地源热泵系统工程技术规范
《地源热泵系统工程技术规范》 1总则 1.0.1 为使地源热泵系统工程设计、施工及验收，做到技术先进、经济合理、安全适用，保证工程质量，制定本规范。 1.0.2 本规范适用于以岩土体、地下水、地表水为低温热源，以水或添加防冻剂的水溶液为传热介质，采用蒸气压缩热泵技术进行供热、空调或加热生活热水的系统工程的设计、施工及验收。 1.0.3 地源热泵系统工程设计、施工及验收除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。 2术语 2.0.1 地源热泵系统 groud-source heat pump system 以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。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。
exchanger system 传热介质通过竖直或水平地埋管换热器与岩土体进行热交换的地热能交换系统，又称土壤热交换系统。 2.0.7 地埋管换热器ground heat exchanger 供传热介质与岩土体换热用的，由埋于地下的密闭循环管组构成的换热器，又称土壤热交换器。根据管路埋置方式不同，分为水平地埋管换热器和竖直地埋管换热器。 2.0.8 水平地埋管换热器horizontal ground heat exchanger 换热管路埋置在水平管沟内的地埋管换热器，又称水平土壤热交换器。 2.0.9 竖直地埋管换热器 vertical ground heat exchanger 换热管路埋置在竖直钻孔内的地埋管换热器，又称竖直土壤热交换器。 2.0.10 地下水换热系统ground water system 与地下水进行热交换的地热能交换系统，分为直接地下水换热系统和间接地下水换热系统。
螺杆压缩机及膨胀机在高温热泵 与能量回收系统中的应用 赵兆瑞 唐昊 沈九兵 邢子文 (西安交通大学能源动力与工程学院，西安 710049) 摘要随着节能减排、提高能效的需求增大，高温热泵与能量回收系统的研究及应用日益深入广泛。其中，高温热泵主要有两种类型,一种是使用R245fa等高温工质的高温热泵,另一种是采用水蒸汽介质的高温热泵;能量回收系统也有两种形式,即ORC余热回收以及采用水蒸汽膨胀的回收系统。螺杆压缩机及膨胀机作为此类系统的核心部件，对系统的性能有着重要的影响。本文介绍了螺杆压缩机及膨胀机在这类系统中的应用情况，并给出了一些研究进展和应用案例。 关键词：螺杆 压缩机 膨胀机 高温热泵 能量回收 Applications of Twin Screw Compressor and Expander in Heat Pumps and Energy Recovery Systems Zhao Zhaorui Tang Hao Shen Jiubing Xing Ziwen (College of Energy and Power Engineering, Xi’an Jiaotong University,Xi’an,710049) Abstract The demanding of energy saving becomes greater and greater nowadays , so that further investigations and applications are being conducted on high-temperature heat pumps and energy recovery system .The high-temperature heat pumps includes mainly two kinds of system : heat pumps using R245fa as working medium and those adopting water as working fluid .The energy recovery system also has two forms of application .That is ORC and water vapor expanding system .In such systems , twin screw compressors and expanders act as key parts so that influence the performance significantly .This paper introduces the application of twin screw compressors and expanders in these systems and provides research progress and application cases on them. Keywords Twin Screw Compressor Expander Heat Pump Heat Recovery 基金项目：国家自然科学基金：双螺杆水蒸汽压缩机工作过程喷水降温特性研究（51276134） 作者简介：赵兆瑞（1990-），男，硕士研究生，西安交通大学压缩机研究所，主要从事双螺杆压缩机的研究工作
