地源热泵技术与应用

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1、地源热泵技术与应用　　随着我国经济的飞速发展，我国的建筑业也获得了前所未有的大发展。现在一年建成的房屋建筑面积，比所有发达国家一年建成的房屋建筑面积的总和还要高。　　一般地说，地源热泵技术利用普遍存在于地下岩土层中可再生的所谓浅层地热能或地表热能，即土壤、岩石、地下水、地面水中蕴含的低品位热能，通过消耗少量的高品位能源，实现了更多热量从温度低的介质到温度高的介质的转移，可以满足用户冬季采暖、夏季制冷空调、全年生活热水以及其他供热、制冷需求。　　改系统也称地下耦合热泵系统，通过中间介质作为载体，通过载体在土壤内部

2、的封闭环路内循环流动，实现与大地土壤之间热交换目的，为制冷机组提供冷热源。　　该系统即通常所说的深井回灌式水源热泵系统。通过建造抽水井，将地下水抽出，通过二次换热或直接送至水源热泵机组，经提取热量或释放热量后，由回灌井群回灌入地下，只进行热交换，不消耗水资源。　　通过直接抽取或间接换热的方式，利用包括江水、河水、湖水、水库水作为热泵冷热源。该方式又分为开式循环系统或闭式系统。开式为直接抽取地表水换热，提取其中热量，不污染水源。闭式即通常所说的地下埋管，通过热载体在埋于水下的闭式环路内循环流动，达到和地表水之间的

3、热交换，从而为热泵机组提供冷热源。　　即单管型垂直埋管地源热泵系统，在国外称为热井。其特点是在地下水位以上用钢套作为护套，直径和孔径一致；地下水位以下为自然孔洞，不加任何固井设施。热泵机组出水直接在孔洞上部进入，其中一部分在地下水位以下进入岩石层换热，其余部分在边壁处与岩石换热。换热后的水体在孔洞底部通过埋在底部的回水管抽出，为热泵机组供水。改方式主要应用于岩石地层。　　地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源作为冷热源，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，是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中

4、.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，是人类每年利用能量的500多倍。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的一种形式、地源热泵能够充分利用可再生能源，是一种可持续发展技术。　　传统空调系统无论是水冷还是风冷，由于它的换热器必须置于暴露的空气中，因此会对建筑造型造成不好的影响，破坏建筑的外观；而地源热泵把换热器埋于地下，且远离主建筑物，故不会对其造型产生影响。　　风冷换热

5、器与水冷换热器的换热环境均为大气，故不可避免地受到环境条件变化的影响，会明显降低换热效率；而地源热泵换热器是和大地换热，大地初始温度大约等于年平均温度，基本不受外界环境的影响。　　普通空调对环境的影响是很严重的，由于夏季将废热排入大气，冬季吸收大气中的热量而使大气、住宅周围的环境更加恶劣；而地源热泵可以利用大地的蓄热能力，把夏季多余的排入大地的热能在冬季取用，把冬季多余的冷能在夏季取用，以达到冬夏两季室内的供暖供冷。虽然也使用制冷剂，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

6、装密封好，因此，制冷剂泄漏几率大为减少。传统的空调系统的冷却塔或室外机有噪声扰民，而地源热泵没有此噪音。该装置的运行几乎没有任何污染，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，且不用远距离运输。　　地源热泵空调与传统空调方式的初投资及运行费用指标的对比：　　1、在初始投资方面。热源热泵系统可以代替原来的锅炉加制冷剂两套装置或系统，实现对建筑物的供热和制冷，省去了锅炉房和冷却塔，减少初投资。地源热泵的钻井费昂贵，但从总体初投资来看，地源热泵系统的初投资比传统空调系统高。　　2

7、、在运行费用方面。地源热泵使用电能大大提高了一次能源的利用率。通常通过直接燃烧矿物燃料产生热量，并通过若干个传热环节最终为建筑供热，锅炉及供热管线的热损失比较大，一次能源利用率比较低。如果先利用燃烧燃料产生的高温热能发电，然后利用电能驱动热泵从周围环境吸收低品位的热能，适当的提高温度再向建筑供热，就可以充分利用燃料中的高品位热能，大大降低供热的一次能源消耗。供热用热泵的性能系数，即供热量与消耗的电能之比可达3～4。天然气、轻柴油价格比电贵，再加上利用率低，致使传统空调的燃料费比地源热泵系统高。地源热泵系统不需要

8、冷却塔，故冷却塔的运行费用可省去。地源热泵系统的运行费用要比传统的空调低。　　3、综合计算每年初投资与运行费之和，可以计算出地源热泵系统较其它常规空调系统经济。普通空调寿命一般在15年左右，而地源热泵的地下换热器由于采用高强度惰性材料，埋地寿命至少20年。因此，从使用寿命和运行费来考虑，地源热泵经济性是高于传统空调的。　　地源热泵空调系统的经济性取决于多种因素。不同地区，不同地质条件，