岩石能的概念

1、岩石能的概念岩石能是一种以岩石、土壤作为低温热源的热泵空调技术。其原 理是依靠消耗少量的电力驱动压缩机完成制冷循环，利用土壤温度相 对稳定（不受外界气候变化的影响）的特点，通过深埋土壤的环闭管 线系统进行热交换，夏天向地 下释放热量，冬天从地下吸收热量，从而实现制冷或供暖。换言之：岩石能热泵空调系统把夏天室内多余的热量通过热泵机 组储存到相对稳定的大地中去，而冬天再把夏天通过热泵机组储存在 大地中的能源提取出来，重新回放到室内，来完成室内房间的冷暖空 调的需求，完成该系统的能源循环只需要少量的电力驱动。由于系统采取了特殊的换热方式，使之具有传统空调系统无法比 拟的优点，是真正高效、节能、环保的

2、一种空调设备。岩石能技术是利用地下的土壤、地表水、地下水温相对稳定的特 性，通过消耗电能，在冬天把低位热源中的热量转移到需要供热或加 温的地方，在夏天还可以将建筑物内的余热转移到低位热源中，达到 给建筑物降温或制冷的目的。岩石能不需要人工的冷热源，可以取代 锅炉或市政管网等传统的供暖方式和中央空调系统。冬季它代替锅炉 从土壤、地下水或者地表水中取热，向建筑物供暖；夏季它向土壤、 地下水或者地表水放热，达到给建筑物降温的目的。同时，它还可以 供应生活热水，可谓一举三得，是一种有效利用能源的方式。地耦管土壤源热泵系统是一个密闭的闭路循环系统，它保持了地 下水水源热泵利用大地作为冷热源的优点，同时又

3、不需要抽取地下水 作为传热的介质。地耦管土壤源热泵系统从根本上解决了地下水水源 热泵的种种弊端，是一种真正可持续发展的建筑节能的新技术，而且 还具有适用范围广、运行费用低、节能和环保效益显著等优点。地耦管土壤源热泵系统中的土壤换热器按照埋管方式可以分为： 水平式土壤换热器、垂直 U 型式土壤换热器、垂直套管式土壤换热器、 热井式土壤换热器及直接膨胀式土壤换热器。岩石能的优势岩石能是以浅层土壤作为低品位热源，利用少量的电能，通过热 泵机组将这种低品位的可再生能源源源不断地提取，用于各类建筑冬 季供暖、夏季制冷和日常生活热水供应。 它是一种节能、 环保、先进、 实用的新型空调系统，供暖运行费用约为

4、电采暖的 1/3 ，而且没有任 何污染物的排放，目前已经成为供热与制冷领域中最为经济有效的解 决方案。1）高效节能以地表水、浅层地下水以及土壤等低品位热量作为冷热源，能量 来源稳定可靠，运转效率比常规家用空调高 40% 以上，投入 1kw 电 能可以平均获得 4.0kw 以上的冷量或热量。2）一机多用热回收式机组具有夏季制冷、冬季供暖以及加热生活热水的多重 功能。3）环保安全系统运行过程中，没有任何气态、液态、固态污染物排放，也没 有废热、废水损失。整个系统全封闭循环，不会造成对土壤和地下水 的污染，可实现使用区域零污染。4）初始投资低其初始投资与其它形式的空调系统所需投资相当，甚至更低。5）

5、运行费用低机组利用浅层地热能，使机组的制冷 cop值高达5以上（制热 cop大于3.5 ），远远大于普通风冷空调系统。运行费用比传统空调系 统节省4060%。6）占地面积小机组省去冷却塔和锅炉等设备，占地面积小，可以利用楼梯间的 空间安装。7）应用范围广可广泛应用于写字楼、商场、景观、住宅、公寓、学校、体育馆、 医院、工厂等场所的空调系统。8）系统稳定、寿命长土壤温度相对恒定，使得机组能在一个稳定的工况下工作，因此 机组不存在除霜问题，避免了机组频繁启停；机组安装在室内，避免 了风吹雨淋；机组采用热回收技术后，负荷减小，使用寿命亦相应延 长。节觀盅热泵是一种节能设备，但节能性能的优劣需要有评价

