地源户式中央空调与常规家用空调比较[1].doc

地源热泵系统介绍地源热泵供热空调系统是目前世界上最先进的绿色空调系统。热泵供热空调系统的工作原理是利用环境（空气、水和大地）中的低品位热量，经热泵机组的工作而改变温度，进而实现对建筑物的供热和空调，同时还可以提供生活热水。 地源热泵系统通过循环液在封闭的地下埋管中流动，实现系统与大地之间的换热，利用大地岩土层中的可再生热能。由于较深的地层中在未受干扰的情况下常年保持恒定的温度，与室外气温相比是冬暖夏凉，因此地源热泵可克服空气源热泵的技术障碍，且效率大大提高。在热泵机组中消耗1kW的电能可以得到4kW以上的热量，即能效比大于4。此外，它保持了地下水源热泵利用大地作为冷热源的优点，同时又不需要抽取地下水作为传热的介质。因此它是一种可持续发展的建筑节能新技术。1.地源热泵工作原理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”。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。2.地源热泵技术路线地源热泵技术路线有以下两种：土-气型地源热泵技术和水-水型地源热泵技术土-气型地源热泵技术以美国的技术为代表，水-水地源热泵技术以北欧的技术为代表。二者的差别是：前者从浅层土壤或地下水中取热或向其排热，通过分散布置于各个房间的地源热泵机组直接转换成热风或冷风为房间供暖或制冷。后者是从地下水中取热或向其排热，经过热泵机组转换成热水或冷水，然后再经过布置在各个房间的风机盘管转换成热风或冷风给房间供暖或制冷。由于美国的土-气型地源热泵技术，可以不用地下水，采用埋设垂直管、水平管或向地表水抛设管路等多种方式，直接从浅层土壤取效或向其排热，不受地下水开采的限制，推广的范围更大、更灵活。3.地源分类地源按照室外换热方式不同可分为三类：(1)土壤埋管系统，(2)地下水系统，(3)地表水系统。根据循环水是否为密闭系统，地源又可分为闭环和开环系统。闭环系统如埋盘管方式 （垂直埋管或水平埋管），地表水安置换热器方式。开环系统如抽取地下水或地表水方式。此外，还有一种“直接膨胀式”，它不象上述系统那样采用中间介质水来传递热量，而是直接将热泵的一个换热器（蒸发器）埋入地下进行换热。4 地源热泵系统的形式土-气型地源热泵系统按照室外换热方式不同分，主要有三类形式：1）地耦管系统该方案只需在建筑物的周边空地、道路或停车场打一些地耦管孔，室外水系统注满水后形成一个封闭的水循环，利用水的循环和地下土壤换热，将能量在空调室内和地下土壤之间进行转换。故该方案不需要直接抽取地下水，不会对本地区地下水的平衡和地下水的品质造成任何影响，不会受到国家地下水资源政策的限制。2）地下水系统项目附近如果有可利用的地表水，水温、水质、水量符合使用要求，则可采用开式地表水（直接抽取）换热方式，即直接抽取地表水，将其通过板式换热器与室内水循环进行隔离换热，可以避免对地表水的污染。此种换热方式可以节省打井的施工费用，室外工程造价较低。3）地表水系统项目附近如果有可利用的地表水，水温、水质、水量符合使用要求，则可采用抛放地耦管换热方式，即将盘管放入河水（或湖水）中，盘管与室内循环水换热系统形成闭式系统。该方案不会影响热泵机组的正常使用；另一方面也保证了河水（湖水）的水质不受到任何影响，而且可以大大降低室外换热系统的施工费用。 地源热泵的系统优势1.高效节能地源热泵比传统空调系统运行效率要高约3050；全年的运行费用要比热网集中供热或燃油燃气供热系统降低2060。2.绿色环保地源热泵系统省去锅炉和锅炉房，全年仅采用电力这种清洁能源，彻底解决了锅炉造成的大气污染的问题。由于提高了能源的利用效率，大大减少了由于建筑供热空调产生的CO2的排放量。同时避免了地下水源热泵系统可能造成的对地下水的浪费和污染。它是一种清洁的可再生能源，具有极大的环境效益。3.一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。机组紧凑、节省建筑空间。4.美化建筑系统不需锅炉和冷却塔，也不需家用空调的窗机，令建筑与环境更加赏心悦目。