地源熱泵空調系統

  一 中央空調系統形式介紹:

  1、傳統的中央空調有空氣源熱泵（風(fēng)冷機組）+輔助電加熱和水冷冷水機組+鍋爐兩種形式。空氣源熱泵（風(fēng)冷機組）和水冷冷水機組在制冷時(shí)都是把房間的熱量向室外空氣排放，受室外氣溫因素影響太大，其制冷量隨室外空氣溫度升高而降低，尤其在高溫高濕地區，機組制冷性能極不穩定，效率低下,有時(shí)甚至不能工作。在制熱時(shí)，空氣源熱泵當室外溫度降到零度以下時(shí)需加輔助電加熱裝置，耗電量大，效率很低;而水冷冷水機組+鍋爐這種空調形式，在供熱時(shí)需用電鍋爐或燃煤、燃油鍋爐，污染嚴重，運行費用昂貴。

  2、地源熱泵中央空調:地源熱泵中央空調分為水源熱泵和土壤熱交換器地源熱泵兩種形式

  水源熱泵概念

  水源熱泵技術(shù)是一種利用地球表面或淺層水源（如地下水、河流和湖泊），或者是人工再生水源（工業(yè)廢水、地熱尾水等）的低溫低位熱能資源，采用熱泵原理，通過(guò)少量的高位電能輸入，實(shí)現低位熱能向高位熱能轉移，既可供熱又可制冷的高效、環(huán)保、節能的空調系統。

  水源熱泵原理

  地球表面淺層水源（一般在 1000 米以?xún)龋?，?a href="http://keyinmall.com/t/地下水.html" >地下水、地表的河流、湖泊和海洋中，吸收了太陽(yáng)進(jìn)入地球的相當的輻射能量，并且水源的溫度一般都十分穩定。水源熱泵技術(shù)的工作原理就是：在夏季將建筑物中的熱量“取”出來(lái)，釋放到水體中去，由于水源溫度低，所以可以高效地帶走熱量，以達到夏季給建筑物室內制冷的目的；而冬季，則是通過(guò)水源熱泵機組，從水源中“提取”熱能，送到建筑物中采暖。

  通常水源熱泵消耗 1kW 的能量，用戶(hù)可以得到 4kW 以上的熱量或冷量。

  水源熱泵的分類(lèi)

  當利用的對象都是水體和地層（含水地層）的蓄能，而且都是以水作為熱泵機組的冷熱源，都可以將之歸類(lèi)為水源熱泵系統。水源熱泵可以分為地下水源熱泵以及地表水源熱泵。

  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水源熱泵機組，經(jīng)提取熱量或釋放熱量后，由回灌井群灌回地下。

  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的冷熱源。

  土壤熱交換器地源空調系統。

  這種空調系統是把熱交換器埋于地下，通過(guò)水在由高強度塑料管組成的封閉環(huán)路中循環(huán)流動(dòng)，從而實(shí)現與大地土壤進(jìn)行冷熱交換的目的。夏季通過(guò)機組將房間內的熱量轉移到地下，對房間進(jìn)行降溫。同時(shí)儲存熱量，以備冬用。冬季通過(guò)熱泵將土壤中的熱量轉移到房間，對房間進(jìn)行供暖，同時(shí)儲存冷量，以備夏用，大地土壤提供了一個(gè)很好的免費能量存貯源泉，這樣就實(shí)現了能量的季節轉換。

  垂直埋管地源熱泵系統

  水平埋管地源熱泵系統

  〈1〉工作原理：地源熱泵空調的心臟是一個(gè)“熱泵”（制冷、供熱）。供暖時(shí)，它吸取地熱向用戶(hù)排放，此過(guò)程只消耗少量電能，如圖1所示。制冷時(shí)，它吸取用戶(hù)室內的熱量向地下排放，同樣也消耗少量熱能，如圖2所示

  〈2〉 機組運行過(guò)程：冬天熱泵中制冷劑正向流動(dòng)，壓縮機排出的高溫高壓R22氣體進(jìn)入冷凝器向集水器中的水放出熱量，相變?yōu)?a href="http://keyinmall.com/t/高溫.html" >高溫高壓的液體，再經(jīng)熱力膨脹閥節流降壓變?yōu)?a href="http://keyinmall.com/t/低溫.html" >低溫低壓的液體進(jìn)入蒸發(fā)器，從地下循環(huán)液中吸取低溫熱后相變?yōu)?a href="http://keyinmall.com/t/低溫.html" >低溫低壓的飽和蒸汽后進(jìn)入壓縮機吸氣端，由壓縮機壓縮排出高溫高壓氣體完成一個(gè)循環(huán)。如此循環(huán)往復將地下低溫熱能“搬運”到集水器，從而不斷的向用戶(hù)提供45℃-50℃的熱水。如圖3所示。

