地埋管地源热泵技术的应用分析及设计中应注意的问题.docx

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地埋管地源热泵技术的应用分析及设计中应注意的问题

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郭清礼王荣

摘要：介绍目前地源热泵在国内的发展状况、系统的构成及发展历程，以及地源热泵系统的优点，同时对设计中存在的问题进行分析和探讨。

关键词：地源热泵优点发展历程设计问题

1地源热泵系统的介绍

地源热泵是一种利用地球浅层资源（包括土壤、地下水、地表水或城市中水）的既可供暖又可制冷的高效节能的空调系统。它利用铺设在土壤、地表水等中的换热管道，实现空调房间和土壤、地表水等的换热，以达到建筑空调的效果。根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现由低温位热能向高温位热能转移。地能分别在冬季作为热泵供热的热源和夏季制冷的冷源，即在冬季，把地能中的热量取出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。通常地源热泵消耗1kWh的能量，用户可以得到3-5kWh以上的热量或冷量。

2地源热泵系统的构成

地源热泵供暖空调系统主要分三部分：室外地能换热系统、地源热泵机组和室内采暖空调末端系统。下面以地埋管地源热泵系统为例做一介绍。

2.1室外换热系统。室外换热系统主要有两种形式，即水平埋管和垂直埋管。选择哪种形式取决于现场可用地表面积、当地岩土类型以及钻孔费用。尽管水平埋管通常是浅层埋管，可采用人工开挖，初投资比垂直埋管小些，但它的换热性能比竖埋管小很多，并且往往受可利用土地面积的限制，所以在实际工程应用中，一般都采用垂直埋管。垂直埋管通过集水管汇集，在管道集水器端设置循环水泵，与室内热泵机组形成一个闭式系统。

2.2室内换热系统。室内换热系统夏季通过地源热泵机组向空调房间的风机盘管提供冷冻水，由风机盘管内水-空气热交换器换热向空调房间提供冷风。冬季由地源热泵机组向风机盘管提供热水采暖。

2.3地源热泵机组。机组由封闭式压缩机、同轴套管式水/制冷剂热交换器、热力膨胀阀(或毛细膨胀管)、四通换向阀、空气侧盘管、风机、空气过滤器、安全控制等所组成。机组本身带有一套可逆的制冷/制热装置，是一种可直接用于供冷/供热的热泵空调机组。供暖时，它吸取地热向用户排放，此过程只消耗少量电能。制冷时，它吸取用户室内的热量向地下排放，同样也消耗少量热能。冬天热泵可以向用户提供45℃-50℃的热水。夏天热泵可以向用户提供7-12℃的冷水。

3地源热泵技术在我国的发展历程

地源热泵的历史可以追朔到1912年瑞士的一个专利，而地源热泵真正意义的商业应用也只有近十几年的历史。地源热泵在我国的发展可以分为三个阶段：?3.1起步阶段（20世纪80年代～21世纪初）。从1978年开始，中国制冷学会第二专业委员会连续主办全国余热制冷与热泵学术会议。自20世纪90年代起，中国建筑学会暖通空调委员会、中国制冷学会第五专业委员会主办的全国暖通空调制冷学术年会上专门增设了有关热泵的专项研讨，地源热泵概念开始进入在我国科研工作者的视野并得到逐步重视。2002年又于北京组织召开了世界第七次热泵大会。可以看出，我国对热泵技术的研究起步较早。3.2推广阶段（21世纪初～2004年）。进入21世纪后，地源热泵在我国的应用越来越广泛，截至2004年底，我国制造水源热泵机组的厂家和系统集成商有80余家，地源热泵系统在我国各个省市地区均有应用。这个阶段相关科学研究也极其活跃。2001年，由中国建筑科学研究院空调所徐伟等人翻译的《地源热泵工程技术指南》为我国广大地源热泵工作者普及了解，相关工程技术的概念和标准化做法为我国地源热泵从业相关技术人员提供了参考。3.3快速发展阶段（2005年至今）。2005年后，随着我国对可再生能源应用与节能减排工作的不断加强，《可再生能源法》、《节约能源法》、《可再生能源中长期发展规划》、《民用建筑节能管理条例》等法律法规的相继颁布和修订，财政部、原建设部两部委对国家级可再生能源示范工程和国家级可再生能源示范城市的逐步推进，奠定了地源热泵在我国建筑节能与可再生能源利用中的重要地位，各省市陆续出台相关的地方政策，设备制冷厂家不断增多，集成商规模不断扩大，新专利新技术不断涌现，从业人员不断增多，有影响力的大型工程不断出现，地源热泵系统应用进入了爆发式的快速发展阶段。

4地源热泵空调系统的优点

4.1利用可再生能源，环保效益高：地源热泵从浅层常温土壤中吸热或向其排热，浅层土壤之热能来源于太阳能，它永无枯竭，是一种可再生能源，所以当使用地源热泵时，其土壤热源可自行补充，持续使用。机组在运行过程中，无废气污染物排放，不会产生城市热岛效应，对环境非常友好，是理想的绿色环保产品。

4.2高效节能，运行费用低：在制热时，地源热泵可将土壤中的热能“搬运”到室内，其能量70%来自土壤