5.分户计量便于分户计量核算，计费合理方便。6.安全可靠地下换热器采用高密度聚乙烯塑管，寿命长达50年；热泵机组寿命20年以上。运行可靠，维护费用低廉。 地源热泵户式中央空调经济性分析户式中央空调是介于中央空调系统和家用空调设备（如窗式空调器、分体式空调器等）之间的一种供暖空调方式。对于高级住宅、别墅、小型高档办公场所，安装中央空调系统显得笨拙，不易调节，还需要专业人员维护，必然造成人力物力的浪费，并且中央空调系统即使只有一家使用，空调主机也要开机运行，费用又需共同承担，极不合理；使用家用空调器又会影响建筑整体美感，并且使用舒适性也不很满意。户式中央空调施工简单，无需专业人员维护，占用空间较小，所以成为该类场所供暖空调的最佳选择。 市场上现有的户式中央空调的形式可归纳为以下几类： 1、制冷剂直接蒸发式一拖多系统。亦即使用一个室外机多个室内机组，分布在不同的房间内供暖空调。该系统安装方便，各居室温度可自由调节，管线占用空间小，但制冷剂管路长且复杂，氟利昂用量大，泄漏的危险也加大了；该系统受气候条件的制约，在-5以下使用时必须安装辅助加热器；该系统难以解决新风供应与冬季加湿问题；该系统价格相对较高。 2、室外机为空气-水热泵机，制备冷（热）水供应分布在不同房间内的多台风机盘管。该系统结构紧凑、安装方便，与全空气系统比较占用建筑空间较少，也易与建筑装修融为一体；风机盘管容易控制，各房间可独立控制、方便使用，较易实现节能运行，便于节电。但是该系统无新风供应，风机盘管集水盘内容易滋生细菌，水管入户，存在漏水危险，对施工要求严格；该系统也受气候条件制约，低于-5时无法正常工作，需安装辅助加热装置。 3、室外机为空气-空气热泵，制备冷（热）风，通过风管送到每个房间。其优点是采用全空气系统，没有漏水危险；可引入新风，可对室内空气进行过滤、加湿、除臭等处理，空气品质好，是最为接近中央空调的系统形式。其缺点是风管管径较大，占用空间较多；各个房间温度不好单独进行大幅度调节；户外温度小于-5时，室外机能效低，产热量低，技术安全性差。 其中，2、3种方式都使用了热泵技术，具有节能效果，但是我们不提倡使用空气源热泵，因为还存在如下一系列问题： 1、存在热岛效应，使得外界局部空间环境条件恶化。 2、当空气温度低于零度时，机组效率下降，并且当温度低于-5时，机组效率极低，甚至无法开机，需要附加辅助热源。 3、冬季室外机组需要除霜，浪费能源。 近年兴起了地源热泵技术，使得户式中央空调系统有了更大的发展空间，地源热泵户式中央空调系统实际上就是利用地源热泵作为户式空调的热（冷）源，室外是地源热泵机组，冬季制备热水供室内的风机盘管和地板辐射供暖管路供暖，夏季制备冷水供室内风机盘管制冷。地源热泵技术的主要优点有：1、高效：地温一年四季基本恒定，略高于该地区的年空气平均温度，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：冬季运行时，COP约为4，即投入1KW电能，可得到4KW左右的热能，夏季运行时，COP可达到投入1KW电能，可得到4KW以上的冷量，能源利用效率为电采暖方式的3-4倍；并且理管热交换器不需要除霜，减少了结霜和除霜的能耗。 3、环保：供热时省去了锅炉房系统，没有燃烧过程，避免了排烟污染，供冷时省去了冷却塔，避免了冷却塔噪音及霉菌污染。 4、节省运行费用：系统的高效率，压缩机的低功耗，使运行费用大幅减少，只有传统方式的2/3。 5、节省占地空间：省去了冷却塔、锅炉及与之配套的煤场和渣场，节约了土地资源，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，燃烧的隐患。 7、可再生：土壤有较好的蓄热性能，冬季通过热泵将大地中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，保证了大地热量的平衡。地源热泵户式中央空调与常规家用空调比较的技术优势与传统中央空调和常规空用空调相比，地源热泵户式中央空调有着无可比拟的优势，具体表现在： 1、地源热泵户式中央空调的设备性能稳定，系统寿命可达20年，地埋管换热器寿命更可达40-50年，比普通分体空调器优越的多；其未端既可以使用风机盘管，也可以与地板采暖联合使用，不仅可以单独控制和随意调节各个房间温度，并且地板采暖舒适性更好。 