吸收式热泵的工作原理 吸收循环按用途不同可以分为制冷、热泵、热变换器三类，其中后两者都可以称为吸收式热泵。通常所说吸收式热泵（Absorption heat pumps，简称AHP）指的是第一类吸收式热泵，利用高温热能驱动，回收低温热量，提高能源利用率；第二类吸收式热泵又称吸收式热变换器（Absorption heat transformer，简称AHT），AHT利用中低温废热驱动，将部分废热能量转移到更高温位加以利用。 暖通百科 无论是哪一类吸收式热泵，其节能的方法都是充分利用了低级能源，从而减少了高级能源的消耗。因此，利用吸收式热泵回收余热等低级能源，可提高一次能源利用率，同时还可以减少因燃料燃烧产生SO2、NO2、烟尘等所造成的环境污染。 吸收式热泵的工作原理与制冷机相同，都是按照逆卡诺循环工作的，所不同的只是工作温度范围不一样。热泵在工作时，它本身消耗一部分能量，把环境介质中储存的能量加以挖掘，通过传热工质循环系统提高温度进行利用，而整个热泵装置所消耗的功仅为输出功中的一小部分，因此，采用热泵技术可以节约大量高品位能源。水从高处流向低处，热由高温物体传递到低温物体，这是自然规律。然而，在现实生活中，为了农业灌溉、生活用水等的需要，人们利用水泵将水从低处送到高处。同样，在能源日益紧张的今天，为了回收通常排到大气中的低温热气、排到河川中的低温热水等中的热量，热泵被用来将低温物体中的热能传送至高温物体，然后高温物体来加热水或采暖，使热量得到充分利用。所以热泵实质上是一种热量提升装置，热泵的作用是从周围环境中吸取热量，并把它传递给被加热的对象（温度较高的物体）。 吸收式热泵工作原理示意图
二元溶液（吸收式热泵工质对） 一．对制冷剂的要求： 工质热物理性质的要求 临界温度高于冷凝温度； 在热泵温度工作区间内有合适的饱和压力； 冷凝温度下，饱和压力不要太高，避免工质泄 露，降低部件的承受压力； 蒸发温度下，饱和压力不要太低，否则不凝气 容易进入蒸发器； 比热容小； 减少节流损失 汽化潜热大； 一般工质的分子量越大，汽化 潜热越小，因此，工质分子量 要小； 导热系数大； 强化传热过程； 粘度和密度要低； 降低流动阻力,减少泵功； 环保要求 ?对臭氧层的破坏
大气臭氧层损耗潜能值 （Ozone Depletion Potential，ODP） ?温室效应 全球温室效应潜能值 （Global Warming Potential，GWP） 总当量变暖影响 （Total Equivalent Warming Impact, TEWI) 寿命期气候性 （Life Cycle Climate Performance，LCCP） 其他要求 ?化学性质稳定； ?无可燃性 ?无腐蚀性 ?无毒 ?经济性好 二．对吸收剂的要求 ?具有强烈的吸收制冷剂的能力，既具有吸收比它温度低的制冷蒸气的能力； ?相同压力下，它的沸点要高于制冷剂，而且相差越大越好，可以提高发生器中制冷剂的纯度，进而提高系统COP；
?与制冷剂的溶解度高，可以避免结晶的危险； ?在发生器和吸收器中，对制冷剂溶解度的差距大，以减少溶液的循环量，降低溶液泵的能耗； ?粘度小，以减少在管道和部件中的流动阻力； ?热导率大； ?化学性质稳定； ?无臭，无毒，不燃烧，不爆炸； ?对环境友好； ?经济性好。 三．工质对种类 1.以水为制冷剂 制冷剂吸收剂 水溴化锂氯化锂碘化锂 2.以醇为制冷剂
地源热泵 地源热泵的利用是国土资源部大力推广的一种新型环保、节能技术,具有再生、清洁、安全、高效的特点。 地源热泵系统的利用分地埋管地热源系统、地下水地热源系统和地表水地热源系统。 量转移到建筑物内 , 一个年度形成一个冷热循环 . 是最具有发展前景的一种形式。但对于该项技术的使用,受限制较多(需要当地土地资源部门对当地土地资源的评估、批准 ,而且其初步的投资较高。 2. 地表水地热源系统,即污水源热源系统。城市污水来源广泛,汇流面积大,污水原水流量具有小时变化规律明确、日流量相对稳定、随着城市规模的扩大而呈逐年递增的趋势。利用污水热泵空调系统不仅可以使污水资源化,更是改善我国供暖以煤为主的能源消费结构现状的有效途径。城市污水有三种形式:原生污水、二级再生水和中水。原生污水是指未经过任何物理手段处理的污水。运用原生污水源热泵空调系统相比于二级再生水和中水热泵空调系统的初投资及运行费用低。城市污水温度变化幅度较小,与环境温度相比,表现为冬暖夏凉,污水温度在冬季通常为13℃ ~17℃,在夏季为 22℃ ~25℃与河水及空气相比较,城市污水在温度在冬季最高、夏季最低,全年波动最小。污水的温度在城市可以利用的热能中是最多的。而且在能量消费密度越高的城市中其蕴藏的热量也越大。虽然污水的热赋存量很大,却不适用于产生动力,仅适用于 50℃一下的低温用户。
由于城市污水具有比较稳定的流量和适宜的温度, 污水源热泵系统能够高效稳定、安全可靠的运行, 可使夏季室温保持在 21℃ ~26℃, 冬季可达 18℃ ~24℃ . 城市污水热源泵,容易安装。一套设备可以实现夏季供冷、冬季供热,设备利用率高,总投资额为传统空调的 60%。 该技术已在北京、秦皇岛、哈尔滨等地开始运用。 下面是污水热源泵系统原理图: 但该项技术对于污水的需求量非常大,受水资源的限制。 3. 地下水热源系统(水源热泵常常被人们赞誉为“绿色空调” 。水源热泵就是以地下水作为冷热 " 源体 " ,在冬季利用热泵吸收其热量向建筑物供暖,在夏季热泵将吸收到的热量向其排放、实现对建筑物供冷。传统的暖通空调系统需要很多辅助系统或设备来完成一个完整的暖通空调功能,如冷却塔。而水源热泵系统只是通过与地下水的热交换来完成制冷或制热的效果。只应用一个硬件系统, 通过在不同季节进行冷凝器和蒸发器的转换,就可以完成制冷与制热功能的转换。该向技术已在我市部分楼盘开始使用。
