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节能环保之地源热泵 简介： 地源热泵是利用水与地能（地下水、土壤或地表水）进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源，冬季把地能中的热量"取"出来，供给室内采暖，此时地能为"热源"；夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地能为"冷源"。
具有高效节能、经济环保、安全可靠、可自动运行等优点。 关键字：地源热泵 冷热源 能量利用系数 1.热泵的定义及原理 在我国《暖通空调术语标准（GB50155-92）》中，对“热泵”的解释是“能实现蒸发器和冷凝器功能转换的制冷机”；在《新国际制冷词典（）》中，对“热泵”的解释是“以冷凝器放出的热量来供热的制冷系统”。
可见，热泵在本质上是与制冷机相同的，只是运行工况不同。其工作原理是，由电能驱动压缩机，使工质（如R22）循环运动反复发生物理相变过程，分别在蒸发器中气化吸热、在冷凝器中液化放热，使热量不断得到交换传递，并通过阀门切换使机组实现制热（或制冷）功能。
在此过程中，热泵的压缩机需要一定量的高位电能驱动，其蒸发器吸收的是低位热能，但热泵输出的热量是可利用的高位热能，在数量上是其所消耗的高位热能和所吸收低位热能的总和。热泵输出功率与输入功率之比称为热泵性能系数，即COP值（）。
2.地（水）源热泵机组的工作原理 是利用水与地能（地下水、土壤或地表水）进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源，冬季把地能中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地能为“热源”；夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地能为“冷源”。具有高效节能、经济环保、安全可靠、可自动运行等优点。
3.地源热泵同空气源热泵相比，有什么优点 地源热泵同空气源热泵相比，有许多优点：（1）全年温度波动小。冬季温度比空气温度高，夏季比空气温度低，因此地源热泵的制热、制冷系数要高于空气源热泵，一般可高于40%，因此可节能和节省费用40%左右。
（2）冬季运行不需要除霜，减少了结霜和除霜的损失。（3）地源有较好的蓄能作用。
4.地源热泵系统的分类及其各自的优缺点 1)Groundwaterheatpumps,GWHPs地下水热泵系统，也就是通常所说的深井回灌式水源热泵系统。通过建造抽水井群将地下水抽出，通过二次换热或直接送至水源热泵机组，经提取热量或释放热量后，由回灌井群灌回地下。
其最大优点是非常经济，占地面积小，但要注意必须符合下列条件：水质良好；水量丰富；回灌可靠；符合标准。 2)(a)Horizontalground-coupledheatpump水平埋管地源热泵系统（b）-coupledheatpump垂直埋管地源热泵系统。
（a）和（b）两种方式都归属于Ground-coupleheatpumpsGCHPs（地下耦合热泵系统），也称埋管式土壤源热泵系统。还有另外一个术语叫Groundheatexchanger地下热交换器地源热泵系统。
这一闭式系统方式，通过中间介质（通常为水或者是加入防冻剂的水）作为热载体，使中间介质在埋于土壤内部的封闭环路中循环流动，从而实现与大地土壤进行热交换的目的。 对于垂直式埋管系统，其优点有：较小的土地占用，管路及水泵用电少，其缺点是钻井费用较高；对于水平式埋管系统，其优点有：安装费用比垂直式埋管系统低，应用广泛，使用者易于掌握，其缺点有：占地面积大，受地面温度影响大，水泵耗电量大。
3)Surface-waterheatpumps,SWHPs地表水热泵系统。通过直接抽取或者间接换热的方式，利用包括江水、河水、湖水、水库水以及海水作为热泵冷热源。
归属于水源热泵方式。 其优点有：在10米或更深的湖中，可提供10℃的直接制冷，比地下埋管系统投资要小，水泵能耗较低，高可靠性，低维修要求、低运行费用，在温暖地区，湖水可做热源，其缺点有：在浅水湖中，盘管容易被破坏，由于水温变化较大，会降低机组的效率。
