地源热泵空调系统

1、 地源热泵空调系统一 中央空调系统形式介绍:1、传统的中央央空调有空气气源热泵（风冷机机组）+辅助助电加热和水水冷冷水机组组+锅炉两种种形式。空气气源热泵（风冷机机组）和水冷冷冷水机组在在制冷时都是是把房间的热热量向室外空空气排放，受受室外气温因因素影响太大大，其制冷量量随室外空气气温度升高而而降低，尤其其在高温高湿湿地区，机组组制冷性能极极不稳定，效效率低下,有有时甚至不能能工作。在制制热时，空气气源热泵当室室外温度降到到零度以下时时需加辅助电电加热装置，耗耗电量大，效效率很低;而而水冷冷水机机组+锅炉这这种空调形式式，在供热时时需用电锅炉炉或燃煤、燃燃油锅炉，污污染严重，运运行费用昂贵贵。

2、2、地源热泵中中央空调:地地源热泵中央央空调分为水水源热泵和土土壤热交换器器地源热泵两两种形式2.1水源热泵泵中央空调水源热泵概念、原原理及归类 2.1.1、水水源热泵概念念 水源热泵技术是是一种利用地地球表面或浅浅层水源（如如地下水、河河流和湖泊），或或者是人工再再生水源（工工业废水、地地热尾水等）的的低温低位热热能资源，采采用热泵原理理，通过少量量的高位电能能输入，实现现低位热能向向高位热能转转移，既可供供热又可制冷冷的高效、环环保、节能的的空调系统。 2.1.2、水水源热泵原理理 地球表面浅层水水源（一般在在 10000 米以内），像像地下水、地地表的河流、湖湖泊和海洋中中，吸收了太太阳

3、进入地球球的相当的辐辐射能量，并并且水源的温温度一般都十十分稳定。水水源热泵技术术的工作原理理就是： 在在夏季将建筑筑物中的热量量“取”出来，释放到水体中中去，由于水水源温度低，所所以可以高效效地带走热量量，以达到夏夏季给建筑物物室内制冷的的目的；而冬冬季，则是通通过水源热泵泵机组，从水水源中“提取”热能，送到到建筑物中采采暖。 通常水源热泵消消耗 1kWW 的能量，用用户可以得到到 4kW 以上的热量量或冷量。 2.1.3、水水源热泵的分分类 当利用的对象都都是水体和地地层（含水地地层）的蓄能能，而且都是是以水作为热热泵机组的冷冷热源，都可可以将之归类类为水源热泵泵系统。水源源热泵可以分分为

4、地下水源源热泵以及地地表水源热泵泵。 地下水热泵系统统，也就是通通常所说的深深井回灌式水水源热泵系统统。 通过建造造抽水井群将将地下水抽出出，通过二次次换热或直接接送至水源热热泵机组，经经提取热量或或释放热量后后，由回灌井井群灌回地下下。地表水热泵系统统。 通过直接抽抽取或者间接接换热的方式式，利用包括括江水、河水水、湖水、水水库水以及海海水作为热泵泵的冷热源。 2.2土壤热交交换器地源空空调系统。这种空调系统是是把热交换器器埋于地下，通通过水在由高高强度塑料管管组成的封闭闭环路中循环环流动，从而而实现与大地地土壤进行冷冷热交换的目目的。夏季通通过机组将房房间内的热量量转移到地下下，对房间进进

5、行降温。同同时储存热量量，以备冬用用。冬季通过过热泵将土壤壤中的热量转转移到房间，对对房间进行供供暖，同时储储存冷量，以以备夏用，大大地土壤提供供了一个很好好的免费能量量存贮源泉，这这样就实现了了能量的季节节转换。垂直埋管地源热热泵系统 水平埋管地源热热泵系统 1工作原理理：地源热泵空空调的心脏是是一个“热泵”（制冷、供供热）。供暖暖时，它吸取取地热向用户户排放，此过过程只消耗少少量电能，如如图1所示。制制冷时，它吸吸取用户室内内的热量向地地下排放，同同样也消耗少少量热能，如如图2所示2 机组运运行过程：冬冬天热泵中制制冷剂正向流流动，压缩机机排出的高温温高压R222气体进入冷冷凝器向集水水器