辛集市阳光壹号翡翠园住宅小区 建筑能耗监测 审查：XXX 校对：XXX 设计：XXX 2011年06月09日
1.设计依据 1.1《过程检测及控制流程图图形符号和文字代号》GB2625－81 1.2《民用建筑电气设计规范》JGJ16 －2008 1.3《财政部、建设部关于加强可再生能源建筑应用示范管理的通知》（财建[2007]38号） 1.4《关于加快开展可再生能源建筑应用示范项目验收评估工作的通知》（财办建[2009]116号） 2.概述 地源热泵技术是一种利用浅层常温土壤或地下水中的能量作为能源的高效节能、零污染、低运行成本的既可供暖又可制冷并能提供生活热水的新型热泵技术。热泵是一种从低温热源汲取能量，使其转换成有用热能的装置。 系统由水循环系统、热交换器、地源热泵机组和控制系统组成。冬季代替锅炉从土壤中取出热量，以30-40℃左右的热风向建筑物供暖，夏季代替普通空调向土壤排热，以10—17℃左右的冷风形式给建筑物制冷。同时，它还能供应生活热水。它的最大优点是节能、无污染和运行费用低、空气质量高。它不向外界排放任何废气、废水、废渣，是一种的理想的“绿色技术”。从能源角度来说，它是一种用之不尽的可再生能源。 先进的自动化技术在可再生能源建筑应用中已广泛使用，并发挥出显著的技术经济效益。在系统控制过程中，通过对水泵、热泵、机组以及水流流量的控制和监测，使系统达到最大程度的高效和节能。 3.监控系统构成 根据本工程的实际情况及工艺要求，监控系统设计采用分布式计算机监控系统。系统由中心监控计算机和现场控制分站组成，采用以太网及现场控制总线相结合的通讯网络。同时中心监控计算机预留与物业管理网络衔接的通讯接口。设置中央控制室，中央控制室内设置中央监控计算机、打印机、投影仪等设备。 由可编程序控制器及自动化仪表组成检测控制系统---现场控制站，对各工艺过程进行分散控制；再由中央控制室，对全系统实行集中管理。分控站与中央控制室之间由以太网进行数据通信。
高温水源热泵研究与发展趋势 简介：本文介绍了高温水源热泵的概念和工作原理，并详细介绍了高温水源热泵的工质研究和近年来高温水源热泵在国内外的研究现状与发展趋势，包括高温制冷剂的研究以及高温热泵系统性能的研究并讨论了高温水源热泵的应用情况以及在我国发展的趋势。 关键字：高温水源热泵工质节能环保 1前言 随着能源和环境问题的日益突出，如何高效地使用能源、回收各种余热和减小对环境的污染成为人们关注的焦点。水源热泵就是一种用来解决能源和环境方面问题的极为有效的技术。 热泵是以消耗一部分高质能(机械能、电能等)或高温位能为代价，通过热力循环，把热能由低温物体转移到高温物体的能量利用系统。高温水源热泵是高温热泵的一类，它利用各类工业和生活废水中的余热来制取70℃～90℃高温热水，可以直接用于供暖和普通工业加热。从美国ASHRAE对北美地区的调查来看高温热泵应用于工业的前景是非常乐观的[1](见下表1)。图1是工业用的高温热泵在主要发达国家中的应用比例。 表1各工业部门所须的温度范围[2] 行业需求温度℃<—183>183食品烟草纤维工业木材工业纸浆加工化学工业橡胶制品皮革制品陶瓷工业由于高温热泵有良好应用前景，使其成为近年国际热泵研
究的一个基本方向。在日本的超级热泵项目，美国IEA热泵中心和IIR热泵发展计划及欧洲的大型热泵研究计划中，高温热泵均是其中的重点研究内容之一[3]。 2高温水源热泵工质的研究 目前高温热泵的研究主要针对的是高温水源热泵，大量研究工作集中在适宜工质的选择和进一步提高系统制热效率方面。相对于常温热泵，高温热泵很难找到一种很适用的工质。对于高温工质的选择有两种趋势，一种是使用自然工质(C02、NH 3及碳氢化合物等)，另一种是使用HCFC、HFC、HFE及它们的混合物。自然工质一般压力较高或者循环进入超临界区，有些还具有较高的爆炸性危险，因此相应的系统一般都有特殊的要求，因此目前大多数研究倾向于人造工质的选择。高温热泵对工质的要求主要有以下几个方面[4]： (1)冷凝压力在以下，以使目前大多数系统部件可以承受； (2)蒸发压力在以上，以免在系统中形成负压； (3)容积制冷量一般应大于／cm3，以免系统体积过于庞大： (4)油溶性好、化学性质稳定： (5)对环境危害小，无毒、不可燃； (6)具有高的COP。 南非等国对高温热泵工质的研究
一类、二类溴化锂吸收式热泵工作原理图 一类吸收式热泵工作原理 一类吸收式热泵是以高品位热能（如蒸汽、高温热水、燃气等）为动力，回收低温热源（如废热水）的热量，制取较高温度的热水以供采暖或工艺等之需求的设备。 蒸发器中的冷剂水吸取废热水的热量后（即余热回收过程），蒸发成冷剂蒸汽进入吸收器。吸收器中溴化锂浓溶液吸收冷剂蒸汽变成稀溶液，同时放出吸收热，该吸收热加热热水，使热水温度升高得到制热效果。而稀溶液由溶液泵送