4),SCW单井换热热井，也就是单管型垂直埋管地源热泵，在国外常称为"热井"。这种方式下，在地下水位以上用钢套作为护套，直径和孔径一致；地下水位以下为自然孔洞，不加任何固井设施。
热泵机组出水直接在孔洞上部进入，其中一部分在地下水位以下进入周边岩土换热，其余部分在边壁处与岩土换热。换热后的流体在孔洞底部通过埋至底部的回水管被抽取作为热泵机组供水。
这一方式主要应用于岩石地层，典型孔径为150mm，孔深450m。 该系统适用于岩石地质地区，该地区岩石钻孔费用高，而与岩石直接换热，大大提高换热效率，节省钻孔、埋管费用。
须得注意分析具体地质情况，做好隔热、封闭、过滤、实际换热量测算等具体工作。 5）锅炉/冷却塔与地下埋管相结合的混合型地源热泵系统：适用于空间小，不能单独采用地下埋管换热系统的建筑或内外分区冬季有大量可利用的排热的建筑物，冷却塔和闭环式系统相结合制冷，节省成本；事实证明该系统是高效率、低费用的。
它的补充热源有水地源、太阳能、电锅炉、城市热网……，额外排热由冷却塔或水地源来解决。其系统的设计需要详细计算各季节的散热与排热及。
2.地源热泵设计流程及实例有哪些
地源热泵方案设计流程1：计算建筑物的冷负荷 根据建筑的使用性质，确定建筑物的设计冷负荷。
航天银湖湾别墅共有上下两层和一个小阁楼，总面积为450平米，根据别墅面积和户型特点，对别墅的冷负荷进行了计算，详细见下表。 航天银湖湾别墅地源热泵中央空调配置表 地源热泵方案设计流程2：选择一套容量合适的热泵系统 根据上表冷负荷结果可知航天银湖湾别墅的空调总冷负荷量为48.3kw，但是由于业主家中空调同开概率很小，业主要求将空调室内机制冷同开系数设定为50%（一般为70%），由此，业主家别墅所需要的实际空调总冷负荷为48.3kw 0.5=24.15。
3.地源热泵是怎么产生的
国能源部等国际上一批机构表示愿意继续帮助和支持中国推广这种具有明显节能、环保效果的新的地源热泵技术。
中国科技部、国家经贸委、国家计委等机构和一些地方政府也表示将继续支持推广工作。人员培训和技术交流活动正日益增多。
北京市计科能源新技术开发公司成立了专门从事地源热泵推广工作的热泵事业部，并派员赴美国进行了长时间的系统培训，成为国际地热泵协会会员和取得了该会注册工程师资格；同美国地热泵生产商、工程商和设计、技术开发、培训部门建立了广泛的联系和合作关系。合资生产土--气型地源热泵机组的准备工作正在紧张进行，预计今年年底第一家合资生产厂将投入生产。
这一切都预示，大规模推广土--气型地源热泵技术的形势将在几年内形成。 关键词：土-气型地源热泵技术 地源热泵 1 地源热泵技术的特点1.1 地源热泵技术又称地热泵技术，是一种利用浅层常温土壤中的能量作为能源的先进的高效节能、无污染、低运行成本的既可供暖又可制冷的新型空调技术。
地热泵技术是利用地下常温土壤或地下水温度相对稳定的特性，通过深埋于建筑物周围的管路系统或地下水与建物内部完成热交换的装置。它完全不需要任何的人工热源，彻底取代了锅炉或市政管网等传统的供暖方式和中央空调系统。
冬季它代替锅炉从土壤中取热，向建筑物供暖；夏季它代替普通空调向土壤排热给建筑物制冷。同时，它还能供应生活热水，被称为二十一世纪的“绿色空调技术”。
1.2 目前国际上有两种地源热泵技术路线：土--气型地源热泵技术和水--水型地源热泵技术 土--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。
另外由于美国技术减少了地热转换成热水和冷水的过程其热损失减少，能源效率更高，供暖、制冷运行费用更低。1.3 地热泵技术具有明显减排温室气体和应用地区广泛等特点 由于地热泵供暖时70%以上的能源来源于土壤中的能量，30%以下的能源来源于电能，所以用它替代冬季采暖锅炉，至少可减排温室气体70%以上。
如能大面积推广，可明显减排温室气体。另外，土--气型地热泵技术所利用的能源是常温土壤中的能量，并不需要特殊的地热田或地下热水。
它只要有足够进行热交换的浅层土壤（-3.5℃以上的土壤或地下水）就可满足地热泵所要求的技术条件。中国城市中约有30-50%的建筑物具备此条件，可以使用地热泵。