6、中的水放放出热量，相相变为高温高高压的液体，再再经热力膨胀胀阀节流降压压变为低温低低压的液体进进入蒸发器，从从地下循环液液中吸取低温温热后相变为为低温低压的的饱和蒸汽后后进入压缩机机吸气端，由由压缩机压缩缩排出高温高高压气体完成成一个循环。如如此循环往复复将地下低温温热能“搬运”到集水器，从从而不断的向向用户提供445-50的热水。如如图3所示。夏天热泵中制冷冷剂逆向流动动，与用户换换热的冷凝器器变为蒸发器器从集水器中中的低温水（77-12）提取热能能，与地下循循环液换热的的蒸发器变为为冷凝器向地地下循环液排排放热量，循循环液中热量量再向地下低低温区排放，如如此循环往复复连续地向用用户提供7-

7、12的冷水。3土壤热交交换器埋管形形式：地下埋埋管换热器主主要有两种形形式，即水平平埋管和垂直直埋管。选择择哪种形式取取决于现场可可用地表面积积、当地岩土土类型以及钻钻孔费用。尽尽管水平埋管管通常是浅层层埋管，可采采用人工开挖挖，初投资比比垂直埋管小小些，但它的的换热性能比比竖埋管小很很多，并且往往往受可利用用土地面积的的限制，所以以在实际工程程应用中，一一般都采用垂垂直埋管。（见见图4）2.3地源热泵泵发展概况地源热泵的概念念最早出现在在1912年年瑞士的一份份专利文现中中。20世纪纪50年代，欧欧洲和美国开开始了研究地地源热泵的第第一次高潮。但但在当时能源源价格低，这这种系统并不不经济，因

8、而而未得到推广广。直到上世世纪70年代代，石油危机机和日益恶化化的环境把人人们的注意力力集中到节能能、高效益用用能和环境保保护上时，使使地源热泵的的研究进入了了又一次高潮潮，最近200年在欧美等等工业发达国国家取得了迅迅速的发展，已已成为一项成成熟的应用技技术。在美国国地源热泵空空调系统占整整个空调系统统的40%，是是美国政府极极力推广的节节能、环保技技术。为了表表示支持这种种技术，美国国总统布什在在他的得克萨萨斯州的别墅墅中也安装了了这种地源热热泵空调系统统（见20001年5月228日参考消消息）。到目目前为止美国国已安装了6600，0000台，而且且计划每年安安装40万台台的目标，能能降低

9、温室气气体排放一百百万吨，相当当于减少500万辆汽车的的污染排放或或种植树一百百万英亩，年年节约能源费费用4、2亿亿美元。瑞典典、瑞士、奥奥地利、德国国等国家主要要利用地源热热泵，用于供供暖及提供生生活热水。据据1999年年的统计，为为家用的供热热装置中，地地源热泵所占占比例：瑞士士为96%，奥奥地利为388%，丹麦为为27%。在我国由于能源源价格的特殊殊性以及人们们节能、环保保的认识程度度等原因以及及其它一些因因素的影响，地地源热泵空调调技术应用和和发展比较缓缓慢，人们对对之尚不十分分了解，推广广较困难，然然而随着人们们生活水平的的提高，人均均能耗的增长长，一次性矿矿物能源的日日益衰竭以及及