往发生器，被工作蒸汽（热水）加热浓缩成浓溶液返回到吸收器。浓缩过程产生的冷剂蒸汽进入冷凝器，继续加热热水，使其温度进一步升高得到最终制热效果，此时冷剂蒸汽也凝结成冷剂水进入蒸发器进入下一个循环，如此反复循环，从而形成了一个完整的工艺流程。 二类两段吸收式热泵工作原理
二类吸收式热泵通常情况下以温度较低的余热（或废热）做为动力，通过溴化 锂吸收式热泵特有功能“吸收热”，制取比余热温度高的热水的一种设备。这 种设备的一个典型特征是：在没有其它热源（或动力）的情况下，制取的热水 温度比余热（也是驱动热源）的温度要高。所以，二类吸收式热泵也称为升温 型吸收式热泵。 废热水以串连形式分别进入蒸发器2、蒸发器1和发生器1和发生器2。在蒸 发器1与蒸发器2中冷剂水吸取废热水的热量后（即余热回收过程），蒸发成冷剂蒸汽进入吸收器1与吸收器2，吸收器中溴化锂浓溶液吸收冷剂蒸汽变成 稀溶液，同时放出吸收热，该吸收热加热热水，使热水温度升高得到制热效果。而稀溶液流经换热器与浓溶液换热，温度降低后分别回到发生器1和发生器2。在压力较低的发生器内被废热水加，热浓缩成浓溶液后，再由溶液泵分别送往 吸收器1和吸收器2。产生的冷剂蒸汽则分别进入冷凝器1和冷凝器2。冷剂 蒸汽在冷凝器被低温冷却水凝结成冷剂水，由冷剂泵送到蒸发器1和蒸发器2，这样往复循环达到连续制取热水的目的。
地源热泵技术介绍 一、什么是热泵 热泵是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热，经过电力做功，输出可用的高品位热能的设备，可以把消耗的高品位电能转换为3倍甚至3倍以上的热能，是一种高效供能技术。热泵技术在空调领域的应用可分为空气源热泵、水源热泵以及地源热泵三类。由于热泵是提取自然界中能量，效率高，没有任何污染物排放，是当今最清洁、经济的能源方式。在资源越来越匮乏的今天，作为人类利用低温热能的最先进方式，热泵技术已经在全世界范围内受到广泛关注和重视。 二、什么是地源热泵 地源热泵(也称地热泵)是利用地下常温土壤和地下水相对稳定的特性，通过深埋于建筑物周围的管路系统或地下水，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移与建筑物完成热交换的一种技术。 三、地源热泵的结构 地源热泵空调系统主要分为三个部分：室外地能换热系统、水源热泵机组系统和室内采暖空调末端系统。其中水源热泵机组主要有两种形式：水-水型机组或水-空气型机组。三个系统之间靠水或空气换热介质进行热量的传递，水源热泵与地能之间换热介质为水，与建筑物采暖空调末端换热介质可以是水或空气。 四、地源热泵的基础原理 地源热泵原理是：冬季，热泵机组从地源（浅层水体或岩土体）中吸收热量，向建筑物供暖；夏季，热泵机组从室内吸收热量并转移释放到地源中，实现建筑物空调制冷。根据地热交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统和地埋管地源热泵系统。 1、地源热泵制热原理 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。 2、地源热泵制冷原理 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。
高温水源热泵技术的研究与应用 发表时间：2019-04-16T10:52:35.283Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第35期作者：肖鹏飞[导读] 本文主要介绍了高温水源热泵技术的工作原理和概念，对高温水源热泵的工质进行研究，并阐述了高温水源热泵技术现今在国内外的研究现状和发展趋势。 广东西屋康达空调有限公司 528000 摘要：伴随着我国科技的不断发展以及节能减排工作的深化，高温水源热泵技术的应用范围越来越广，在原油加热、地热供暖系统、污水回收利用等多个方面都被广泛应用。本文主要介绍了高温水源热泵技术的工作原理和概念，对高温水源热泵的工质进行研究，并阐述了高温水源热泵技术现今在国内外的研究现状和发展趋势。希望能够由此推进我国高温水源热泵技术的进一步发展，为相关部门和人员以供一定的参考。 关键词：高温水源热泵技术；工质研究；应用；发展趋势 引言：现今能源和环境保护问题形势愈加严峻，受到了国际上的高度重视，减少化石能源的使用、降低污染排放量、回收工业余热已经是各国战略发展中的关键项目。由此，高温水源热泵技术走进了人们的视野。其能够消耗低品质电能或少量高品质电能，利用热力循环的方式，将低温物体存有的热能转移至高温物体，更具环保性和节能性。高温水源热泵技术因自身的优势特点，被广泛应用在供暖和普通工业加工等多个方面。同时这项技术在其应用领域中认可度极高，具有良好的发展前景。 1.高温水源热泵技术概述和发展 高温水源热泵技术是指通过对少量高品质电能或低品质电能的消耗，经过热力循环系统，将热能从低温物体转移至高温物体的一种能量使用系统，其具有消耗功较低的优势特点，消耗的能效仅为提供热量的三分之一甚至更少。