地源热泵工作原理——较为详细.docVIP

地源热泵工作原理1 地源热泵工作原理 　　地源热泵供暖空调系统主要分三部分：室外地能换热系统、水源热泵机组和室内采暖空调末端系统。其中水源热泵机主要有两种形式：水—水式或水—空气式。三个系统之间靠水或空气换热介质进行热量的传递，水源热泵与地能之间换热介质为水，与建筑物采暖空调末端换热介质可以是水或空气。 2 地源热泵技术路线 --气型地源热泵技术和水--水型地源热泵技术 --气型地源热泵技术以美国的技术为代表，水--水地源热泵技术以北欧的技术为代表。二者的差别是：前者从浅层土壤或地下水中取热或向其排热，通过分散布置于各个房间的地源热泵机组直接转换成热风或冷风为房间供暖或制冷。后者是从地下水中取热或向其排热，经过热泵机组转换成热水或冷水，然后再经过布置在各个房间的风机盘管转换成热风或冷风给房间供暖或制冷。由于美国的土--气型地源热泵技术，可以不用地下水，采用埋设垂直管、水平管或向地表水抛设管路等多种方式，直接从浅层土壤取效或向其排热，不受地下水开采的限制，推广的范围更大、更灵活。 3 地源分类 (1)土壤埋管系统，(2)地下水系统，(3)地表水系统。 此外，还有一种“直接膨胀式”，它不象上述系统那样采用中间介质水来传递热量，而是直接将热泵的一个换热器（蒸发器）埋入地下进行换热。 4 地源热泵系统的形式 -气型地源热泵系统按照室外换热方式不同分，主要有三类形式： 1、 地耦管系统 主要缺点是：由于管壁传热温差的存在，机组冬季地源侧水温低于地下水式系统5-10℃，机组夏季地源侧水温高于地下水式系统10-15℃，机组运行条件相对较差，降低了运行效率；埋地换热器受土壤性质影响较大；连续运行时，热泵的冷凝温度或蒸发温度受土壤温度变化的影响而发生波动；土壤导热系数小而使埋地换热器的持续吸热速率小，导致埋地换热器的面积较大，如平面布置的埋地换热器的面积约为房间面积的2倍左右；在岩石地区因较高的钻孔费用而难以推广应用。 　　解决办法：①根据负荷状况及当地地质情况取决埋管的方式、深度、及单位长度换热量的估算； 　　　　　　　②研究技术、价格合理的钻孔深度； 　　　　　　　③研究确实可行的施工方法，采用长期可靠的材料2、 地下水系统 3、 地表水系统 地源热泵在回灌困难地区的应用2000年就提出了大气污染治理规划。在城区内利用清洁能源取代燃煤锅炉，禁止新建燃煤锅炉。水源热泵空调作为一种清洁、节能、环保新技术很快被人们认识和接受。但在水源热泵系统的推广应用中，如何合理地抽取和回灌地下水是困惑用户的首要问题。在水文地质条件相对差的地区，回灌很难，出现了个别项目难以实现地下水的100%回灌，系统运行不稳定。 PE换热管与地层进行热交换，为热泵提供冷热源，不再需要提取和回灌地下水。它的成功应用和示范，使在水文地质条件较差的地区也能使用地能资源。本文将对比水源热泵和地源热泵系统，以及它们所适用的地质条件和地区，并通过对朝阳区绿化局办公楼地源热泵空调系统的介绍，使大家对地源热泵进一步了解。1.1地能概述 5~10米的地层温度就不随室外大气温度的变化而变化，常年维持在15~17℃。这样的温度相对于北京等的北方城市，冬季它比大气温度（5~-15℃）高，是可利用的低品位热源；夏季它比大气温度（25~40℃）低，是可利用的冷源。1kW的电能，热泵机组可吸收2.5~3kW的地能，为建筑物提供3.5~4kW的热能；夏季通过输入1kW的电能，能为建筑物提供3.5~4kW的冷能。而该项目技术成功的关键就在于如何从地层中提取和释放热能。 水源热泵和地源热泵都属于地能热泵的范畴，不同之处就在于它们提取和释放地能的方式不同。1.2水源热泵和地源热泵1.2.1水源热泵系统1.2.2地源热泵系统 图1水源热泵示意图 2地源热泵示意图1.2.3两个系统对比 ? 水源热泵 地源热泵 相同之处 站房内系统基本相同，都能同时具备供暖、制冷和制生活热水的功能 不同之处 需要钻凿抽灌井 需要钻凿换热孔 抽取、回灌地下水，作为热交换的媒介 循环液在换热管中密闭循环，不扰动地下水 机组进水温度稳定，与地层温度相同 冬季进水温度为10~13℃，夏季进水温为17~20℃ 水井需要定期维护 换热孔不需要任何维护 基本上所有的地区都能使用地源热泵，但平原区，如海淀北部、朝阳区、昌平区、顺义南部、通县、大兴南部等地区，地层颗粒细换热孔施工容易，成孔费用相对较低；山区及山前地区，由于地层为岩石地层或颗粒较大，钻孔费用较高。 三、地源热泵案例 ????? 北京市朝阳区绿化局位于朝阳区红领巾公园桥西北侧，新办公楼总建筑面积为4000m2，其中地上局部三层，地下一层。办公楼于2003年初开始建设，由于距离城市热源主干道较远，如采用燃气锅炉或城市热力供暖都需要投入很大的接口费用。因为红领巾公园