10、环境的日趋趋恶化，地源源热泵技术已已越来越引起起人们的重视视。在目前节节能和环保的的潮流下，该该技术以其特特有的节能性性和稳定性受受到行业的瞩瞩目，国内许许多院校、科科研所作了大大量的应用研研究。国家建建设部在夏夏热冬冷地区区居住建筑节节能设计标准准中专门作作了推荐。据据统计，仅在在北京20004年施工并并投入运行的的地源热泵系系统的空调工工程占全年空空调工程总量量的2/3以以上。可以预预见，随着经经济的发展，人人们节能、环环保意识的日日益提高，地地（水）源热热泵作为一种种节能、环保保的绿色空调调设备适应能能源可持续发发展战略要求求，在中国必必将有广阔的的应用和发展展前景。2.4地源空调调系统

11、的特点点地（水）源热泵泵与常规空调调技术相比有有着无可比拟拟的优势。利用可再生能源源：属可再生生能源利用技技术地源热泵泵从常温土壤壤或地表水（地地下水）中吸吸热或向其排排热，利用的的是可再生的的清洁能源，可可持续使用。高效节能，运行行费用低：属属经济有效的的节能技术地地源热泵的冷冷热源温度一一年四季相对对稳定，冬季季比环境空气气温度高，夏夏季比环境空空气温度低，这这种温度特性性使得地源热热泵比传统空空调系统运行行效率要高440%，因此此要节能和节节省运行费用用40%左右右。另外，地地能温度较恒恒定的特性，使使得热泵机组组运行更可靠靠、稳定，也也保证了系统统的高效性和和经济性。在在制热制冷时时，

12、输入1KKW的电量可可以得到5KKW以上的制制冷制热量。运运行费用每年年每平方米仅仅为1518元，比比常规中央空空调系统低440%左右。 节水省地：1）以以土壤(水)为冷热源，向向其放出热量量或吸收热量量，不消耗水水资源，不会会对其造成污污染。2）省省去了锅炉房房及附属煤场场、储油房、冷冷却塔等设施施，机房面积积大大小于常常规空调系统统，节省建筑筑空间，也有有利于建筑的的美观（4）环境效益益显著 该装置的运运行没有任何何污染，可以以建造在居民民区内，在供供热时，没有有燃烧，没有有排烟，也没没有废弃物，不不需要堆放燃燃料废物的场场地，不会产产生城市热岛岛效应，对环环境非常友好好，是理想的的绿色环

13、保产产品。(5) 运行安安全稳定，可可靠性高：地地源热泵系统统在运行中无无燃烧设备，因因此不可能产产生二氧化碳碳、一氧化碳碳之类的废气气，也不存在在丙烷气体，因因而也不会有有发生爆炸的的危险，使用用安全。燃油油、燃气锅炉炉供暖，其燃燃烧产物对居居住环境污染染极重，影响响人们的生命命健康。由于于土壤深处温温度非常恒定定，主机吸热热或放热不受受外界气候影影响，运行工工况非常稳定定，优于其它它空调设备。不不存在空气源源热泵供热不不足，甚至不不能制热的问问题。整个系系统的维护费费用也较锅炉炉制冷机系系统大大减少少，保证了系系统的高效性性和经济性。维维修量极少，折折旧费和维修修费也都大大大地低于传统统空

14、调。（6）一机两用用，应用范围围广地源热泵系统可可供暖、制冷冷，一套系统可可以代替原来来的锅炉加制制冷机的两套套装置或系统统。可应用于宾馆、商商场、办公楼楼、学校等建建筑，更适合合于住宅的采采暖、供冷。（7）自动运行行地源热泵机组由由于工况稳定定，所以可以以设计简单系系统，部件较较少，机组运运行简单可靠靠，维护费用用低；自动控控制程度高，可可无人值守；此外，机组组使用寿命长长，均在200年以上。2.5地源空调调系统的社会会效益在我国的一些发发达城市，夏夏季制冷、冬冬季采暖与供供热所消耗的的能量已占建建筑物总能耗耗的40-550%。特别别是冬季采暖暖用的燃煤锅锅炉、燃油锅锅炉的大量使使用，给大气