高温水源热泵技术能够用于普通工业加热和生活供暖，主要的结构组成有蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀这四个部分，其运行原理为：通过工质的蒸发，吸收周围环境中的热量，之后进行压缩和冷凝，将热量放出，再通过蒸发器蒸发，由此形成了一个热能循环，以供相应需求。高温水源热泵技术较比其他热泵技术，具有高效、环保、节能、可利用再生资源、运行过程稳定可靠以及成本较低等多方面的优势。该技术自出现之后，受到了世界各国的高度关注，各个国家都相继开展了高温水源热泵技术的相关项目，并广泛应用于多个领域，获得了大众的青睐[1]。 2.高温水源热泵技术的工质种类研究 针对高温水源热泵技术的研究而言，主要是针对工质的选择和系统制热效率这两个方向进行研究。高温水源热泵的工质选择性较比常温水源热泵较少。在现今的应用中，工质的类型主要有两种：一是自然工质，如氨气、二氧化碳等；二是人造工质，主要有HCFC、HFC、HFE以及他们的混合物。在高温水源热泵的发展进程中，自然工质因在使用时存在较高的不稳定性和危险性，并且对系统要求较为特殊，已被逐渐淘汰。而人造工质因自身稳定性高，安全性能好，是现今理想的工质选择[2]。高温水源热泵在工质的选择上主要有以下几点要求： 第一，压力适中，尤其是在高冷凝温度下（100℃左右）工质的冷凝压力要小 于2.7MPa，避免出现热泵系统零件压力超过承受上限的情况； 第二，尽可能高的单位容积制热量，避免系统体积过大； 第三，工质蒸发压力要大于0.1MPa，以防在系统中产生负压； 第四，工质自身不会对环境造成危害或危害极小，性质稳定，没有毒害性，无易燃易爆现象。 我们可以通过REFPROP软件，筛选出临界温度大于90℃的含碳工质，它们的重要热力参数及环境性能见表1 表1 冷凝温度90℃时工质的环境性能及重要物性参数 其中符合环境要求的工质共7种：R134a、R152a、R227ea、R236ea、R236fa、R245ca、R365mfc。现阶段高温热泵机组使用较多还是R134a、R245ca单工质或者自配、自制的混合工质。 3.高温水源热泵系统的研究 第一，中高温水源热泵系统的研究工作主要在系统循环的优化，换热器内换热的强化及系统控制方面。首先压缩机的整个系统的心脏部件，压缩机的可靠性直接影响机组的性能。压缩机的选择：目前热泵设备常用压缩机类型主要有螺杆压缩机、全封闭涡旋压缩机与半封闭活塞压缩机等，经过对不同类型压缩机工作特性及适用场所进行比较研究，目前中高温水源热泵一般选用螺杆压缩机。因中高温水源热泵冷冻水从15～60℃的低品位热水中回收热量，制取60～85℃的热水，压缩机处于压缩比变化工况下运行，需尽可能选取内容积比与实际工况相匹配的回转式压缩机，压缩机配置电机功率考虑最恶劣工况时的耗电量。不仅有效降低机组输入功率，且提高机组能效比及安全性。 第二，蒸发器和冷凝器的换热机理、与系统的匹配及控制采集点对机组都尤其重要。设计中考虑合适的换热面积使蒸发温度和冷凝温度与冷冻水和冷却水温相匹配。在热泵系统中，换热面积越大，换热效果越好，在使用非共沸混合工质的情况下，热泵系统中蒸发器和冷凝器的换热面积若能达到最大，在理论上就能实现换热的最大能效比。但是，非共沸混合物的性质较为复杂，相应的热力学过程计算难度较大，同时在热泵系统的正常运行过程中，工质出现相变的几率较高，换热机理更加难以研究。
国家标准《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005设计要点解析 中国建筑科学研究院空气调节研究所邹瑜徐伟冯小梅 摘要：本文针对不同地源热泵系统的特点，结合《规范》条文，对地源热泵系统设计特点、方法及要点进行了深入分析，为地源热泵系统的设计提供指导。 关键词：地源热泵系统、设计要点、系统优化 1 前言 实施可持续发展能源战略已成为新时期我国能源发展的基本方针，可再生能源在建筑中的应用是建筑节能工作的重要组成部分。2006年1月1日《可再生能源法》正式实施，地源热泵系统作为可再生能源应用的主要途径之一，同时也是最利于与太阳能供热系统相结合的系统形式，近年来在国内得到了日益广泛的应用。地源热泵系统利用浅层地热能资源进行供热与空调，具有良好的节能与环境效益，但由于缺乏相应规范的约束，地源热泵系统的推广呈现出很大盲目性，许多项目在没有对当地资源状况进行充分评估的条件下就匆匆上马，造成了地源热泵系统工作不正常，为规范地源热泵系统的设计、施工及验收，确保地源热泵系统安全可靠的运行，更好的发挥其节能效益，由中国建筑科学研究院主编，会同13个单位共同编制了《地源热泵系统工程技术规范》（以下简称规范）。该规范现已颁布，并于2006年1月1日起实施。 由于地源热泵系统的特殊性，其设计方法是其关键与难点，也是业内人士普遍关注的问题，同时也是国外热点课题，在新颁布的《规范》中首次对其设计方法提出了具体要求。为了加深对规范条文的理解，本文对其部分要点内容进行解析。 2 《规范》的适用范围及地源热泵系统的定义 2.1 《规范》的适用范围 该《规范》适用于以岩土体、地下水、地表水为低温热源，以水或添加防冻剂的水溶液为传热介质，采用蒸气压缩热泵技术进行供热、空调或加热生活热水的系统工程的设计、施工及验收。它包括以下两方面的含义： （1）“以水或添加防冻剂的水溶液为传热介质”，意旨不适用于直接膨胀热泵系统，即直接将蒸发器或冷凝器埋入地下的一种热泵系统。该系统目前在北美地区别墅或小型商用建筑中应用，它优点是成孔直径小，效率高，也可避免使用防冻剂；但制冷剂泄漏危险性较大，仅适于小规模应用。 （2）“采用蒸气压缩热泵技术进行……”意旨不包括吸收式热泵。 2.2 地源热泵系统的定义 地源热泵系统根据地热能交换系统形式的不同，分为地埋管地源热泵系统（简称地埋管系统）、地下水地源热泵系统（简称地下水系统）和地表水地源热泵系统（简称地表水系统）。其中地埋管地源热泵系统，也称地耦合系统（closed-loop ground-coupled heat pump system）
