浅析采暖空调领域地源热泵技术及应用优势

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1热泵技术

1.1热泵的概念

热泵是一种机械装置，可以将热量从低温热源传递到高温热源热泵消耗一定量的高级能源，将低温热能升级为高温热能。如果热泵运行时消耗的高级能量是Q1，回收的低级能量是Q2，则输出的高级能量Q是Q1和Q2的总和。热泵输出的能量Q与消耗的能量Q1之比，即热泵的输出功率与输入功率之比，称为热泵的性能系数，即COP值缔约方大会=(Q1+Q2)/Q1显然，这个COP值大于1众所周知，普通加热设备如锅炉和电加热器的性能系数总是小于1

1.2热泵的分类

根据低温热源的来源，热泵可分为地源热泵、污水源热泵、工业余热源热泵等根据热泵装置的原理，热泵可分为压缩式热泵、吸收式热泵和吸附式热泵。压缩地源热泵主要用于供暖和空调工程。

1.3压缩式热泵的工作原理

冬季供暖时，根据供暖情况进行操作。从压缩机排出的高温高压蒸汽制冷剂流向冷凝器，在冷凝器中释放热量，将热量传递给加热介质，然后通过膨胀阀节流和减压，在蒸发器中蒸发和吸收热量，并从室外介质中吸收热量热泵加热的原理如图1所示。空调在夏天冷却时，根据制冷工况运行。压缩机排出的高压蒸汽通过换向阀进入冷凝器，制冷剂蒸汽冷凝成液体，液体向外散热，通过节流装置进入蒸发器，吸收蒸发器中的热量，冷却冷却水蒸发的制冷剂蒸汽通过换向阀后被吸入压缩机。热泵制冷的原理如图2所示

图1热泵制热原理

图2热泵制冷原理

1.4地源热泵分类

1)地下水源热泵:地下水源热泵技术分为直接型和间接型直接向热泵机组供应地下水，如图3(a)所示间接使用板式换热器将水源热泵的水源系统与地下水分开，如图3(b)所示

图3(a)直接地下水源系统

图3(b)间接地下水源系统

2)地表水水源热泵:地表水水源热泵技术利用更好的地表水资源地表水热交换系统分为封闭系统和开放系统，开放系统分为直接系统和间接系统。闭式地表水换热系统将塑料盘管投入地表水源，盘管中的中间水与地表水进行换热，因此不需要设置地表水进出水口，对地表水没有影响。如图4所示开式表面换热系统直接抽取地表水，送至换热器或热泵机组进行换热。开放系统分为开放直接系统和开放间接系统如图5(a)和5(b)所示

3)地源热泵:地源热泵是将换热管埋在地下土壤中，让循环水在换热管中流动，循环水通过换热管的管壁与土壤进行热交换在夏天，地下热交换器将热泵单元产生的热量释放到土壤中在冬天，热量从土壤中吸收并供应给热泵机组

图4地表水源封闭系统

图5(a)地表水源开放直接系统

图5(b)地表水源间接系统

1.5地源热泵系统组成

地源热泵系统主要由能量提升系统、能量收集系统和能量释放系统组成这三个系统通过水或空气交换热量。

1)能量提升系统

提能系统是指地源热泵系统的核心设备热泵机组。通常使用压缩热泵

2)能量采集系统

能量采集系统为室外地热能热交换系统，主要包括地下水系统、地表水系统和地埋管系统

a .地下水换热系统:地下水换热系统主要由抽水井、回灌井、除砂器、管道阀门、潜水泵等组成。热交换完成后，地下水被抽取并泵回含水层

b地表水换热系统:闭式地表水换热系统主要采用湖水和水库水，盘管外表面完全浸入水中进行换热开放式地表水换热系统直接抽取地表水进行换热

c埋管换热系统:埋管换热系统主要由埋管换热器、循环水泵、恒压补水装置和循环管道组成地下换热器是由埋在地下的高密度聚乙烯管组成的封闭回路。

3)能量释放系统

能量释放系统，即室内终端循环系统，与其他供暖和空调系统相同，在此不再赘述。

2地源热泵技术的优势

2.1经济性

地源热泵系统可实现建筑物的采暖和制冷，也可用于一机多用的生活热水一套系统可以取代原有的两套装置或锅炉和冰箱系统。地源热泵系统的另一个显著特点是大大提高了一次能源的利用率，因此具有节能的优势。地源热泵的核心技术是利用夏季温度较低、冬季温度较高的地源(土壤、地下水、海水、湖水)的特性来实现制冷和制热功能。自研究以来，该技术已成功应用于各种建筑，实现了夏季建筑空调、冬季供暖、全年热水供应的功能，与常规空调相似。冰箱+锅炉。与传统空调系统相比，地源热泵的运行效率更高，约为40%~60%此外，地源的恒温使得热泵机组的运行更加可靠稳定，整个系统的维护成本比锅炉-冰箱系统大大降低，从而保证了系统的效率和经济性。

2.2节能

地源热泵系统产生的热量来自于地源能源和建筑物排放的余热，这部分热量主要来自于太阳能和建筑物内设备及人体排放的热量。因此，地源热泵系统主要充分利用可再生能源与传统的中央空调技术相比，采用地源热泵技术制冷可降低能耗20%以上。

2.3节水

当地下水和地表水作为低位热源时，地源热泵系统只从水中提取能量，换热后的水全部送回，不消耗水

2.4环境保护

地源热泵系统不排放烟气、废水和废渣，也没有燃料堆放区。同时，由于制冷系统向环境排放的热量减少，可以减少建筑对环境热污染造成的热岛效应，对周围环境的影响不大。

3结论

地源热泵称为& ldquo&rdquo，21世纪节能环保的绿色空调技术；当水文、地质和工程场地满足要求时，应尽可能将地源热泵技术应用于供热和空调工程。