15、气环境造成了了极大的污染染，对人们的的健康形成了了威胁。因此此，建筑物污污染控制和节节能已是国民民经济发展的的一个重大问问题。传统的的采暖空调模模式因其产生生的环境污染染正面临着严严峻的挑战。对于夏季制冷的建筑来说，随着空气热泵空调的普及，空调的实际使用效果正在逐年下降，这是因为空调装机容量的增加，空调局部热岛效应交叉干扰的结果。天气越炎热，室外的温度越高，空调负荷也越大，而此时空调机向室外散热时，传热温差越小，空调机的运转效率就越低，设备也越费电。也就是说，除了燃煤供暖给环境造成污染之外，空调机同样会造成大气污染。 另一方面，我国国大部分地区区冬冷夏热，夏夏天大量地使使用风冷空调调，造成某些

16、些大城市供电电紧张，形成成电荒，为了了确保不会造造成断电等问问题出现，有有些城市夏天天限制用电量量。另外，因因为部分地区区没有暖气供供应，冬天使使用电炉取暖暖，造成电力力供应紧张。地源热泵机组制制冷、供暖所所需能量3/4左右来自自地能，另外外1/4左右右来自电力输输入，从而减减少一次性的的矿物能源消消耗；不向室室外排冷、热热风，减少城城市热岛效应应。对环境非非常友好。地源热泵空调是是一种使用可可再生能源的的高效节能、环环保型的工程程系统。冬季季向建筑物供供热，夏季又又可供冷。可可广泛应用于于各类建筑中中，如商业楼楼宇、公共建建筑、住宅公公寓、学校、医医院等。随着着21现在，我我国对建筑节节能的

17、要求越越来越高。减减少我国冬季季采暖和夏季季供冷所造成成的大气污染染，降低供暖暖空调系统的的能耗、节约约能源是每个个公民应尽的的义务。特别别是近几年来来，大中城市市为改善大气气环境，大力力推广使用包包括可再生能能源的清洁能能源。随着人人们生活水平平的提高，建建筑物不仅要要满足冬季采采暖的要求，而而且需要夏季季空调降温，地地源热泵技术术提供了这一一问题的有效效解决方案。地源热泵系统可可实现对建筑筑物的供热和和制冷，还可可供生活热水水，一机多用用。一套系统统可以代替原原来的锅炉加加制冷机的两两套装置或系系统。系统紧紧凑，省去了了锅炉房和冷冷却塔，节省省建筑空间，也也有利于建筑筑的美观。地地源热泵系

18、统统的一个显著著的特点是大大大提高了一一次能源的利利用率，因此此具有高效节节能的优点。地地源热泵比传传统空调系统统运行效率要要高约4060，节节能50%左左右。另外，地地源温度恒定定的特性，使使得热泵机组组运行更可靠靠、稳定，整整个系统的维维护费用也较较锅炉制冷冷机系统大大大减少，保证证了系统的高高效性和经济济性。二、各种中央空空调系统初投投资及运行费费用对比 以300mm2的公共建筑筑（住宅）为为例,估算制制冷装机容量量为3万大卡卡/h,（1166.3w/mm2）制热装机机容量为2.4万大卡/h. 表一 投资比较较系统名称可比投资(万元元)备注风冷热泵7按照市场一般行行情计算水冷机组+中央央热水机组7.3按照国产机组价价格计算地（水）源热泵泵系统7.6系统主要部件为为进口或合资资土壤热交换器地地源热泵系统统9.5系统主要部件为为进口或合资资由表一可以看出出,地源热泵泵空调系统初初投资高于其其它系统.造造价高.由于于地源热泵系系统运行稳定定,在主机选选型上不用考考虑富裕,因因此主机的装装机容量至少少要减小100%左右.表表一的投资没没有考虑这一一因素表二：运行费用用比较系统形式运行费用（元/m2） 总费用（元）传统空调系统288400地（水）源热