6、的指标。热泵机组的效率在供暖模式通过COP来表示，在制冷模式下用能量效率比（EER来表示，它是输出 能量与输入能量（电能）之比，目前的岩石能基本在3和6之间变化。这样COP为4意味着输入 每个单位的电能可以产 生4个单位的热能。具体的计算公式如下热滾的设计工呪（或领定工出）制热性能参数，即COP ；氐一一竣泵的设计工制冷性能卷数；Qr冷凝热星kW;2制冷量J KW;W压乖机消抵飾功率kWB由此可见使用水族、地洒加泵夭犬节省了高位能憑的利用书能潜力巨环保奴益：热泵主要利用自然界的低温可再生能源变为高温的能源，除了 具有节能意义外，还具有环保意义。根据调查，热泵与燃油锅炉相比，在向暖通空调用户供

7、应相同热量的情况下，可以节约40%的一次能源，CO2的排放量约可减少68%, SO2排放量约 可减少93%，NO2排放量约可减少73%，这可以大大改善城市大气污染问题。同时，对城市内的排热量 约可减少 77%，又可以大大缓解城市 热岛现象。经济效益分析：岩石能热泵除了具有节能与环保意义外， 更重要的是它与传统 的几种供暖方式相比还表 现出潜在的经济效益。根据北京现有实际热泵工程（包括地下 钻井施工、热泵机组、建筑物供暖 管网、末端散热器等）测算，水源热泵系统初投资为 300400 元/ m2; 土壤源热泵系统初投资约为350450元/ m2,初投资比目前常规（仅用于采暖）的燃煤锅 炉房供暖系统

8、高出 13倍，比热电联产集中供热系统高出 34%150%。这种比较均未计算传统供 热方式输送基础设施投资，也未量化 计算岩石能系统除供暖外，还能制冷，提供新风、生活热水带 来的成本节约。根据北京市统计信息咨询中心对采用岩石能系统的 11 个项目 的运行费用分析报告，在供暖、供冷、供热水、新风的情况下， 单位面积费用支出从 9.4828.85 元不等，其中 63%的项目低于燃 煤集中供热的采暖价格，全部被调查项目均低于燃油、燃气和电锅炉供暖价格。岩石能运行比较分析1.冷、热源及空调方式选择比较系统形式岩石能（空调方式一）水冷冷水中央 空调机组+燃油 锅炉（空调方式二）水冷冷水中央空 调机组+空气

9、源热 泵（空调方式二）风冷冷热水中 央空调机组（空调方式四）系统特点设置热泵主 机，室外埋管 系统，可辅助冷却塔等设 备，未端组合 柜机组、风机 盘管、热水取 暖设制冷主机，燃 油锅炉，冷却 塔，未端组合柜 机组、风机盘 管、燃油锅炉制 热水取暖设风冷制冷主机， 空气源热泵主机， 未端组合柜机组、 风机盘管、空气源 热泵制热水取暖设风冷热泵机 组，夏季空调， 冬季取暖。造价比较高（造价100%较低（造价约75%中（造价约85%高（造价100%运行费用较低高中较咼优点一套系统满足 冬、夏季使用， 运行费用最 低、环保可靠性低，维护 较难可靠性咼，运行费 用低、维护较容易运行费用最咼，造价中、维护

10、 最容易缺点需有打井位置需设置锅炉房、 储存油罐、制冷 机房，冷却塔需设置制冷机房， 冷却塔不够节能适用场合使用时间长， 系统较大时米使用时间长，系 统较大时米用使用时间长，系统 较大时采用系统较小时米 用用2.运行费用分析比较：制冷机选用二大一小三台机组，300冷吨两台，150冷吨一台，（共 2637KW计算），以适应不同负荷时制冷机能处于高效状态下运行。 采暖 总热量约 1.2MW（ 1200KW。选用岩石能机组LTLHM-37Q制冷量1300KV，功率245.4KW；制热 量 1400KW/ 功率 324.6KW循环泵功率（估算）：37KW（ 用一备）补水泵功率（估算）：4KW（ 用一备