  夏天熱泵中制冷劑逆向流動(dòng)，與用戶(hù)換熱的冷凝器變?yōu)檎舭l(fā)器從集水器中的低溫水（7-12℃）提取熱能，與地下循環(huán)液換熱的蒸發(fā)器變?yōu)槔淠飨虻叵卵h(huán)液排放熱量，循環(huán)液中熱量再向地下低溫區排放，如此循環(huán)往復連續地向用戶(hù)提供7-12℃的冷水。

  〈3〉土壤熱交換器埋管形式：地下埋管換熱器主要有兩種形式，即水平埋管和垂直埋管。選擇哪種形式取決于現場(chǎng)可用地表面積、當地巖土類(lèi)型以及鉆孔費用。盡管水平埋管通常是淺層埋管，可采用人工開(kāi)挖，初投資比垂直埋管小些，但它的換熱性能比豎埋管小很多，并且往往受可利用土地面積的限制，所以在實(shí)際工程應用中，一般都采用垂直埋管。

  二、地源空調系統的社會(huì )效益

  在我國的一些發(fā)達城市，夏季制冷、冬季采暖與供熱所消耗的能量已占建筑物總能耗的40-50%。特別是冬季采暖用的燃煤鍋爐、燃油鍋爐的大量使用，給大氣環(huán)境造成了極大的污染，對人們的健康形成了威脅。因此，建筑物污染控制和節能已是國民經(jīng)濟發(fā)展的一個(gè)重大問(wèn)題。傳統的采暖空調模式因其產(chǎn)生的環(huán)境污染正面臨著(zhù)嚴峻的挑戰。對于夏季制冷的建筑來(lái)說(shuō)，隨著(zhù)空氣熱泵空調的普及，空調的實(shí)際使用效果正在逐年下降，這是因為空調裝機容量的增加，空調局部熱島效應交叉干擾的結果。天氣越炎熱，室外的溫度越高，空調負荷也越大，而此時(shí)空調機向室外散熱時(shí)，傳熱溫差越小，空調機的運轉效率就越低，設備也越費電。也就是說(shuō)，除了燃煤供暖給環(huán)境造成污染之外，空調機同樣會(huì )造成大氣污染。

  另一方面，我國大部分地區冬冷夏熱，夏天大量地使用風(fēng)冷空調，造成某些大城市供電緊張，形成電荒，為了確保不會(huì )造成斷電等問(wèn)題出現，有些城市夏天限制用電量。另外，因為部分地區沒(méi)有暖氣供應，冬天使用電爐取暖，造成電力供應緊張。

  地源熱泵機組制冷、供暖所需能量3/4左右來(lái)自地能，另外1/4左右來(lái)自電力輸入，從而減少一次性的礦物能源消耗；不向室外排冷、熱風(fēng)，減少城市熱島效應。對環(huán)境非常友好。

  地源熱泵空調是一種使用可再生能源的高效節能、環(huán)保型的工程系統。冬季向建筑物供熱，夏季又可供冷?？蓮V泛應用于各類(lèi)建筑中，如商業(yè)樓宇、公共建筑、住宅公寓、學(xué)校、醫院等。隨著(zhù)21現在，我國對建筑節能的要求越來(lái)越高。減少我國冬季采暖和夏季供冷所造成的大氣污染，降低供暖空調系統的能耗、節約能源是每個(gè)公民應盡的義務(wù)。特別是近幾年來(lái)，大中城市為改善大氣環(huán)境，大力推廣使用包括可再生能源的清潔能源。隨著(zhù)人們生活水平的提高，建筑物不僅要滿(mǎn)足冬季采暖的要求，而且需要夏季空調降溫，地源熱泵技術(shù)提供了這一問(wèn)題的有效解決方案。

  地源熱泵系統可實(shí)現對建筑物的供熱和制冷，還可供生活熱水，一機多用。一套系統可以代替原來(lái)的鍋爐加制冷機的兩套裝置或系統。系統緊湊，省去了鍋爐房和冷卻塔，節省建筑空間，也有利于建筑的美觀(guān)。地源熱泵系統的一個(gè)顯著(zhù)的特點(diǎn)是大大提高了一次能源的利用率，因此具有高效節能的優(yōu)點(diǎn)。地源熱泵比傳統空調系統運行效率要高約40～60％，節能50%左右。另外，地源溫度恒定的特性，使得熱泵機組運行更可靠、穩定，整個(gè)系統的維護費用也較鍋爐－制冷機系統大大減少，保證了系統的高效性和經(jīng)濟性。