地源热泵空调使用说明-地源热泵空调技术

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电冰箱

地源热泵的工作原理与家用电冰箱相同，通过制冷在蒸发器、压缩机、冷疑器和膨胀阀等部件中气相变化的循环，将低温物体的热量传递到高温物体中去。

地源热泵是利用浅层地能进行供热制冷的新型能源利用技术，是热泵的一种，热泵是利用卡诺循环和逆卡诺循环原理转移冷量和热量的设备。地源热泵通常是指能转移地下土壤中热量或者冷量到所需要的地方。

通常热泵都是用来做为空调制冷或者采暖用的。地源热泵还利用了地下土壤巨大的蓄热蓄冷能力，冬季地源把热量从地下土壤中转移到建筑物内，夏季再把地下的冷量转移到建筑物内，一个年度形成一个冷热循环。

地源热泵特点：

1、高效节能，稳定可靠。

2一机多用，地源热泵系统可供暖、制冷，还可供生活热水。

3、维护费用低。

4、使用寿命长，地源热泵的地下埋管选用聚乙烯和聚丙烯塑料管，寿命可达50年。

5、节省空间，没有冷却塔、锅炉房和其它设备，省去了锅炉房，冷却塔占用的宝贵面积，产生附加经济效益，并改善了环境外部形象。

什么是地源热泵，地源热泵对比传统空调有哪些优势

地源热泵是一项新兴的节能环保、可再生能源利用技术,本文回顾了地源热泵空调系统在国内外的发展和应用情况,介绍了地源热泵空调系统在湖北武汉地区的工程应用实例,并就地源热泵空调系统设计和实际工程应用中应注意的问题进行了阐述和探讨。

1 地源热泵应用概况

地源热泵（GSHPS）是一个广义的术语，它包括了使用土壤、地下水和地表水作为热源和热汇的系统，即地下耦合热泵系统（ground-coupled heat pump systems, GCHPS），也叫地下热交换器地源热泵系统（ground heat exchanger）;地下水热泵系统groundwater heat pumps, GWHPS）;地表水热泵系统（surface water heat pumps, SWHPS）。

1.1 国外发展情况

地源热泵系统由于采用的是可再生的地热能，因此被称之为：一项以节能和环保为特征的21世纪的技术。这项起始于1912年的技术（瑞士提出的一个专利，该技术的应用始于英、美两国），美国从1946年开始对GSHP系统进行了十二个主要项目的研究，如地下盘管的结构形式、结构参数、管材对热泵性能的影响等。并在俄勒冈州的波特兰市中心区安装了美国第一台地源热泵系统。

特别是近十年来地源热泵在欧美工业发达国家取得了迅速的发展，已成为一项成熟的应用技术。到2000年底，美国有超过40万台地源热泵系统在家庭、学校和商业建筑中使用，每年约提供8000~11000Gwh的终端能量。

地源热源在工程上的应用主要为地下耦合热泵系统（GCHPS）和地下水热泵系统（GWHPS）、地表水热泵系统（SWHPS）。

1.2 国内发展应用情况

1.2.1能源消费现状

到2040年，我国一次能源的总消费量将达38.6亿吨标准煤，是现在能源消费量的3倍。而到本世纪末，国内每年最多可供应的一次能源生产量为32亿吨标准煤。因此，我国今后较长期的能源消费年均增长率应控制在2.5%左右，直到2040年能源消费实现零增长目标。

我国已探明的能源总体储量，煤炭储量约占世界储量的11%，原油占2.4%，天然气仅占1.2%，我国人口约占世界人口的20%，人均能源占有量不到世界平均水平的一半。我国是煤炭大国，但世界七大煤炭大国中其余六国的的储量比都在200年以上，只有我国的储量不足百年。石油的储量比为四十年，并且中国石油、天然气的平均丰度值也仅为世界平均水平的57%和45%。