11、）地埋管循环泵功率（估算）：30KW（用一备） 冬季使用一台机组。A、岩石能系统，冬夏两用夏季各设备的配电功率 a. 岩石能机组：夏季245.4kW/台*2台。 b.空调侧循环泵：37kW/台。 c. 地埋管侧循环泵：30kW/台。d. 空调水电子水处理仪：0.2 kW/台 e.埋管侧电子除垢仪： 0.2 kW/ 台。 f.补水泵：4kW/台。地埋管热泵工程运行费用如下： 1、电价按0.80元/KWH 2、夏季制冷 90 天，每天间歇运行 8 小时。 3、空调同时使用率取 0.8 。 4、机组运行率取 65%。夏季运行费用：90X 8X 0.8 X( 0.2 X 2+4+30+245.4X 2

12、+37)x 65%< 0.8=16.8 万元。冬季各设备的配电功率 a.岩石能机组：夏季324.6kW/台*2台。 b.空调侧循环泵：37kW/台。 c.地埋管侧循环泵：30kW/台。 d.空调水电子水处理仪： 0.2 kW/ 台。 e.井水电子除垢仪： 0.2 kW/ 台。 f.补水泵：4kW/台。地埋管热泵工程运行费用如下： 1、电价按 0.80 元 /KWH。 2、冬季制热 120 天，每天间歇运行 8 小时。 3、空调同时使用率取 0.8 。 4、机组运行率取 65%。冬季运行费用：120X 8X 0.8 X（ 0.2 X 2+4+30+324.6+37）x 65%< 0.

13、8=15.8 万元。B、水冷冷水机组和燃油锅炉选用水冷冷水机组 LTLS-280两台，制冷量1021KV，功率243KW 另选用水冷冷水机组LTLS-160 台，制冷量550KVy功率130KW循环泵功率（估算）：37KW（ 用一备）补水泵功率（估算）：4KW（ 用一备）冷却塔循环泵功率（估算）：30KW（用一备）夏季各设备的配电功率 a. 水冷冷水机组：夏季 243kW/台*2台，130kW冶*1台 b.空调侧循环泵：37kW冶。 c. 冷却塔循环泵：30kW冶。 d. 空调水电子水处理仪： 0.2 kW/ 台。 e.冷却水电子除垢仪：0.2 kW/台。 f. 补水泵：4kW/台。冷水水冷工

14、程运行费用如下： 1 、电价按0.80元/KWH 2 、夏季制冷 90天，每天间歇运行 8小时。 3 、空调同时使用率取 0.8。 4 、机组运行率取 65%。夏季运行费用：90X8X0.8X（0.2X2+4+37+243X2+130+30）X65%X0.8=20.58 万元。冬季各设备的配电功率选用燃油锅炉机组LTR-100 台，制热量1163KV，燃油量106.1Kg/h。 a.燃油机组：耗油量(轻油)：106.1Kg/h b.空调侧循环泵：37kW台。 c. 空调水电子水处理仪： 0.2 kW/台。 d. 补水泵：4kW/台。冬季燃油锅炉工程运行费用如下： 1、电价按0.80元/KWH

15、2、冬季制热 120天，每天间歇运行8 小时。 3、空调同时使用率取 0.8 。 4 、小时耗油量106.1Kg，若油价为4.80元/ kgo 冬季运行费用：120X 8X 0.8 x( 0.2 x 2+4+37)x 65%X 0.8=1.65 万元。油价：106.1Kg/h x 120x 10x 4.8 x 0.8=48.89 万元。 冬季总运行费用： 50.54 万元。C、水冷冷水机组和空气源热泵夏季各设备的配电功率a.水冷冷水机组：夏季 243kW/台*2台，130kW冶*1台 b.空调侧循环泵：37kW/台。 c. 冷却塔循环泵：30kW/台。 d. 空调水电子水处理仪： 0.2 kW

16、/ 台。 e. 冷却水电子除垢仪： 0.2 kW/ 台。 f. 补水泵：4kW/台。冷水水冷工程运行费用如下： 1、电价按0.80元/KWH 2、夏季制冷 90 天，每天间歇运行 8 小时。 3、空调同时使用率取 0.8 。 4、机组运行率取 65%。夏季运行费用：90X 8X 0.8 X （0.2 X 2+4+37+243X 2+130+30） X 65%< 0.8=20.58 万元。 冬季各设备的配电功率选用风冷机组LTLF-500两台，制热量578.7KW 功率152.2KW 循环泵功率（估算）：37KW（ 用一备）补水泵功率（估算）：4KW（ 用一备） a. 空气源热泵机组： 1