《地源热泵系统工程技术规范》 1 总则 1.0.1 为使地源热泵系统工程设计、施工及验收，做到技术先进、经济合理、 安全适用，保证工程质量，制定本规范。 1.0.2 本规范适用于以岩土体、地下水、地表水为低温热源，以水或添加防冻 剂的水溶液为传热介质，采用蒸气压缩热泵技术进行供热、空调或加热生活热水的系统工程的设计、施工及验收。 1.0.3 地源热泵系统工程设计、施工及验收除应符合本规范外，尚应符合国 家现行有关标准的规定。 2 术语 2.0.1 地源热泵系统 groud-source heat pump system 以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。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。 对于制冷来说，地源热泵与常规冷水机组最大的区别是：空调系统的冷却水冷却变为地下水或土壤冷却。 地下水或土壤冷却，又有若干种方式。地埋管换热系统或地下水换热系统，地下水换热系统又分为直接和间接换热等等。 2.0.2 水源热泵机组 water-source heat pump unit 以水或添加防冻剂的水溶液为低温热源的热泵。通常有水／水热泵、水／空气热泵等形式。 2.0.3 地热能交换系统 geothermal exchange system 将浅层地热能资源加以利用的热交换系统。 2.0.4 浅层地热能资源 shallow geothermal resources 蕴藏在浅层岩土体、地下水或地表水中的热能资源。 2.0.5 传热介质 heat-transfer fluid 地源热泵系统中，通过换热管与岩土体、地下水或地表水进行热交换的一种液体。一般为水或添加防冻剂的水溶液。 2.0.6 地埋管换热系统 ground heat exchanger system 传热介质通过竖直或水平地埋管换热器与岩土体进行热交换的地热能交换系统，又称土壤热交换系统。 2.0.7 地埋管换热器 ground heat exchanger
地源热泵系统工程 技术方案 一、项目介绍
1、工程概况 本工程为。总用地15322.46㎡。 本项目总建筑面积约为，包括，旧楼。空调系统需满足建筑物冷、热负荷要求。 2、设计依据 2.1 参考资料 《建筑给水排水设计规范》GB 50015-2003（2009） 《采暖通风与空气调节设计规范》GB 50019-2003 《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045-95（2005年版） 《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2005 《公共建筑节能设计标准》DB13(J)81-2009 2.2 设计参数 采用负荷指标法估算建筑物的冷、热负荷： 夏季冷指标为94.5w/㎡，冷负荷为3130.82kw； 冬季热指标为81.7 w/㎡，热负荷为2706.75kw。 二、设计方案描述 1、设计思路 本项目埋孔面积有限，土壤换热器的数量仅能满足部分建筑物冷热需求，所以空调系统采用地源热泵+户式空调的组合方式，新增建筑的七层以下（含七层）及原有培训楼（旧楼）采用地源热泵系统，新增建筑的八层以上（含八层）采用户式空调。地源热泵系统采用集中温控系统实现自动控制。 2、热泵主机配置描述 本方案配置2台美国美意公司生产的 MWH2800CC型地水源热泵机组。 MWH2800CC型地水源热泵机组是以地能即 地下水(井水、地埋管或其他地表水)为主要能源辅以 电能，通过先进的设备将地下取之不竭但不易利用的 低品位再生能源开发利用，使其变为高品位能源。
MWH2800CC型地水源热泵机组的性能参数如下：
3、室外地埋孔描述 目前普遍采用的有垂直埋管和水平埋管两种基本的配置形式。 水平埋管是在浅层土壤中挖沟渠，将PE管水平的埋置于沟渠中，并填埋的施工工艺。水平埋管占地面积较垂直埋管大，效率较垂直埋管低。 垂直埋管是在地层中垂直钻孔，然后将地下热交换器（PE管）以一定的方式置于孔中，并在孔中注入填充材料的施工工艺。 地下热交换器型式和结构的选取应根据实际工程以及给定的建筑场地条件来确定。本方案采用垂直埋管的型式。 根据本项目地源热泵空调系统设计负荷，经过计算得土壤换热器总延米数为42000m，单位土壤换热器孔深选100m，则需要布置土壤换热器的数量为420个，孔径φ220mm。换热孔间距4×4m，若单孔占地面积平均以16㎡计，孔位分布总面积为6557㎡ 室外埋管采用高密度聚乙烯（PE100）塑料管，采用进口原料。垂直管采用抗压1.6MPa，SDR11 D32的PE100塑料管，单U下管。