面对如此严峻的能源形势，国家总的能源政策还是节能和新能源开发、再生能源利用并重，因此，地源热泵技术的推广应用在我国具有极大的现实意义和广阔的发展前景。

1.2.2地源热泵应用情况

地源热泵空调系统的设计，主要包括两大部分：一是建筑物内的水环路空调系统的设计；二是地源热泵空调系统的地下部分的设计，即地下耦合热泵系统的地下热交换器、地表水热泵系统的地表水热交换器、地下水热泵系统的水井系统的设计。

地下耦合热泵系统最早应用在89年10月投入运行的上海闵行开发区办公楼（4305m2，冷负荷4532KW，热负荷231KW），其技术和设备均由美国提供，使用情况良好。135个深35米的垂直竖管井,埋管为聚丁烯管。国内的大专院校均进行了相关的垂直或水平埋地管的试验研究和小型的工程应用,并建立了地埋管的传热模型。各地的地质条件不同，土壤的温度和热物性参数都不一样，因此，地下耦合热泵的应用还有待进一步的实验验证和实验数据的积累。

地表水热泵系统：地表水温度受气候的影响较大,与空气源热泵类似,武汉东湖等浅水性湖泊夏季水温高于湿球温度，无利用价值，冬季水温略高于气温，可用作热源水。实测数据表明宁波奉化江水7M深31.2℃，珠江底层31.8℃，江水热污染很厉害，利用价值不大。可利用长江水作为地表水热泵系统的热源，但冬季江水水位很低，从取水的经济性及防洪角度考虑，实际利用还是极难的。

地下水热泵系统：综合上述情况可以看到，目前在我国来说，技术上比较成熟、利用可行性较大、实施的工程项目较多的还是地下水热泵系统。目前国内生产水源热泵机组的厂家也已达到二、三十家。因为国内还没有颁布水源热泵机组的生产技术标准，国内厂家生产的产品质量差别较大，从有些厂家的产品样本来看，技术参数不完整、不准确。因为很多生产厂家没有实测手段，采用水源热泵机组所需要的很多数据不能提供，甚至不排除某些技术力量差的厂家根本就没有弄清楚水源热泵机组和常规冷水机组的技术差异，直接就拿常规冷水机组来作为水源热泵机组推销到市场。目前就笔者所接触到的厂家来看，只有一家国外公司能够提供专用电脑软件选型数据，可以根据设计工况选择合理和可信的机组配置和各种性能数据。

2 地源热泵在武汉地区的应用

2.1 地下水源热泵工程实例

2.1.1地下水源热泵在湖北工程应用最早的一家是位于荆州沙市的法雷奥汽车空调有限公司，采用的是西亚特LWP1800（545KW）螺杆水一水热泵机组2台，LGP350一台（110KW），总制冷量是1200Kw，供应一个车间（5000m2）和办公部分（900m2）, 因取水量的限制取水井为一口50m3/h的井，制冷时另加一台冷却塔进行补充。制热时因车间本身设备散热量较大，一口井取水完全能够满足供暖需要。夏季井水18.5℃，冬季17.8℃。2000年9月开始运行。

2.1.2位于汉口循礼门的天与地音乐城，建筑面积5000m2,采用的是意大利克莱门特活塞式水源热泵机组WRHH1202两台，总制冷量是720Kw，总制热量是750Kw（其中供暖450Kw，利用热回收系统供生活热水300Kw）。打两口井，一抽一灌，回灌在90%左右，井深47m，冬季出水20.5℃，取水量60m3/h。冬季运行机组升温很快，2小时不到机组供水温度即可达到45℃以上。2002年6月开始运行。

2.1.3武汉凌云科技集团综合厂房，总建筑面积11000m2, 其中4000m2办公，7000m2生产厂房。选用法国西亚特螺杆式水源热泵机组LWP2500二台，总制冷量1440Kw，制热量1900Kw，打井4口，每台机组2口，一抽一灌。2002年10月开始运行。

