地源热泵系统

小优生活a · 发表于 2013-4-28 09:41:51

地源热泵技术是利用地下的土壤、地表水或地下水温，通过消耗少量的电能，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，在夏天可以将室内的余热转移到低位热源中，达到降温或制冷的目的。地源热泵系统是利用浅层地能进行供热制冷的新型能源利用技术，其系统特点具有：高效节能、清洁健康、安全可靠、无污染等优势成为目前国际采暖和制冷市场上最为流行的一种新趋势。

地源热泵系统需要统筹规划、因地制宜、循环渐进，结合工程用能特点和水文地质条件相结合，合理的推进地源热泵系统技术，才能有利于优化能源结构促进能源互补，提高能源利用效率。

1997年，我国政府与美国签署了《中美地热利用的合作协议书》，开始合作建立地源热泵示范工程项目。
2003年底，据《供热制冷》杂志的不完全统计，由于地源热泵系统在全国市场迅速普及，各个省市都有了地源热泵系统的应用项目，地源热泵设备提供企业近百家。国家相关机构开始着手建立推广机制和产业规范。
2005年，建设部正式将地源热泵技术列为建筑业十项新技术，并且制定颁布了相关设计规范推动地源热泵技术的普及和发展。
2005年11月30日，建设部发布国家标准《地源热泵系统工程技术规范》
2006年，国家财政部和建设部合作，提供财政补贴，在全国范围内挑选地源热泵示范城市和项目。
2006年9月，中央电视台在新闻联播中对沈阳、成都的地源热泵城市应用做了报道，国家权威媒体开始关注。
2007年，地源热泵示范城市项目开始启动。

◆系统介绍及其优点

• 组成
地源热泵空调机组是一种水冷式的供冷/供热机组。机组由封闭式压缩机、同轴套管式水/制冷剂热交换器、热力膨胀阀（或毛细膨胀管）、四通换向阀、空气侧盘管、风机、空气过滤器、安全控制等所组成。机组本身带有一套可逆的制冷/制热装置，是一种可直接用于供冷/供热的热泵空调机组。

• 原理
地源热泵系统是一种由双管路水系统连接起建筑物中的所有地源热泵机组而构成的封闭环路的中央空调系统。
在冬季，地源热泵系统通过埋在地下的封闭管道（称为环路）从大地收集自然界的热量，而后由环路中的循环水把热量带到室内。再由装在室内的地源热泵系统驱动的压缩机和热交换器把大地的能量集中，并以较高的温度释放到室内。
在夏季，此运行程序则相反，地源热泵系统将从室内抽出的多余热量排入环路而为大地所吸收，使房屋得到供冷。尤如电冰箱那样，从冰箱内部抽出热量并将它排出箱外使箱内保持低温。

• 系统
系统是由下列部分所组成：模块式地源热泵机组、循环水泵、水管环路、水系统控制箱和室内温控器等。

地源热泵机组采用标准构件，需要时各部件的修配和更换很方便。因为设计简单，并不需要高技术的操作工程人员的服务。唯一需要经常保养的是空气过滤网和凝结水盘的清洁。
系统设计简单，灵活、安装快速。机组己在工厂组装好并自带温度控制装置，现场工作只是少量低压风管、电气连接装置和不需要保温的水管的连接。管道可采用钢管、铜管或塑料管。维修方便快捷，机组结构坚固，寿命长久。热泵机组的功率系数(COP)可达到4以上，即1千瓦电输入，有4千瓦多冷量输出的高效率。

• 优势
1）地源热泵系统能充分利用蕴藏于土壤和湖泊中的巨大能量，循环再生，实现对建筑物的供暖和制冷。因而运行费用较低。
2）地源热泵比风冷热泵节能25%，比电采暖节能70%。比燃气炉效率提高48%。所需制冷剂比一般热泵空调减少50%。
3）地源热泵系统运动部件要比常规系统少，因而减少维护，系统安装在室内，不暴露在风雨中，也可免遭损坏，更加可靠，延长寿命。
4）地源热泵系统在运行中无需燃烧，因此不会产生有毒气体，也不会发生爆炸。
5）由于地源热泵系统的供冷、供热更为平稳，降低了停、开机的频率和空气过热和过冷的峰值。这种系统更容易适合供冷、供热负荷的分区。
6）地源热泵的地下埋管选用聚乙烯和聚丙烯塑料管，寿命可达50年。
7）一年四季任何时间都可以随时提供空调，可以随意设定室内温度，达到五星级要求。
8）设计简单灵活，安装快速。

• 系统特点
高效节能、清洁健康、安全可靠、节省空间、便于管理、绿色环保、无污染、低运行费用等优势成为目前国际采暖和制冷市场上最为流行的一种新趋势。

◆系统设计

• 地源热泵系统工作原理与特点
利用地球所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖制冷空调系统。它利用地下常温土壤或地下水温度相对稳定的特性。地埋管换热器有立埋管系统、横埋管系统，螺旋埋管系统及水池浸埋管四种埋管形式。

冬季：当机组在制热模式时，就从土壤/水中吸收热量，通过压缩机和热交换器把大地的热量集中，并以较高的温度释放到室内。

夏季：当机组在制冷模式时，就从土壤/水中提取冷量，通过压缩机和热交换器把大地的热量集中，并入室内，同时将室内的热量排放到土壤/水中，达到空调的目的。

• 地源热泵系统室内风系统设计
根据格局特点考虑到对噪音和吊顶等方面的要求，同时保证系统的能效比高的特殊要求，本方案选用水-水热泵主机系统以保证空调机组的集中管理。室内采用风机盘管。根据房间大小配置相应的风机盘管。地源热泵机组安装在空调机房，通过水管给室内风机盘管提供热源。

• 地源热泵系统室内水系统设计
水系统设计为两管制异程循环管，冷热水供回水温度为7/12°C和45/40°C。每个风机盘管供水管上都装有过滤器，部分回水管上装有电动二通阀。立管最高点装有自动排气阀。分、集水器分别装有温度表和压力表。分集水器、水泵、闭式膨胀罐等均安装在机房内。

• 地源热泵中央空调地下埋管式换热器系统设计
地下埋管式换热器是地源热泵系统设计的重点。上海地区近几年最热月平均气温已达到30°C，最冷月平均温度气温为4°C左右。最冷月与最热月平均相对湿度分别为75%、83%。高于35°C的酷热天气长达半个月至一个月，日平均温度低于5°C天数长达两个月以上。因此每年传给土壤的冷热量基本相同，能充分发挥土壤蓄能的作用，适合于地源热泵系统。

地源热泵的地下换热器所处的位置是在地壳中的浅层地表土壤中。土壤的类型、热性能、热传导、密度、湿度等对地源热泵系统的性能影响较大。根据该项目提供的地质勘测报告，提供该地区的土壤特性、地质结构等特点，计算土壤性质分析单位管长的换热器能力。