室外水平管采用抗压1.0MPa，SDR17的PE100塑料管。 室外地埋管为隐蔽工程，使用寿命50年以上，地埋管的管材、管件的选择与土壤热泵系统的使用效果、寿命等密切相关。多年来我公司致力于土壤源热泵技术的发展，在地下埋管方面做了许多研发工作，并在国家《土壤源热泵系统工程技术规范》GB 50366-2005中得以体现。 4、软化水系统描述 空调系统末端循环水侧由于要经常运行，同时要适应冷、热两种工况，必须进行软化处理，选用全自动软化水器制取软化水共空调系统末端侧循环系统使用。 5、水泵描述 本方案水泵采用了上海凯泉泵业（集团）有限公司生产的KQL、KQDP 系列水泵。该系列水泵用电机直接连接，振动小、噪音低；电机采用Y2型电机，防护等级IP54全封闭结构，防止粉尘、飞雨、飞溅水滴等进入电机内部，造成电机损坏；F级绝缘，提高了电机使用的最高允许温升，因而抗过载能力高，
高温热泵效率 热泵的供热系数是跟工作工况密切相关的,仅提热泵的热泵系数有多高而不考虑工况是没有任何意义的,而在相同工况条件下热泵的极限热泵系数是逆卡诺循环的热泵系数, 我们参照制冷中热力完善度的概念, 将热泵的热泵系数与相同条件下逆卡诺循环的热泵系数之比称为热泵的卡诺效率,简称热泵效率。热泵的卡诺效率主要与两个因素有关,一是热泵循环的内部损失的大小,即压缩机机械损失、工质流动损失和散热损失等,而另一项为在高温端和低温端换热器中的不可逆传热损失。传热损失除跟热泵换热器(蒸发器和冷凝器) 的设计和制做水平有关外,主要跟载热介质有关,如以水为载热介质的冷凝器和蒸发器的传热温差一般仅为5 ℃左右,而空气冷凝器和蒸发器的传热温差要高达10～15 ℃。故以水为载热介质的热泵其热泵效率一般要大于相同温度范围工作的空气热泵, 大型热泵系统由于压缩机效率较高和流程损失相对较少其热泵效率一般要大于小型热泵,图1 表示了在一定供热温度条件下,热泵高低位热源的温度差与热泵系数的关系。图中分别作出了理想逆卡诺循环热泵及热泵效率为30 %、40 %、50 %和60 %热泵的热泵系数随温差的变化曲线。可以看出,随着高低位热源的温差加大,热泵系数总是降低的。图1 热泵系数( COP) 与高低位热源温差的关系目前常规小型的空气源2空气热泵的效率一般仅为30 %～40 % , 较大型的空气源2水热泵的热泵效率约为50 %左右, 而高效的水2水热泵系统甚至可达60 %以上的热泵效率[8 ] 。从图1 可见,常规小型空气源- 空气热泵在温升达100 ℃时其热泵系数仅1. 2～1. 6 ,且其压比高达15 以上,是不能适用于高温升的高温热泵的。而对较大型的系统可采用多级压缩、回热等各种措施减少不可逆损失,从而提高热泵效率。随着大型全封闭和半封闭式压缩机技术的成熟及高温热泵工质研究的进展,开发和生产供
《地源热泵系统工程技术规范》设计要点解析 摘要：本文针对不同地源热泵系统的特点，结合《规范》条文，对地源热泵系统设计特点、方法及要点进行了深入分析，为地源热泵系统的设计提供指导。 关键词：地源热泵系统、设计要点、系统优化 1 前言 实施可持续发展能源战略已成为新时期我国能源发展的基本方针，可再生能源在建筑中的应用是建筑节能工作的重要组成部分。2006年1月1日《可再生能源法》正式实施，地源热泵系统作为可再生能源应用的主要途径之一，同时也是最利于与太阳能供热系统相结合的系统形式，近年来在国内得到了日益广泛的应用。地源热泵系统利用浅层地热能资源进行供热与空调，具有良好的节能与环境效益，但由于缺乏相应规范的约束，地源热泵系统的推广呈现出很大盲目性，许多项目在没有对当地资源状况进行充分评估的条件下就匆匆上马，造成了地源热泵系统工作不正常，为规范地源热泵系统的设计、施工及验收，确保地源热泵系统安全可靠的运行，更好的发挥其节能效益，由中国建筑科学研究院主编，会同13个单位共同编制了《地源热泵系统工程技术规范》（以下简称规范）。该规范现已颁布，并于2006年1月1日起实施。 由于地源热泵系统的特殊性，其设计方法是其关键与难点，也是业内人士普遍关注的问题，同时也是国外热点课题，在新颁布的《规范》中首次对其设计方法提出了具体要求。为了加深对规范条文的理解，本文对其部分要点内容进行解析。 2 《规范》的适用范围及地源热泵系统的定义 2.1 《规范》的适用范围 该《规范》适用于以岩土体、地下水、地表水为低温热源，以水或添加防冻剂的水溶液为传热介质，采用蒸气压缩热泵技术进行供热、空调或加热生活热水的系统工程的设计、施工及验收。它包括以下两方面的含义： （1）“以水或添加防冻剂的水溶液为传热介质”，意旨不适用于直接膨胀热泵系统，即直接将蒸发器或冷凝器埋入地下的一种热泵系统。该系统目前在北美地区别墅或小型商用建筑中应用，它优点是成孔直径小，效率高，也可避免使用防冻剂；但制冷剂泄漏危险性较大，仅适于小规模应用。 （2）“采用蒸气压缩热泵技术进行……”意旨不包括吸收式热泵。 2.2 地源热泵系统的定义 地源热泵系统根据地热能交换系统形式的不同，分为地埋管地源热泵系统（简称地埋管系