2.1.4汉口香港路香榭里花园4万米2，总制冷量3200Kw，总制热量2500Kw。设计选用克莱门特螺杆水源热泵机组BE/SRHH2702三台，制冷时冷冻水7/12℃，地下水18/32℃；制热时供暖水40/50℃，地下水18/8℃。打井由武汉地质工程勘察院承担，每口井取水量80m3/h, 先打试验井，一抽一灌，取得实验数据，进行详细周密的计算和水文地质分析。设计三口取水井，五口回灌井，每口井回灌60%，分析计算认为三口井同时抽水，五口井同时回灌时，场地南侧地水水位有不到1m的下降，其它部位下降均小于0 .5m；南侧的地面沉降有1cm，其它部位地面沉降小于0.5cm；大部分场地的不均匀沉降小于0.2‰，不致于对地质构成不良性的影响和影响建筑物的正常使用。2002年11月开始运行。

2.1.5汉口东西湖武汉航达公司厂房综合楼，建筑面积18000米2，采用克莱门特螺杆水源热泵机组BE/SRHH2702两台，设计六口取水井，六口回灌井，每口井取水量20m3/h。2003年9月开始运行。

2.1.6汉口百步亭花园小区综合楼，建筑面积21000米2，采用西亚特螺杆式水冷冷水机组LWP2800一台, 螺杆式水源热泵机组LWP1400两台，涡旋式水源热泵机组LGP100一台,冰球配置105 m3。本工程是由冰蓄冷系统和水源热泵系统合而为一的独特的空调系统,具有削峰填谷和节能环保的双重意义。2004年11月开始运行。

2.1.7湖北大学图书馆，建筑面积42000米2，采用克莱门特螺杆水源热泵机组BE/SRHH3602三台，总制冷量3850KW,总供热量3100KW。设计三口取水井，六口回灌井，每口井取水量120m3/h。根据场地条件尽量拉大取水井的间距,在部分负荷状态下,尽可能用足地下水温差,减少用水量。2004年11月开始运行。

2.1.8汉口福星惠誉办公综合楼，建筑面积10000米2 。采用西亚特公司螺杆式水源热泵机组LWP1800两台。总制冷量1090KW,总供热量850KW。设计两口取水井，四口回灌井，每口井取水量80m3/h。2003年11月开始运行。

2.1.9湖北警官学院图书馆?体育馆，建筑面积20000米2 。采用克莱门特螺杆水源热泵机组BE/SRHH2702两台，总制冷量2300KW,总供热量1600KW。设计两口取水井，四口回灌井，每口井取水量80m3/h。

湖北警官学院学生食堂，建筑面积12000米2 。采用克莱门特螺杆水源热泵机组BE/SRHH2702两台，总制冷量2300KW,总供热量1600KW。设计两口取水井，四口回灌井，每口井取水量80m3/h。2004年7月开始运行。

2.2 地下耦合热泵工程实例

2.2.1省公安厅驾校办公大楼，建筑面积5000米2，采用克莱门特螺杆地源热泵机组WRHH0802两台，总制冷量520KW,总供热量370KW。利用室外场地进行垂直埋管,共打孔220个,间距4X4M,孔内共埋设U型PE换热管10000米,孔深30米。2002年11月开始运行。

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地源热泵技术原理

地源热泵就是陆地浅层能源通过输入少量的高品位能源（如电能）实现由低品位热能向高品位热能转移。通常地源热泵消耗1KWh的能量，用户可以得到4.4KWh以上的热量或冷量。地源热泵空调系统主要分为三部分：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。最简单的理解地源热泵的工作原理就是：夏季的时候，将地底下的冷量转移到室内建筑内，冬季的时候，将热量从地下土壤转移到室内，如此循环实现夏季制冷和冬季采暖。

地源热泵对比传统空调优势

1.一机三用：地源热泵可以拥有供暖、供冷和供生活热水三种功能，实现一台机器完成三台传统设备完成的功能。传统空调只能实现单一的制冷或者制热，无法提供生活热水，同时在舒适度方面，地源热泵比传统空调要舒适很多。