17、52.2 kW/ 台*2 台。 b. 辅助电加热：360kW冶。 c. 空调侧循环泵：37kW/台。 d. 空调水电子水处理仪： 0.2 kW/ 台。 冬季空气源热泵工程运行费用如下： 1、电价按 0.80 元 /KWH。 2、冬季制热 120天，每天间歇运行 8 小时。 3、空调同时使用率取 0.8。 4、机组运行率取 65%。冬季运行费用：120X 8X 0.8 X（ 0.2+37+360+152.2 X 2）x 65%< 0.8=28.0 万元。D空气源热泵选用风冷机组LTLF-500五台，制冷量536.1KW 功率164KW制 热量578.7KW 功率152.2KW 冬季使用两台

18、。循环泵功率（估算）：37KW（ 用一备）补水泵功率（估算）：4KW（ 用一备） a.空气源热泵机组：173 kW/台*2台。 b. 辅助电加热：360kW冶。 c. 空调侧循环泵：37kW冶。 d.空调水电子水处理仪：0.2 kW/台。夏季各设备的配电功率 a. 水冷冷水机组：夏季 164kW/台*5台。 b.空调侧循环泵：37kW冶。 c. 空调水电子水处理仪：0.2 kW/台。空气源热泵工程运行费用如下： 1 、电价按0.80元/KWH 2 、夏季制冷 90天，每天间歇运行 8小时。 3 、空调同时使用率取 0.8。 4 、机组运行率取 65%。夏季运行费用：90X 8X 0.8 X（

19、0.2+164 X 5+37）X 65%X 0.8=25.6 元/ m2o冬季各设备的配电功率a.空气源热泵机组：152 kW/台*6台 b. 辅助电加热：1000kW冶。 c.空调侧循环泵：45kW冶*2台。 d. 空调水电子水处理仪：0.2 kW/台。冬季空气源热泵工程运行费用如下： a.空气源热泵机组：173 kW/台*2台。 b. 辅助电加热：360kW冶。 c. 空调侧循环泵：37kW冶。 d. 空调水电子水处理仪：0.2 kW/台。冬季空气源热泵工程运行费用如下： 1 、电价按0.80元/KWH 2 、冬季制热120天，每天间歇运行8小时。 3 、空调同时使用率取0.8。 4 、机

20、组运行率取65%冬季运行费用：120X 8X 0.8 X（ 0.2+37+360+152.2 X 2）x 65%< 0.8=28.0 万元。3、比较结果：系统形式岩石能（空调方式一）水冷冷水中央 空调机组+燃油 锅炉（空调方式二）水冷冷水中央空 调机组+空气源热 泵（空调方式二）风冷冷、热水中 央空调机组（空调方式四）夏季每平 米费用16.8万元20.58万元20.58万元25.6万元冬季每平 米费用15.8万元50.54万元28.0万元28.0万元运行费用较低高中较咼注：1、以上各形式运行费用是在同条件下对比。 岩石能系统冬夏季负荷不平衡时，可在末端串联冷却塔岩石能是一种利用地下浅层地

21、热资源既能供热又能制冷的高效节能环 保型空调系统。岩石能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。通常地缘热 泵消耗1KW的能量，用户可以得到4KW以上的热量或冷量。岩石能空调系统主要分为三个部分：室外地能换热系统、水源热泵机 组系统和室内采暖空调末端系统。其中水源热泵机组主要有两种形式： 水-水型机组或水-空气型机组。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

22、换热介质可以是水或空气。岩石能系统在制冷状态下，岩石能机组内的压缩机对冷媒介做功，使 其进行汽-液转化的循环。通过冷媒/空气热交换器内冷媒的蒸发将室内 空气循环所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/水热交换器内冷媒的冷凝，由循环水路将冷媒中所携带的热量吸收， 最终通过室外地能换热系统转移至地下水或土壤里。在室内热量通过 室内采暖空调末端系统、水源热泵机组系统和室外地能换热系统不断 转移至地下的过程中，通过冷媒-空气热交换器（风机盘管），以13C 以下的冷风的形式为房屋内供冷。-13岩石能系统在制热状态下，岩石能机组内的压缩机对冷媒做功，并通 过四通阀将冷媒流动方向换向。由室外地

