水源熱泵與地源熱泵

1、水源熱泵與地源熱泵簡(jiǎn)介熱泵是一種利用高位能使熱量從低位能源轉(zhuǎn)移到高位能源的機(jī)械裝置。地源和水源熱泵就是分別從地表水、地下水和地下土壤中提取淺層地?zé)崮軐?duì)建筑物供暖或者將建筑物中的熱能釋放到這些介質(zhì)中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的制冷，通過(guò)利用自然界自身的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物和環(huán)境之間的能量交換。制冷模式：汽液轉(zhuǎn)化的循環(huán)。通過(guò)蒸發(fā)器 內(nèi)冷媒的蒸發(fā)將由風(fēng)機(jī)盤管循環(huán)所 攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒 循環(huán)同時(shí)再通過(guò)冷凝器內(nèi)冷媒的冷 凝，由水路循環(huán)將冷媒所攜帶的熱 量吸收，最終由水路循環(huán)轉(zhuǎn)移至地 水、地下水或土壤里。在室內(nèi)熱量 不斷轉(zhuǎn)移至地下的過(guò)程中，通過(guò)風(fēng) 機(jī)盤管，以13C以下的冷風(fēng)的形式為房間供冷。出戶i II

2、M4b *r.*.*-英覽器A " I供暖模式： 在供暖狀態(tài)下，壓縮機(jī)對(duì)冷媒 做功，并通過(guò)換向閥將冷媒流動(dòng)方 向換向。由地下的水路循環(huán)吸收地 表水、地下水或土壤里的熱量，通 過(guò)冷凝器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)，將水路循 環(huán)中的熱量吸收至冷媒中，在冷媒 循環(huán)的同時(shí)再通過(guò)蒸發(fā)器內(nèi)冷媒的 冷凝，由風(fēng)機(jī)盤管循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收。在地下的熱量不斷轉(zhuǎn)移至室內(nèi)的過(guò)程中，以35C以上熱風(fēng)的形式向室內(nèi)供暖。地源熱泵地源熱泵系統(tǒng)是以大地為冷源（或熱源），通過(guò)中間介質(zhì)作為載體，并使中 間介質(zhì)在封閉環(huán)路中循環(huán)流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)與淺層地質(zhì)體之間的能量交換， 進(jìn)而通 過(guò)熱泵機(jī)組對(duì)建筑物供暖和制冷。也稱地下耦合熱泵系統(tǒng)或土壤

3、熱交換器地源熱 泵，包括一個(gè)土壤耦合地?zé)峤粨Q器，它或是水平地安裝在地溝中，或是以U形管 狀垂直安裝在豎井之中。通過(guò)中間介質(zhì)（通常為水或者是加入防凍劑的水） 作為 熱載體，使中間介質(zhì)在土壤耦合地?zé)峤粨Q器的封閉環(huán)路中循環(huán)流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)與大地土壤進(jìn)行熱交換的目的。它包括水平埋管、垂直埋管和螺旋埋管等幾種類型。4水平埋管垂Iffit44螺旋埋管4地源熱泵優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：屬可再生能源利用技術(shù)經(jīng)濟(jì)有效的節(jié)能技術(shù)環(huán)境效益顯著一機(jī)多用，應(yīng)用范圍廣泛系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用低缺點(diǎn)：在供冷中采用了制冷劑系統(tǒng)投資及運(yùn)行費(fèi)用高系統(tǒng)設(shè)計(jì)地源熱泵換熱器中的循環(huán)介質(zhì)與大地之間的換熱情況相當(dāng)復(fù)雜， 因此該系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)難點(diǎn)主要是換熱器的設(shè)計(jì)。

4、埋管形式、埋管或豎井的間距、埋深、管徑、 循環(huán)介質(zhì)的流量等是系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)該重點(diǎn)考慮的因素。水平埋管分單層和多層，其中單層水平埋管最佳深度為 0.81.0m,換熱效 果隨氣候變化較大， 而多層管中的下層管處于較低的溫度場(chǎng)， 換熱效果比單層要 好，但可能造價(jià)較高。一般使用較多的是雙層管，最佳深度為 1.21.9m。無(wú)論 哪種類型，管子一定要埋設(shè)在當(dāng)?shù)氐谋鶅錾疃纫韵?。豎直埋管U型管熱交換器的管徑一般在 50mm以下，埋深可達(dá)200m以上， 主要用于埋管面積較小的地區(qū)。U型管的水平間距有資料指出一般為 4.5m,目 前也有6m的實(shí)例，實(shí)際上其間距應(yīng)與埋管深度、回路形式、管徑以及系統(tǒng)使用 狀況有關(guān)