2.节能环保：传统空调采用的制冷剂为氟利昂（R22）,其主要成分对于空气环境有一定的破坏性，同时因为传统空调的制冷或制热效率较低，在耗能方面十分严重。地源热泵利用的是地球土壤地热资源为冷热源，实现夏季和冬季的制冷和采暖，对于自然环境是没有破坏的。地源热泵属于清洁可再生能源。

3.使用寿命长：传统空调的使用寿命只有5-8年的时间，因为管路老化以及设备零部件的磨损，在接近使用年限的时候，空调的能耗会加剧，更加耗能。地源热泵则十分耐用，由于部分零部件是安装在室内，其运动部件较少，而地下换热器可以保证工作50年，这是与房屋建筑寿命同期的。

地源热泵空调系统的基本介绍

地源热泵制冷原理及供冷原理图

地源热泵系统在制冷状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，使其进行汽-液转化的循环。通过冷媒/空气热交换器内冷媒的蒸发将室内空气循环所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/水热交换器内冷媒的冷凝，由循环水路将冷媒中所携带的热量吸收，最终通过室外地能换热系统转移至地下水或土壤里。在室内热量通过室内采暖空调末端系统、水源热泵机组系统和室外地能换热系统不断转移至地下的过程中，通过冷媒-空气热交换器（风机盘管），以13℃以下的冷风的形式为房供冷。

地源热泵制冷原理图

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地源热泵制热原理及供热原理图

地源热泵系统在制热状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，并通过四通阀将冷媒流动方向换向。由室外地能换热系统吸收地下水或土壤里的热量，通过水源热泵机组系统内冷媒的蒸发，将水路循环中的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/空气热交换器内冷媒的冷凝，由空气循环将冷媒所携带的热量吸收。在地下的热量不断转移至室内的过程中，以室内采暖空调末端系统向室内供暖。

地源热泵供热原理图

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地源热泵技术包含了抽地下水方式、埋管方式、抽取湖水或江河水方式等，抽取湖水或江河水方式造价最低，埋管方式最贵，但最好。

只要有足够的场可地埋设管道（地下冷热交换装置）或政府允许抽取地下水的就应该优先考虑选择地源热泵中央空调。地源热泵中央空调如此节能是因为地源热泵技术借助了地下的能量，地下的能量还是来至于太阳能。

地源热泵中央空调的技术创新

概念

地源热泵中央空调系统是利用浅层地能进行供热制冷的新型能源利用技术，是热泵的一种，热泵是利用卡诺循环和逆卡诺循环原理转移冷量和热量的设备。地源热泵通常是指能转移地下土壤中热量或者冷量到所需要的地方。通常热泵都是用来做为空调制冷或者采暖用的。地源热泵还利用了地下土壤巨大的蓄热蓄冷能力，冬季地源把热量从地下土壤中转移到建筑物内，夏季再把地下的冷量转移到建筑物内，一个年度形成一个冷热循环。

历史

地源一词是从英文“ground　source”翻译而来，汉语的内涵则十分广泛，应包括所有地下资源的含义。但在空调业内，目前仅指地壳表层（小于400米）范围内的低温热资源，它的热源主要来自太阳能，极少能量来自地球内部的地热能。

地源热泵的概念最早于1912年由瑞士的专家提出，而该技术的提出始于英、美两国。1946年美国在俄勒冈州的波兰特市中心区建成第一个地源热泵系统，但是这种能源的利用方式没有引起当时社会各界的广泛注意，无论是在技术、理论上都没有太大的发展。

20世纪50年代，欧洲开始了研究地源热泵的第一次高潮，但由于当时的能源价格低，这种系统并不经济，因而未得到推广。直到20世纪70年代初世界上出现了第一次能源危机，它才开始受到重视，许多公司开始了地源热泵的研究、生产和安装。这一时期，欧洲建立了很多水平埋管式土壤源热泵，主要用于冬季供暖。虽然欧洲是世界上发展地源热泵最成熟的地区，但是它也曾因为热泵专家不懂安装技术，安装工人又不懂热泵原理等因素，致使地源热泵的发展走了一段弯路。