23、能换热系统吸收地下水或土 壤里的热量，通过水源热泵机组系统内冷媒的蒸发，将水路循环中的 热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒 /空气热交换器内冷 媒的冷凝，由空气循环将冷媒所携带的热量吸收。在地下的热量不断 转移至室内的过程中，以室内采暖空调末端系统向室内供暖。从土煙申觀肌热量二单位】亠庖缔M僧刘门車位；一保至廉闻粮哥世枷凋薛| CIHENA-CBI COM |M机取T関2冬季洪现原理便? 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

24、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。1、岩石能技术属可再生能源利用技术 ：岩石能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

25、。 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、岩石能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，这种温度特性使得岩石能比传统空调 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 岩石能，平均来说可以节约用户3040%的供热制冷空调的运行费用。3、岩石能环境效益显著 ；岩石能的污染物排放，与空气源热泵

26、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、岩石能一机多用，应用范围广：岩石能系统可供暖、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、商场、办公楼、学校等建筑，更适合于别 墅住宅的采暖、空调。5、岩石能

27、空调系统维护费用低：在同等条件下，采用岩石能系统的建 筑物能够减少维护费用。岩石能非常耐用，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，因此岩石能是 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。岩石能缺点当然，象任何事物一样，岩石能也不是十全十美的，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

28、资源的制 约，实际上岩石能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。项目岩石能空调系统传统中设计周期不需要复杂设计，设计周期短。系统设计复杂，设计周机房要求免机房，无需冷却塔和锅炉，可在储物间或阳台 放置热泵设施，大大节省了占地面积。制冷时需配置冷却塔， 设施。主机房占地面积 房设备安装投资较大。部分运行部分空调运仃时更节能，尤其在过渡季节根据不 同需要，不同空间可同时分别制冷制暖，节省能 耗。部分空调运行时，最低 负荷时，浪费大量能源冷暖替换冷暖采用同一能源，同一系统（楼宇）内，用户 可随意选择制冷或供热，大大节省使用成本。同一系统（楼宇）内， 的不同要求，季节交替

29、热。用电计量热泵可与用户电表单独连接，可分户独立计量电 费。费用不易计量，无论用 样支付。人员要求冷却水系统简单，只需一般技术人员即可应付自 如。技术人员要求高，经常 养，费用较咼。维修成本少数备用机组即可保证空调正常供给，维修简 易，费用低廉，维修时不比整座楼宇停机。须配昂贵的备用制冷机 主机损坏时，整个空调 顿，维护成本高。投资方式可分期投资购买设备，可先安装水流循环系统， 个别机组可视需要再购置安装。须先投资制冷主机和供 较大。建筑变动旧楼翻新安装空调，既可避免损坏楼宇原有结 构，又可分层安装及使用空调。无法避免损坏原有结构 般需要停业以进行安装智能控制每台机组均有只能接口，易于进行智能

30、化控制。能进行智能控制，但主 复杂工程量大。在美国岩石能空调系统占整个空调系统的40%，是美国政府极力推广的节能、环保技术。1998年美国能源部颁布法规，要求在全国联邦政 府机构的建筑中推广应用地埋管土壤换热器岩石能空调系统。为了表 示支持这种技术，美国总统布什在他的得克萨斯州的别墅中也安装了 这种岩石能空调系统。现在，在中北欧的瑞士、瑞典、奥地利、丹麦 等国家，岩石能（土壤换热器）技术利用处于领先地位，地埋管土壤 换热器热泵得到广泛的应用。岩石能空调与传统空调方式初投资及运行费用比较冷热源方式及序号1234项目岩石能冷水机组与燃气锅炉配套冷水机组与城市热网配套直燃式溴化锂冷热水机组冷热水机组

31、（元/kW冷量）6809005607005607009501300燃气锅炉（元/kW热量）400520城市热网（兀/m2米暖面积）100冷却塔（元/kW冷量）无4060地下钻孔及埋管（元/kW）12002000无机房水泵、管道、控制等基本相同（2040元/m2）建筑物空调末端基本相同（100180元/m2）初投资概算比较（热指标100W/m2）初投资（元/m2空调面积）420300350300运行费用比较（热指标100W/m2）季节夏季冬季夏季冬季夏季冬季冬、夏两季能源形式电电天然气电供热网天然气轻柴油单位kW.hkW.hm3kW.hm2.季m3升价格（元）0.50.51.30.518.21.33.