从气候区上看，从寒冷的黑龙江到炎热的海南岛都可使用。世界上绝大多数国家也具备应用地热泵技术的条件。
同时它不消耗也不污染地下水。在利用地下水时，地热泵只向水中排热或吸热，并不用水，所抽取的地下水要全部回灌地下。
1.4 地热泵利用的是可再生能源，永无枯竭 地热泵从浅层常温土壤中取热或向其排热，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，当使用地热泵时，其土壤热源可自行补充，持续使用，不存在资源枯竭问题。
1.5 高效节能，运行费用低 在供暖时，地热泵技术可将土壤中的能“搬运”至室内，其能量70%以上来自土壤，制热系数高达3.5-4.5，而锅炉仅为0.7-0. 9，可比锅炉节省70%以上的能源和40%一60%运行费用；制冷时要比普通空调节能40%-50%，运行费用降低40%以上。高节能、低运行费用，为商业推广创造了条件。
1.6 地热泵在欧、美是一种非常成熟的已完全商业化了的技术 在美国、加拿大和北欧国家和地区，地热泵技术已得到广泛地应用，推广速度以每年15%的速度递增，形成了从制造商、工程商到培训机构、技术开发机构、专业管理机构等一整套完整的产业体系。国际地热泵协会（IGSHPA）、美国地热泵协会（GHPC）已建立，他们己完全实现了商业化。
1.7 地热泵技术可实现分户计量、可分期投资，不设室外机 由于美国的土--气型地源热泵是分散布置在各户或各室的，它和普通家用空调一样，实行单独电费计量，克服了锅炉采暖和中央空调制冷时的分户计量难题。正由于它是分散安装的，可分期分批投资，解决了中央空调机组必须一次投资到位的要求，从而降低了融资成本。
地源热泵空调，没有室外机和冷却塔，建筑物立面更清洁、更美观。
4.地源热泵的工作原理是怎样的
地源热泵的低温热源一般是大地的地下水和土壤。
由十较深的地层中在未受干扰的情况下常年保持恒定的温度，远高十冬季的室外温度，又低十夏季的室外温度，因此地源热泵可克服空气源热泵的技术障碍，目‘效率大大提高。此外，电脑国际通过热泵把大地中的热量升高温度后对建筑供热，同时使大地中的温度降低，即蓄存了冷量，可供夏季使用；夏季通过热泵把建筑物中的热量和传输给大地，对建筑物降温，同时在大地中蓄存热量以供冬季使用。
这样在地源热泵系统中大地起到了蓄能器的作用，进一步提高了空调系统全年的能源利用效率。根据使用大地热源的不同，地源热泵可分为地下水源热泵、地表水热泵和地埋管地源热泵。
5.地源热泵
地源热泵是一种利用浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调设备。
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。
地源热泵机组利用土壤或水体温度冬季为12-22℃，温度比环境空气温度高，热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高；土壤或水体温度夏季为18-32℃，温度比环境空气温度低，制冷系统冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率大大提高，可以节约30--40%的供热制冷空调的运行费用，1KW的电能可以得到4KW以上的热量或5KW以上冷量。
6.我国地源热泵行业发展现状
伴随着雾霾的不断加剧，今年供暖更加突出清洁为主题，除了相关部门对供热原材料（煤炭等）的质量进行把关外，多数地区逐渐接受了像地源热泵、太阳能等新型清洁能源供暖系统的使用。
参考《中国地源热泵行业发展可行性分析报告》显示，与传统燃煤、燃气供热相比，地源热泵供暖没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，属于环保型可再生能源利用技术，而且比传统供暖、制冷系统运行效率要高40%，节约用户30~40%的运行费用，运行维护成本低，可综合节能50%—70%。与其他清洁能源相比，地热具有资源量巨大、能源利用效率高、成本具有竞争性、二氧化碳减排效果明显的优势。
随着地源热泵开发的深入应用，地源热泵系统相关技术产品日渐成熟，越来越多的开发系统开始应用到社会生活当中。业内人士预计，地热能源开发已进入快速发展的起步阶段。