上世纪80年代后期，地源热泵技术已经趋于成熟，更多的科学家致力于地下系统的研究，努力提高热吸收和热传导效率，同时越来越重视环境的影响问题。地源热泵生产呈现逐年上升趋势，瑞士和瑞典的年递增率超过10%。美国的地源热泵生产和推广速度很快，技术产生了飞速的发展，成为世界上地源热泵生产和使用的头号大国。

地源热泵技术是什么 地源热泵技术简述

在产品设计时，从我国国情和用户需求出发，采用成熟科学的热泵技术，优化配置资源。兼顾制冷与制热工况，重点保证用户使用效果。机组运行时的冷热工况切换，通过水系统管路和切换而实现，氟系统保持稳定不变。

水源热泵机组，除了具有传统水源热泵特点以外，还针对中国国情进行创新设计：

一、供热出水温度高

在标准工况下，通用型水源热泵机组可以保证出水温度在48℃以上，环保高温型水源热泵机组出水温度可在60℃以上。高出水温度，可以减小室内侧设备的选型容量，并保证室内的温暖舒适性。

二、进出水温差大，节约水资源

在机组工况时，水源侧在冬季的进出水温差为8℃，而夏季的进出水温差为11℃。区别于传统的5℃温差设计，机组用水量可以节省40%，降低运行费用。

三、世界先进水平的满液式技术

高效满液型水源热泵机组采用满液式蒸发器，机组换热效率高。设计独特的回油系统及制冷剂流量精密控制系统，大大提高了机组能效，节能效果比国家标准高30%。

四、系统优化简洁，部件精良可靠

通过对系统的优化设计和独立模块组合，使机组系统运行简便可靠。制冷系统控制元件及电气元件均采用全球顶级部件，保证机组在宽广的使用工况范围内长期高效可靠地工作。运动部件少，故障率低，维护成本低。

五、机组型号齐全，适用范围广

机组型号齐全，单机容量从150KW-3800KW，可广泛利用各类水资源，如：地下水、江水、河水、湖水、海水、水库水、污水、中水、地热尾水、工业废水等等。

六、智能化数字控制

采用大屏幕液晶显示器、工业级智能化控制器和先进的计算机控制系统，具有全数字化汉显功能，工作流程采用可视化控制面板，令操作者对机组运行情况一目了然。并可与外部设备、远程用户和控制室通过标准接口相连，实现自动开关机，报警、提示、记录、检索、故障诊断等多重维护管理控制功能。

七、多重自动保护功能

机组具有压缩机排气超温、电机超温、冷水防冻温度保护；过电流、缺相、逆相、过载电气保护；冷媒系统高低压、油位、油压差、断水异常状态保护等多重保护功能。

八、节能效率显著

蒸发器、冷凝器均采用内外强化传热的换热管，换热效率更高。先进的工艺设计，使能量损耗降到最低。

九、操作简便、运行平稳

机组采用智能自动控制，操作非常简便；并且采用了高效的防护消声措施，运行平稳。

地源热泵空调应用设计？

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。其主要由室外地能换热系统、地源热泵机组系统和室内采暖空调末端系统三大部分组成。

2、众所周知，地层之下一年四季均保持一个相对稳定的温度。在夏季，地下的温度要比地面空气温度低，在冬季却比地面空气温度高。地源热泵正是利用大地的这个特点，采用立埋的埋管方式，以水作为冷热量载体，水在埋于土壤中的换热管道内与热泵机组间循环流动，实现机组与大地土壤之间的热量交换。

3、现在随着经济的发展和人们生活水平的提高，公共建筑和住宅的供暖和空调已经成为普遍的要求。作为中国传统供热的燃煤锅炉不仅能源利用率低，而且还会给大气造成严重的污染，因此在一些城市中燃煤锅炉在被逐步淘汰，而燃油、燃气锅炉则运行费用很高。地源热泵就是一种在技术上和经济上都具有较大优势的解决供热和空调的替代方式。