水地源热泵技术的应用和推广分析 随着国家有关能源政策的转变，燃煤采暖的时代已经过去，在北方需要供暖的建筑和企业面临的困难越来越明显。用燃气因费用太高而无法接受，用空气源热泵则是投资中等，能解决冬暖夏凉的好方法，但因其COP（节能指数越高则意味着越节能，费用下降，反之则成正比）只能达以2.0-3.5之间，且冬季部分小品牌还延续过去的中央空调的性能，只能在1.0左右，只有部分超低温空气源才能达到冬季运行COP2.5左右，虽然是现今最先进的技术，但因初装费较高，运行节能一般也只能部分效益好的企业和个人才能使用。 水源、地源热泵技术在发达的欧美国家已经普遍应用，节能效果明显，能效COP均为5.0以上。 水、地源热泵技术引入我国已经有近20年，时间虽短暂但推广很快，全国各地均有应用，但因为技术原因产生了大量不利的影响，如下所述： 一、水源地源热泵项目投资较大，部分用户为了减少投资间接的改变了原来的设计，缩小安装功率，降低投资成本，使本来就设计不足的机组更小，结果使用起来不能满足要求，为了推卸责任，直接断言，不好用！ 二、安装方面由于水、地源热泵空调引入中国只有不足20年，而生产热泵机组的厂家又不做安装工程，当然，安装所涉及的附属设备数量和造价远远的大于机组本身。当然要求安装方面有更专业的技
术支持，此方面不像机组直接引入外国的产品就行，而是由国内的公司和人员提供安装和服务。因此，一但安装队伍技术经验不足，就会直接影响安装使用的效果，一但效果不理想，用户就会直接否定产品，不好用！ 三、水源热泵原理就是抽取地下水提取能量后再排到地下，既不污水源也不浪费地下水。但由于业主的省钱思想或由于打井队伍技术不佳或由于设计不合格等原因，造成地下水抽取提出能量后无法灌回地下，部分用户就直接将水排到露地排水沟，造成地下水浪费。因此，国家在10年前还是支持水源热泵项目的，还有大量的财政补贴，几年下来发现无法控制地下水私自排放，就直接禁止再装配水源热泵机组了。但因水源热泵的节能效果和运行的稳定性与现有的其它节能产品确实无与伦比，因此部分地区又开始允许安装了，但要实行严格和审批和检查。 河水源、海水源和污水源热泵空调系统依然还在鼓励的范围内，补贴数额各地有所不同。 四、地源热泵原理是利用地埋管道通过管道换热的原理提取地下能源的一种新型节能方法，通过热泵提取地下的热量为建筑冬季供暖，夏季可通过同样原理提取地下冷量为建筑制冷，综合能效5.0以上。此种方法投资最高，运行稳定，一度成为北方地区推广最为普遍的技术。但随着时间的推移，问题也越来越明显，因北方地区供暖时间远大于夏天制冷，地表土壤中热量损失大于夏天制冷时热量补充，因此多年以后，确切的说6-10年后个别系统就会出现了冬季供暖不
机房设备操作规程 ·在进行机房设备操作前，请仔细阅读本操作规程 本工程采用地源热泵机组作为冷源，夏季地源热泵机组提供7-12℃冷水。冬季地源热泵机组提供40-45℃热水，冷热水共用两台循环水泵（一备一用），地源侧采用两台循环水泵（一备一用）。夏季开启地源热泵机组（冷热水循环泵、地源侧水泵运行制冷循环；冬季开启地源热泵机组、冷热水 循环泵、地源侧水泵运行制热循环。 一夏季制冷循环操作规程： 确认制热循环管道阀门均已关闭，打开制冷循环管道阀门。 1、开、停机顺序 ①地源热泵机组 要保证空调主机启动后能正常运行，必须保证： 冷凝器中的水应循环流动，否则会因冷凝温度及对应的冷凝压力过高， 使冷水机组高压保护器件动作而停车，甚至导致故障。 注意：1.观察冷凝器进出口压力差，大于0.4mpa时，要清洗过滤器。 蒸发器中冷水应循环流动，否则会因冷水温度偏低，导致冷水温度保 护器件动作而停车，或因蒸发温度及对应的蒸发压力过低，使地源热泵机 组的低压保护器件动作而停车，甚至导致蒸发器中冷水结冰而损坏设备。 注意：1.观察蒸发器进出口压力差，大于0.4mpa时，要清洗过滤器。 因此，地源热泵机组的开机顺序为：（必须严格遵守）地源侧水泵开三分钟后冷热水泵开再三分钟后地源热泵机组开 地源热泵机组的停机顺序为：（必须严格遵守） 地源热泵机组停三分钟后冷热水泵停三分钟后地源侧水泵停注意：①停机时，地源热泵机组应在下班前至少半小时关停，冷热水 泵下班后再关停，有利于节省能源，同时避免故障停机，保护机组。
②运行制冷循环前，应确认制热循环管道阀门已全部关闭。 2、地源热泵机组的操作 ①开机前的准备工作 1）确认机组和控制器的电源已接通且已持续8小时以上。 2）确认地源侧水泵、冷热水泵均已开启。 3）确认末端风机盘管机组均已通电开启。 ②启动 1）按下机组键盘上的ON/OFF（开/关）。 2）机组将作一次自检，几秒钟后，压缩机启动。 3）一旦机组启动，所有的操作均为自动的。机组根据冷负荷（冷冻 水供回水温度）的变化，能量自动调节，自动启停。 ③正常运行 1）机组正常运行，控制器将监控油压、电机电流和系统的其它参数，一旦出现任何问题，控制系统将自动采取相应的措施，保护机组，并将故 障信息显示在机组屏幕上。（详情请参阅安装、操作和维护手册） 2）在每24小时的运行周期内，应有专人以固定的时间间隔永久性 记录机组运行工况。 ④停机 1）只要再按下机组键盘上的ON/OFF（开/关），就可以使机组停机。 2）为了防止出现破坏，即使在机组停机时，也不要切断机组的电源。 3、水泵的操作 ①地源侧水泵、冷热水泵均为独立控制，开机前应确认电源正常，无 反相，无缺相。 ②水泵开启前应确认管路中的阀门均已打开。 ③水泵必须按顺序启停（手动操作开关按钮）。 ④地源侧水泵进出水压力保持在0.2/0.55Mpa。冷热水泵进出水压力保持在0.2/0.6Mpa.。