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1.1地源热泵系统设计

1.1.1概述

1.地源热泵空调技术

地源热泵空调技术是一种利用浅层地热能，通过热泵技术将低位能向高位能

转移，以实现供热、制冷的高效节能的供热空调技术。冬季，浅层地热能的热量

被提取出来，通过热泵提升温度后，给室内供暖。夏季，通过制冷循环将室内的

热量取出来，释放到地下，同时对建筑物进行了供冷。地源热泵的热源温度全年

相对比较稳定，其制冷、供热系数比传统中央空调系统高。作为一种高效的供热

空调方式，地源热泵系统在近几年得到了较快的发展。

地源热泵技术只能应用在有可利用资源条件的地区，如具有丰富的地下水资

源、地表水资源或者适合于钻孔布井，并且具有足够布孔面积的土壤资源。地源

热泵系统的应用可以全部或部分地替代常规供热空调方式，在有些工程项目中采

用地源热泵为主、常规方式调峰的复合式系统，也可以达到较好的节能效果。同

时，在低能耗的建筑中采用地源热泵技术更能显示其优越性。因此，地源热泵技

术的应用需要因地制宜，合理应用。

2.地源热泵空调技术分类

地源热泵供热空调系统利用浅层地热能资源作为热泵的冷热源，按与浅层地

热能的换热方式不同可分为三类：地埋管换热、地下下水换热和地表水换热。三

种热源利用方式对应的热泵名称分别叫做：土壤源热泵、地下水源热泵、地表水

源热泵。而选择何种地源换热方式，主要取决于当地的水文地质情况和有效的土

地面积等。

（1）土壤源热泵

土壤源热泵系统是把地下土壤作为热泵机组的低温热源，通过循环液体（水

或以水为主要成分的防冻液）在封闭的地下埋管中流动，实现系统与大地之间的

换热。冬季供热时，流体从地下收集热量，再通过系统把热量带到室内。夏季制

冷时，系统逆向运行，即从室内带走热量，再通过埋管内的循环液体将热量送到

地下岩土中。因此，土壤源热泵系统既保持了地下水源热泵利用大地作为冷热源

的优点，同时又不需要抽取地下水作为传热的介质，是一种可持续发展的建筑节

能新技术。

（2）地下水源热泵

地下水源热泵系统近几年在我国得到了迅速的发展，这种系统以地下水作为

热泵机组的低温热源，因此，需要有丰富和稳定的地下水资源作为先决条件。地

下水源热泵系统的经济性与地下水层的深度有很大的关系，如果地下水位较低，

不仅成井的费用增加，而且运行中水泵耗电量过高，将大大降低系统的效率。地

下水资源是当前最紧缺、最宝贵的资源，任何地下水资源的浪费或污染都是绝对

不允许的，因此，地下水源热泵系统必须采取可靠的回灌措施，确保置换冷量或

热量后的地下水100%回灌到同一含水层。

（3）地表水源热泵

地表水源热泵系统的热源是江水、海水、湖泊、河流、污水等地表水。在靠

近江河湖海等大容量自然水体的地方可利用这些自然水体作为热泵的低温热源。

一定的地表水体所能够承受的冷热负荷与其面积、深度和温度等多种因素有关，

需要根据具体情况进行计算。这种热泵的换热对水体中生态环境的影响有时也需

要预先加以考虑。

3.浅层地热能热泵空调与传统的中央空调相比所具有的技术优势

●节能：输入1kW的电能，可得到4kW以上的热量（冷量），可供40~60

㎡建筑采暖、制冷，系统能效比高，与采用风冷热泵空调方式相比，节约运行费

用40%以上。

●环保：不排放对环境有害的污染物，不消耗、不破坏、不污染水资源，地

下能量保持总体平衡，供热时代替锅炉系统，无燃烧过程，避免了排烟污染，供

冷时不需要冷却塔，避免了冷却塔噪声及霉菌污染，保持环境清洁。

●经济：运行费用低于传统中央空调，一般仅为传统中央空调的50%左右。

●可靠：采用微电脑智能控制系统，具有远程监控功能，使用寿命超过15

年。

●安全：不存在任何爆炸和燃烧隐患。

●省地：机房占地面积小，机组布置灵活，可安置在地下室或任何楼房的房

间内，不需要锅炉房以及与之配套的煤场和渣场，节省占地面积，节约建筑费用，

也有利于建筑美观。

●一机多用：热泵机组既可供暖，亦可制冷，同时还能提供生活热水，一套

系统可代替原有的锅炉、制冷空调机组以及生活水加热装置三套系统。

●符合可持续发展的要求：浅层地热能蓄集了约47%的太阳辐射能量，比人

类每年利用能量的500倍还多，且不受地域、资源等限制，真正是资源广阔、取

之不尽、用之不竭，是人类可利用的可再生能源；同时，热泵技术中的‘冬取夏

灌’的能量利用方式也在一定程度上实现了土壤能源资源