地源热泵的工作原理

地源热泵空调应用设计是非常重要的，设计的好坏直接影响到之后使用的效果，每个细节的处理方式都会带来不同结果。中达咨询就地源热泵空调应用设计为大家介绍一下。

一、引言

随着经济的发展和人民生活水平的提高,公共建筑和住宅的供热和空调已成为普遍的需求。在满足人们健康、舒适要求的前提下,合理利用自然资源,保护环境,减少常规能源消耗,已成为暖通空调行业需要面对的一个重要问题。地源热泵空调系统通过吸收大地(包括土壤、井水、湖泊等)的冷热量,冬季从大地吸收热量,夏季从大地吸收冷量,再由热泵机组向建筑物供冷供热而实现节能,是一种利用可再生能源的高效节能、无污染的既可供暖又可制冷的新型空调系统。

二、地源热泵空调系统

地源热泵(Ground source heat pump)是一种利用地下浅层地热资源既可供热又可制冷的高效节能空调系统。系统通过地源热泵将环境中的热能提取出来对建筑物供暖或者将建筑物中的热能释放到环境中去而实现对建筑物的制冷,夏季可以将富余的热能存于地层中以备冬用;冬季可以将富余的冷能贮存于地层以备夏用。这样,通过利用地层自身的特点实现对建筑物、环境的能量交换,其原理(如图1)。

三、地源热泵优点及应用现状

地源热泵由于其技术上的优势,推广这种技术有明显的节能和环保效益,主要具有以下优点:(1)地源热泵系统比传统空调系统运行效率要高约40%,节能、运行费用低。(2)地源热泵系统可供暖、空调,还可供生活热水,一机多用,一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置。(3)开发推广地源热泵空调技术可彻底废除中小型燃煤锅炉房,无燃烧、无废弃物,没有任何污染,不会影响环境质量。(4)地表浅层地热资源量大面广,无处不在,它是一种清洁的可再生能源。

随着地源热泵技术的进步,到2000年底,美国有超过40万台地源热泵系统在家庭、学校和商业建筑中使用,每年约提供8000～11000Gwh的终端能量。我国地源热泵空调系统的设计,主要包括两大部分:一是建筑物内的水环路空调系统的设计;二是地源热泵空调系统的地下部分的设计,即地下耦合热泵系统的地下热交换器、地表水热泵系统的地表水热交换器、地下水热泵系统的水井系统的设计。地下耦合热泵系统最早应用在1989年10月投入运行的上海闵行开发区办公楼(4305m2,冷负荷4532kW,热负荷231kW),其技术和设备均由美国提供,使用情况良好。目前在我国来说,技术上比较成熟、利用可行性较大、实施的工程项目较多的还是地下水热泵系统。目前国内生产水源热泵机组的厂家也已达到二、三十家,因为国内还没有颁布水源热泵机组的生产技术标准,国内厂家生产的产品质量差别较大,从有些厂家的产品样本来看,技术参数不完整、不准确。

四、地源热泵空调系统设计

1.地源热泵系统分类。地源热泵系统按其循环形式可分为:开式循环系统、闭式循环系统、混合循环系统。(1)开式循环系统。开式循环系统是其管道中的水来自湖泊、河流或者竖井之中的水源,在以与闭式循环相同的方式与建筑物交换热量之后,水流回到原来的地方或者排放到其它的合适地点。(2)闭式循环系统。封闭循环系统是指冷(热)源侧的循环水在机组室外换热器与地源换热器间形成封闭循环。管道可以通过垂直井埋入地下150～200英尺深或水平埋入地下4～6英尺处,也可以置池塘的底部。在冬天,管中的流体从地下抽取热量,带入建筑物中,在夏天则是将建筑物内的热能通过管道送入地下储存;所用管道为高密度聚乙烯管或其他防腐管道作为输送和地源热交换器材料。闭式循环系统是一种比较稳定可靠的常规循环系统,对地下水、地下环境没有污染,一般设计应优先考虑该循环系统。(3)混合循环系统。混合循环系统的地下换热器一般按热负荷来计算,夏天所需的额外的冷负荷由常规的冷却塔来提供。对于地下设计热交换空间不够充分,或垂直埋管困难等地下特殊情况,可考虑设计混合循环系统。