5、?？偨Y(jié)地源熱泵系統(tǒng)在冬季供熱過(guò)程中， 載熱介質(zhì)從地下收集熱量， 再通過(guò)系統(tǒng)把 熱量帶到室內(nèi)。 夏季制冷時(shí)系統(tǒng)逆向運(yùn)行， 即從室內(nèi)帶走熱量， 再通過(guò)系統(tǒng)將熱 量送到地下巖土中。 因此，地源熱泵系統(tǒng)保持了地下水熱泵利用大地作為冷熱源 的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又不需要抽取地下水作為傳熱的介質(zhì)， 因此它是一種可持續(xù)發(fā)展的建筑節(jié)能新技術(shù)。這種地源熱泵系統(tǒng)對(duì)土壤換熱器的材質(zhì)及地質(zhì)結(jié)構(gòu)的要求比較高，同時(shí)埋設(shè)換熱器需要較大的場(chǎng)地，系統(tǒng)投資也較其它方式要高，所以這種系統(tǒng)一般應(yīng)用于 面積比較小的居住類單體建筑，在大型工程中應(yīng)用相對(duì)困難。水源熱泵水源熱泵系統(tǒng)是一種利用地球表面或淺層水源 （如地下水、河流和湖泊）的既可供暖又可制

6、冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。它所利用的自然水源包括地表水和地下水兩種類型。冬季從水中吸收熱量，夏季向水中放出熱量，來(lái)為建筑物供暖和制 冷，可廣泛應(yīng)用于商業(yè)樓宇、公共建筑、住宅公寓、學(xué)校、醫(yī)院等建筑物。通過(guò) 建造抽水井群將地下水抽出，通過(guò)二次換熱或直接送入水源熱泵機(jī)組， 經(jīng)提取熱 量或釋放熱量后，由回灌井群灌入地下。地下水位于地下較深的地方，由于地層 的隔熱作用，其溫度隨季節(jié)波動(dòng)很小，特別是井水的水溫常年基本不變， 對(duì)熱泵 的運(yùn)行十分有利。地下水系統(tǒng)地表水系軌水源熱泵的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：屬可再生能源利用技術(shù)高效節(jié)能，是能效比最高的制冷熱方式節(jié)水省地環(huán)保效益顯著，供冷不采用制冷劑一機(jī)多用，應(yīng)用范圍廣泛 運(yùn)行穩(wěn)

7、定可靠，維護(hù)方便缺點(diǎn):對(duì)水體要求高用地下水要求資源豐富用地表水受自然條件限制定期維護(hù)，耗費(fèi)人力系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是地下?lián)Q熱裝置的設(shè)計(jì)，水源熱泵系統(tǒng)分為地表水系統(tǒng)和地下 水系統(tǒng)，采用哪種系統(tǒng)需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)勘察后提出的供水方案進(jìn)行可行性分析后確定0地表水系統(tǒng)采集裝置包括取水構(gòu)筑物和熱交換器兩大部分，取水構(gòu)筑物一般包括進(jìn)水管、導(dǎo)水管（或水平集水管）和集水井，它受水源水量、流速、水位影 響較大，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意標(biāo)高與供水季節(jié)水位變動(dòng)的關(guān)系。熱交換器的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是熱交換器的選型。熱交換器的長(zhǎng)度取決于制冷工況中水環(huán)路的最大散熱量 或供熱工況下水環(huán)路的最大吸熱量，而在設(shè)計(jì)熱交換盤管的構(gòu)造和流程時(shí)應(yīng)該將 盤管分

8、組連接到環(huán)路集管，同時(shí)，根據(jù)水體布置環(huán)路集管，并使環(huán)路集管最短。地下水系統(tǒng)的地下?lián)Q熱裝置主要是供水井和回灌井。 設(shè)計(jì)人員根據(jù)當(dāng)?shù)氐乃?文地質(zhì)條件和建筑負(fù)荷的要求布置井位、井深和井結(jié)構(gòu)。一般無(wú)論是供水井還是回灌井都應(yīng)該布置在富水性好的地區(qū)， 至少應(yīng)該滿足水源熱泵機(jī)組對(duì)水量的要 求；井深是根據(jù)地層條件和出水量需求確定的， 水量需求越多，就必須鉆取越多 的含水層；井身結(jié)構(gòu)一般包括井口、套管、過(guò)濾器、沉砂管等幾個(gè)部分，其中過(guò) 濾器是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。總結(jié)這種系統(tǒng)需要有豐富和穩(wěn)定的地下水資源作為先決條件， 因此在決定采用地 下水熱泵系統(tǒng)之前，一定要做詳細(xì)的水文地質(zhì)調(diào)查，并先打勘測(cè)井，以獲取地下 溫度、地下水深度、水質(zhì)和出水量等數(shù)據(jù)。地下水熱泵系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性與地下