窗式空调器的2-4倍。

全电脑控制，性能稳定，可以电话遥控，可以进行温湿度控制和新风配送。

地源热泵优点：

1、地源热泵技术属可再生能源利用技术

地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源(通常小于400米深)作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能(earth energy)，是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。

2、地源热泵属经济有效的节能技术

地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源，这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%，因此要节能和节省运行费用40%左右。另外，地能温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。

据美国环保署epa估计，设计安装良好的地源热泵，平均来说可以节约用户30～40%的供热制冷空调的运行费用。

3、地源热泵环境效益显着

地源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40%以上，与电供暖相比，相当于减少70%以上，如果结合其它节能措施节能减排会更明显。虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25%的充灌量;属自含式系统，即该装置能在工厂车间内事先整装密封好，因此，制冷剂泄漏机率大为减少。该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。

4、地源热泵一机多用，应用范围广

地源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统;可应用于宾馆、购物商场、家电电脑办公楼、学校等建筑，更适合于别墅住宅的采暖、空调。

5、地源热泵空调系统维护费用低

在同等条件下，采用地源热泵系统的建筑物能够减少维护费用。地源热泵非常耐用，它的机械运动部件非常少，所有的部件不是埋在地下便是安装在室内，从而避免了室外的恶劣气候，其地下部分可保证50年，地上部分可保证30年，因此地源热泵是免维护空调，节省了维护费用，使用户的投资在3年左右即可收回。

此外，机组使用寿命长，均在15年以上;机组紧凑、节省空间;自动控制程度高，可无人值守。

地源热泵缺点

当然，象任何事物一样，地源热泵也不是十全十美的，如其应用会受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响;一次性投资及运行费用会随着用户的不同而有所不同;采用地下水的利用方式，会受到当地地下水资源的制约，实际上地源热泵并不需要开采地下水，所使用的地下水可全部回灌，不会对水质产生污染。

什么是地源热泵

地源热泵则是利用水源热泵的一种形式，它是利用水与地能(地下水、土壤或地表水)进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源，冬季把地能中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地能为“热源”;夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地能为“冷源”。

太阳能的47%被地表吸收，因此地表浅层蕴涵着大量取之不尽的能量，超过人类每年利用能量的500倍，并且不受地域资源限制，无处不在。由于近乎无限且持续恒定的特点，使得地能成为最易被利用的清洁、可再生能源。同样，地下水、河流和湖泊中也吸收了大量太阳能。在地源热泵系统中地球成为无穷大的“冷却塔”或“锅炉”。

传统的地源热泵中央空调系统就是以水为承载能量的载体，将空调排放热量散入土壤或从土壤中提取热量供给室内的中央空调系统。工作时的弃/吸热过程中，系统匀通过可逆的逆卡诺循环，加以少量电能代价，就将地能得意数倍的利用。这根本区别于任何资源型能源，资源越用越少，而太阳却天天升起。

地源热泵供暖空调系统主要分三部分：室外地能换热系统、水源热泵机组和室内采暖空调末端系统。其中水源热泵机主要有两种形式：水—水式或水—空气式。三个系统之间靠水或空气换热介质进行热量的传递，水源热泵与地能之间换热介质为水，与建筑物采暖空调末端换热介质可以是水或空气。

地源热泵技术的主要优点

1.高效：一般空调对着空气换热称为风冷热泵，缺点在于天气炎热或者寒冷最需要冷量或热量时效率反而下降。地温一年四季基本恒定在16℃左右，略高于该地区平均温度1到2度，使得热泵无论在制冷或制热工况中均处于高效率点。

2.节能省费用：冬季运行时，cop约为4.2，即投入1kw电能，可得到4kw的热能，夏季运行时，cop可达5.3，投入1kw电能，可得到5kw的冷量，能源利用效率为电采暖方式的3-4倍;并且热交换器不需要除霜，减少了结霜和除霜的用电能耗。比常规空气源空调节能50%左右。

3.环保：供热时没有燃烧过程，避免了排烟污染，供冷时省了冷却塔，避免了噪音及霉菌污染。

4.舒适：因为地源热泵机组供冷暖时都是通过冷热水经风机旁管(或地板管、墙埋管)交换完成的，所产生的冷气和暖气(或辐射热)比常规空调的要更柔和的多，热不易感冒。

5.节省占地面积：省去了冷却塔、锅炉及与之配套的煤棚和渣场，节省了土地资源，产生附加经济效益，并改善了建筑物的外部形象。

6.安全：无燃烧设备，从而不存在爆炸、失火和中毒的隐患。

7.机组寿命长：热泵机组长期在良好的低温井水(16℃)下进行热交换工作，可大大延长机组寿命。

8.一机多用：地源热泵系统可供暖，空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。

9.可再生：土壤有较好的蓄热性能，冬季通过热泵将大地浅层的低位热能提高对建筑供暖，同时蓄存冷量，以备夏用;夏季通过热泵将建筑物内的热量转移到地下对建筑进行降温，同时蓄存热量，以备冬用，保证大地热量的平衡。

10.可分区控制：中央空调享受的档次，又可达到单体空调局部控制的效果，不存在“大马拉小车”。

地源热泵节能主要体现

地源热泵通过输入少量的高品位能源(电能)，实现低温位热能向高温位转移。地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源。其能量来源是低温热源，对环境没有污染，效率高，能够很地适应建筑物制冷和供热的环保、节能要求。