地源熱泵系統的分類(lèi)

  地源熱泵根據對低溫熱源的利用方式的不同，可以分為閉式系統和開(kāi)式系統兩種。閉式系統是指在水側為一組閉式循環(huán)的換熱套管，該組套管一般水平或垂直埋于地下或地表水域中，通過(guò)與土壤或地表水域水換熱來(lái)實(shí)現能量轉移。（其中埋于土壤中的系統又稱(chēng)土壤源熱泵，埋于海水中的系統又稱(chēng)海水源熱泵）。開(kāi)式系統是指從地下抽水或地表抽水后經(jīng)過(guò)換熱器直接排放的系統。

 

  1. 地源熱泵系統的分類(lèi)

 

  在實(shí)際應用中，一般按照低溫熱源的類(lèi)型和應用方式將地源熱泵系統分為以下四類(lèi)。

 

  1.1.1 地下水熱泵系統

 

  也就是通常所說(shuō)的深井回灌式水源熱泵系統。通過(guò)建造抽水井群將地下水抽出，通過(guò)二次換熱或直接送至地源熱泵機組，經(jīng)提取熱量或釋放熱量后，由回灌井群灌回地下。

 

  1.1.2 地表水熱泵系統

 

  通過(guò)直接抽取或者間接換熱的方式，利用包括江水、河水、湖水、水庫水以及海水作為熱泵冷熱源。

 

  1.1.3 水平埋管地源熱泵系統

 

  通過(guò)中間介質(zhì)（通常為水或者是加入防凍劑的水）作為熱載體，使中間介質(zhì)在水平埋于土壤內部的封閉環(huán)路（土壤換熱器）中循環(huán)流動(dòng)，從而實(shí)現與大地土壤進(jìn)行熱交換的目的。

 

  1.1.4垂直埋管地源熱泵系統

 

  通過(guò)中間介質(zhì)（通常為水或者是加入防凍劑的水）作為熱載體，使中間介質(zhì)在垂直埋于土壤內部的封閉環(huán)路（土壤換熱器）中循環(huán)流動(dòng)，從而實(shí)現與大地土壤進(jìn)行熱交換的目的。

 

  地下水熱泵系統和地表水熱泵系統一般直接稱(chēng)為“水源熱泵系統；水平埋管和垂直埋管地源熱泵系統一般也稱(chēng)為“地下耦合熱泵系統”或“土壤源熱泵系統”。

 

  2. 地源熱泵系統在應用中存在的問(wèn)題

 

  地下水源熱泵系統的熱源是從水井或廢棄的礦井中抽取的地下水。經(jīng)過(guò)換熱的地下水可以排入地表水系統，但對于較大的應用項目通常要求通過(guò)回灌井把地下水回灌到原來(lái)的地下水層。最近幾年地下水源熱泵系統在我國得到了迅速發(fā)展。但是，應用這種地下水熱泵系統也受到許多限制。首先，這種系統需要有豐富和穩定的地下水資源作為先決條件。因此在決定采用地下水熱泵系統之前，一定要做詳細的水文地質(zhì)調查，并先打勘測井，以獲取地下溫度、地下水深度、水質(zhì)和出水量等數據。地下水熱泵系統的經(jīng)濟性與地下水層的深度有很大的關(guān)系。如果地下水位較低，不僅成井的費用增加，運行中水泵的耗電將大大降低系統的效率。此外，雖然理論上抽取的地下水將回灌到地下水層，但目前國內地下水回灌技術(shù)還不成熟，在很多地質(zhì)條件下回灌的速度大大低于抽水的速度，從地下抽出來(lái)的水經(jīng)過(guò)換熱器后很難再被全部回灌到含水層內，造成地下水資源的流失。

 

  地表水熱泵系統的一個(gè)熱源是池塘、湖泊或河溪中的地表水。在靠近江河湖海等大 體量自然水體的地方利用這些自然水體作為熱泵的低溫熱源是值得考慮的一種空調熱泵的型式。當然，這種地表水熱泵系統也受到自然條件的限制。此外，由于地表水溫度受氣候的影響較大，與空氣源熱泵類(lèi)似，當環(huán)境溫度越低時(shí)熱泵的供熱量越小，而且熱泵的性能系數也會(huì )降低。一定的地表水體能夠承擔的冷熱負荷與其面積、深度和溫度等多種因數有關(guān)，需要根據具體情況進(jìn)行計算。這種熱泵的換熱對水體中生態(tài)環(huán)境的影響有時(shí)也需要預先加以考慮。

 

  土壤埋管式熱泵系統在冬季供熱過(guò)程中，載熱介質(zhì)從地下收集熱量，再通過(guò)系統 把熱量帶到室內。夏季制冷時(shí)系統逆向運行，即從室內帶走熱量，再通過(guò)系統將熱量送到地下巖土中。因此，土壤埋管式熱泵系統保持了地下水熱泵利用大地作為冷熱源的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又不需要抽取地下水作為傳熱的介質(zhì)。它是一種可持續發(fā)展的建筑節能新技術(shù)。1998年美國能源部頒布法規，要求在全國聯(lián)邦政府機構的建筑中推廣應用地下耦合熱泵供熱空調系統。為了表示支持這種節能環(huán)保的新技術(shù)，美國總統布什在他的得克薩斯州的宅邸中也安裝了這種地源熱泵空調系統。但這種地源熱泵系統對土壤換熱器的材質(zhì)及地質(zhì)結構的要求比較高，同時(shí)埋設換熱器需要較大的場(chǎng)地，系統投資也較其它方式要高，所以這種系統一般應用于面積比較小的居住類(lèi)單體建筑，在大型工程中應用相對困難。