2.系统设计参数讨论。关于(冷)热源侧水流量,要由最大得热量和最大释热量确定的。埋管中水流速的选取取决于埋管循环流程长度、埋管材料、管径大小、当地地源条件以及机组的特性要求。一般如提高水流速度可适当增加换热系数,强化换热量,减小换热面积和换热管的耗材,但流速太快会增加循环水泵能量消耗,一般可取流速为0.65～1.5m/s。具体可当地条件进行优化分析与设计,其优化设计考虑的参数关系如下。复合能耗N=f(长度LLT、埋管材料Ma、管径D、地源温度Te,地源热指标Ke,机组特性Type)在机组选择上,设定地埋管进水温度,根据测井测出的进出水温差推算出地埋管出水温度,进而确定热泵机组中工质冬季的蒸发温度和冷凝温度。总之,我国幅员辽阔,地处温带,在不同地区气候条件差异很大,其负荷也迥然不同。因此不能照搬国外的技术成果,而要开发适合我国气候特点的技术。

3.机组的设计。地源热泵的形式比较多,其中商用化最为广泛的是蒸汽压缩式热泵。以水-水系统为例,由一个室外机组和多个室内机组组成。该系统可以对每个空调室进行单独调节,满足各个空调室的要求,具有较好的节能效果。变频户式地源热泵空调系统加上独立的新风系统是一很有发展前景的理想的节能舒适型户式中央空调系统,因而其优化设计具有极其重要的价值。传统的制冷系统设计方法是基于经验加实验为主,通常经验设计方法简便易行,对理论知识和实验条件等依赖性相对较小。然而经验设计方法不可避免地具有直接和可靠性低、稳定性差的缺点,只适于产品的初步开发。基于理论预测的优化设计技术可以有效。

最优化方法就是在一切可行方案中选出最优方案的方法。在最优化设计中,表征方案的一切独立变量为设计变量,最优化方法就是研究如何合理地确定这些变量的方法。评价方案优劣的指标决定于该方案所选定的设计变量,即该指标为设计变量的函数-目标函数。在系统优化设计中,设计变量的取值常常受到种种条件的限制,即约束条件。变频户式地源热泵空调系统由变频压缩机、冷凝器、蒸发器、电子膨胀阀、室内机、制冷剂管路和水泵水管路系统组成。根据制冷系统热力学理论,利用参数动态分布、相互关联的方法,建立系统各部件数学模型和运行参数动态方程,组成系统运行参数的方程组,并对该系统进行动态模拟。模拟系统的动态特性,为优化设计提供依据。为满足空调系统的节能、热舒适性及制冷制热好的效果,空调系统的能效比、降(升)温速率和降(升)温幅度要达到指标要求。因而在优化设计时,分别选取能效比、降(升)温速率和降(升)温幅度为目标函数的多目标优化方法。同时考虑满足冷凝器和蒸发器结构、面积范围、迎面风速范围、系统温度和压力变化范围、水和制冷剂流量范围、过冷过热度范围和室内机数量等约束条件的要求,利用优化方法进行对上述目标多目标优化计算,从而达到针对不同地域的地源热泵系统的优化设计的目的。

4.地源热泵地下换热器形式与布设。土壤热交换器是地源泵机组设计的关键。地源热土壤换热器有多种形式,如水平埋管、竖直埋管等,这两种埋管型式各有自身的特点和应用环境。在中国采用竖直埋管更显示出其优越性:节约用地面积,换热性能好,可安装在建筑物基础、道路、绿地、广场、操场等下面而不影响上部的使用功能,甚至可在建筑物桩基中设置埋管,见缝插针充分利用可利用的土地面积。下面就竖直埋管换热器的设计进行简单的探讨。