2、地源热泵户式中央空调继承了中央空调系统的舒适性及家用空调布置的灵活性两者的优势，可以根据用户不同需要灵活设计，可以充分体现现代建筑以人为本的思想。 3、地源热泵机组不需要占用专门的机房，并且无需安装冷却塔及泵房，维修简单，运行方便，无需专业人员维护。 4、户式中央空调实现了分户计算，计费方式合理，没有了中央空调的不合理收费，还拥有中央空调的舒适性，既节省能源，又合乎公平性原则。经济性分析北京100m2的家庭125天总耗热量为：100m2125d24h36000.05kw=5400万kJ，为获得这么多热量，选用不同的采暖方式，耗用的燃料不同，燃烧效率不同，能源成本不同。现将100m2的家庭采用不同方式供暖成本计算如下：能源 煤炭 天然气 石油气 柴油 电加热 风冷热泵地源热泵 单位 kgm3m3Kgkwhkwhkwh热值(KJ)20900360004856643124360036003600效率 0.60.90.90.90.9524单价(元)0.31.6330.40.40.4成本(元)12.062.873.246.22.91.45100m2总费用 1291262237064174631530001500由上表可见，燃煤供暖最经济，但是由于北京地区已经限制燃煤使用，综合比较，地源热泵系统为最佳选择。水源热泵技术在应用的注意事项环境污染和能源危机已成为当今社会的两大难题，开发利用天然冷、热源能够为空调带来节能和环保双重效益，因而越来越受到人们的重视，水源（地温）热泵系统正是同时具备这些要求的一种中央空调技术。水源（地温）热泵利用地表水作为冷热源，夏季水体温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，冬季水体温度比环境空气温度高，热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高；不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。在利用水源（地热）热泵时应注意以下几个方面：在采用水源热泵技术时，前期的水文分析尤为重要，必须根据地下水源实际情况，进行可行性的研究分析。适用的原则：水量充足、水温适当、水质良好、供水稳定、回灌可靠。因此，前期的认真、科学的水文地质勘探工作是非常必要的。水源热泵中央空调主机，是冷热源的核心，它的质量好坏直接影响整个系统的可靠性和使用效果。建议选用国内外有良好信誉的厂家，尤其是技术质量优、生产历史久、售后服务好的知名品牌。$Vg11SzwEOQ Z,N众所周知，水源热泵空调的能效比（COP值，约等于输出功率输入电功率）高于常规空调，但也有极限，一般在46，但国内某些厂家标称其热泵机组能效比可达到7、8之多，甚至少数还有11、12。这是不符合实际、不科学的，是对用户的极端不负责任，是一种欺骗行为。水源热泵的关键技术在于水井。水井的成井工艺极为重要，必须要求是大口径钢制管井。法国CIAT在水井方面有独到的技术和经验，在实际使用时可比传统方式节省部分井水用量，并能够成功实现同抽同灌。由于水源热泵中央空调系统使用率极高，因此对设备的性能、质量要求也比较高，各种辅助设备和材料的合理匹配也是获得良好效果的基础。CIAT的一贯作风是施工中保持较高的工程水平，选用优质设备材料，将工程做成展示、宣传窗口，为业主带来更佳的社会效益。中央空调系统是一项长期使用、可靠性要求高的工程，必须可以长期可靠运行，保证使用效果。在设计和施工中首要考虑的是严把质量关，确保工程的质量，并符合国家相关标准和规范的要求，无论方案设计还是设备选用、工程施工、打井回灌等各个环节都必须围绕着这个中心进行。在水源热泵的设计及应用过程中须注意的几点问题首先必须探明是否有适合的水源供给，同时应考虑水源的温度、水量是否满足要求。另外，甲方能够承担的开采利用成本也必须进行技术经济比较。对于开式水源热泵系统，水质要求则更