地源熱泵系統(tǒng)原理

　　熱泵技術(shù)在世界范圍內(nèi)的興起和應(yīng)用有幾十年的歷史，在我國(guó)有十余年的歷史。北歐國(guó)家已經(jīng)廣泛應(yīng)用熱泵，美國(guó)的熱泵應(yīng)用每年也在穩(wěn)步增長(zhǎng)。

　　空調(diào)制冷大市場(chǎng)專家介紹，熱泵技術(shù)是指在高位能(電能)的拖動(dòng)下，將熱量從低位熱源流向高位熱源的技術(shù)。它可以把不能直接利用的低品位熱能(自然界地表、水源、空氣中溫度較低的熱量)轉(zhuǎn)化為可以直接利用的高品位熱能(60℃以上)，用于采暖，衛(wèi)生熱水，從而達(dá)到節(jié)約部分高位能的目的。僅需提供20-30% 的電能用以驅(qū)動(dòng)熱泵壓縮機(jī)做功，便可以節(jié)約80%左右的能源消耗。粗略計(jì)算，投入1kWh電能能夠產(chǎn)出4kWh的熱能。

　　熱泵的熱源來(lái)自于土壤，水和空氣，因此可以根據(jù)熱源劃分為地源(土壤源，水源)和空氣源等幾種規(guī)格?？諝庠礋岜糜惺覂?nèi)、室外安裝兩種形式，整個(gè)系統(tǒng)安裝簡(jiǎn)便，無(wú)須集熱器。但由于空氣比熱容較低，無(wú)論是冬季采暖還是夏季制冷運(yùn)行效率較土壤源，水源熱泵略低。地源熱泵的基礎(chǔ)熱源主要是地下水和土壤。冬季土壤和地下水的溫度比室外環(huán)境溫度高許多，夏季又低許多，水的熱容量比空氣高很多，且地下水冬夏溫差很小，所以水源熱泵冬季采暖夏季制冷效率高、運(yùn)行費(fèi)用低。

　　地源熱泵的特點(diǎn)

　　由于地源熱泵技術(shù)利用地殼表層低溫?zé)豳Y源作為空調(diào)機(jī)組的制冷制熱的冷熱源，所以具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　1、屬可再生能源利用技術(shù)

　　地表土壤和水體不僅是一個(gè)巨大的太陽(yáng)能集熱器，收集了47%的太陽(yáng)輻射能量，比人類第年利用能量的500倍還多(地下的水體是通過(guò)土壤間接的接受太陽(yáng)輻射能量)，而且是一個(gè)巨大的動(dòng)態(tài)能量平衡系統(tǒng)，地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發(fā)散的相對(duì)的均衡。這使得地源熱泵利用儲(chǔ)存于其中的近乎無(wú)限的太陽(yáng)能或地能成為可能。所以說(shuō)，地源熱泵利用的是清潔可再生能源的一種技術(shù)。

　　2、高效節(jié)能

　　地源熱泵機(jī)組可利用的土壤溫度冬季為15-18℃，土壤溫度比環(huán)境空氣溫度高，所以熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高，能效比也提高。而夏季土壤為17-20℃，土壤溫度比環(huán)境空氣溫度低，所以制冷的冷凝溫度降低，使得冷卻效果好于風(fēng)冷式和冷卻塔式，機(jī)組效率提高。據(jù)我們所實(shí)施的工程經(jīng)驗(yàn)估計(jì)，設(shè)計(jì)安裝良好的地源熱泵，平均來(lái)說(shuō)可以節(jié)約用戶30-40%的供熱制冷空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用。

　　3、運(yùn)行穩(wěn)定可靠

　　土壤的溫度一年四季相對(duì)穩(wěn)定，其波動(dòng)的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣的變動(dòng)，是熱泵機(jī)組很好的冷熱源，土壤溫度較恒定的特性，使得熱機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。不存在空氣源熱泵和冬季除霜等難點(diǎn)問(wèn)題，克服了常規(guī)空調(diào)因外界氣溫的變化引起的多耗電，效果差等弊端。

　　4、環(huán)境效益顯著

　　地源熱泵的使用電能，電能本身為一種清潔的能源，但在發(fā)電時(shí)，消耗一次能源并導(dǎo)致污染物和二氧化碳溫室氣體的排放。所以節(jié)能的設(shè)備本身的污染就小，設(shè)計(jì)良好的地源熱泵機(jī)組折電力消耗，與空氣源熱泵相比相當(dāng)于減少30%以上，與電供暖相比相當(dāng)于減少70%以上。地源熱泵技術(shù)采用的環(huán)保制冷劑，可以是R22或 R134A、R407C和R410A等替代共質(zhì)。

　　5、一機(jī)多用，應(yīng)用范圍廣

　　地源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)，還可供生活熱水，一機(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替換原來(lái)的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。特別是對(duì)于同時(shí)有供熱和供冷要求的建筑物，地源熱泵有著明顯的優(yōu)點(diǎn)。不僅節(jié)省了大量能源，而且用一套設(shè)備可以滿足供熱和供冷的要求，減少了設(shè)備的初投資。

　　6、自動(dòng)運(yùn)行

　　地源熱泵機(jī)組由于工況穩(wěn)定，所以可以設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，部件較少，機(jī)組運(yùn)行簡(jiǎn)單可靠，維護(hù)費(fèi)用低;自動(dòng)控制程度高，使用壽命可長(zhǎng)達(dá)25年以上。

　　7、可與其他熱源，如太陽(yáng)能，燃油燃?xì)忮仩t配合使用

　　熱泵系統(tǒng)可以與太陽(yáng)能，鍋爐完美匹配，聯(lián)動(dòng)控制。集成的控制器甚至可以直接控制太陽(yáng)能系統(tǒng)，避免在控制系統(tǒng)上的二次投資。