(1)竖直埋管材料和深度。埋管材料最好采用塑料管,因与金属管相比,塑料管具有耐腐蚀、易加工、传热性能可满足换热要求、价格便宜等优点,可供选用的管材有高密度聚乙烯管(PE管)、铝塑管等。竖直埋管的管径也可有不同选择,如DN20、DN25、DN32、DN50等。竖直埋管可须根据当地地质条件而定,可以从20m～200m。确定深度应综合考虑占地面积、钻孔设备、钻孔成本和工程规模。如果地表土壤层很厚,钻孔费用相对便宜,宜采用较深的竖直埋管,反之,采用浅埋。埋管间距一般以5～6m及以上,要综合考虑当地的地质及土壤的传热情况。

(2)竖直埋管换热器回填、灵敏度。竖直埋管换热器的形成是从地面向下钻孔达到预计深度,将制作好的U型管下入孔中,然后在孔中回填不同材料。在接近地表层处用水平集水管、分水管将所有U型管并联构成地下换热器。根据地质结构不同,回填材料可以选用浇铸混凝土、回填沙石散料或回填土壤等。材料选择要兼顾工程造价、传热性能、施工方便等因素。从实际测试比较浇铸混凝土换热性能最好,但造价高、施工难度大,但可结合建筑物桩基一起施工。

(3)竖直埋管换热器中传热的衰减。竖直埋管换热器中流动的循环水的温度是不断变化的。夏季供冷工况进行时,由于蓄热地温提高,机组运行时水温不断上升,停机时水温又有所下降,当建筑物得热达到最大时水温升至最高点。冬季供热工况运行时则相反,由于取热地温下降,当建筑物失热最多时,换热器中水温达到最低点。对于签埋管尤其严重。设计时,首先应设定换热器埋管中循环水最高温度和最低温度。由于埋管换热器的表面结垢等影响,设计时要考虑衰减,设定值应通过经济比较选择最佳状态点。

五、结论

地源热泵作为一种环保节能的空调方式,是一项跨专业、跨学科的综合能源利用技术,需要通过相关专业技术人员的通力协作做好地源热泵机组的设计、安装、运行、维护等各个方面。近十几年来,尤其是近五年来,地源热泵空调系统在北美如美国、加拿大及法国、瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展,中国的地源热泵市场也日趋活跃,可以预计,该项技术将会成为21世纪最有效的供热和供冷空调技术。

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地源热泵是一种利用地下地热能进行空调和供暖的技术。

地源热泵利用地下的稳定温度作为热源。通过埋设在地下的地埋管或地源热井，循环流体（通常是水和抗冻液的混合物）进入地下，吸收地壳中储存的地热能。当循环流体通过地下管道或地源热井时，它与地壳接触，吸收地热能使其温度升高。这个过程中，地下热能传递给循环流体，使其热量增加。

增温后的循环流体进入地源热泵的压缩机。压缩机对流体进行压缩，使其温度进一步升高。压缩过程还使循环流体成为高压状态。高压的循环流体进入热交换器，与需要供暖或制冷的空气或水进行热交换。在供暖模式下，循环流体释放热量给室内空气或供暖系统；在制冷模式下，它吸收热量从室内空气或冷水中。这个过程中，循环流体逐渐冷却，并变成低压状态。

地源热泵简介

地源热泵是一种利用地下地热能进行空调和供暖的系统。它通过地下的稳定温度来提供热量或冷量，具有高效、环保和节能的特点。地源热泵的工作原理是利用地下的地热能源。通过埋设在地下的地埋管或地源热井，循环流体（通常是水和抗冻液的混合物）在地下吸收地热能，然后将其带回地源热泵系统。

在地源热泵系统内，循环流体通过压缩机被压缩，使其温度升高。然后，高温的循环流体通过热交换器与需要供暖或制冷的空气或水进行热交换，将热量释放给室内空气或供暖系统。在这个过程中，循环流体逐渐冷却，并重新进入地下吸收地热能。

以上内容参考百度百科-地热热泵系统