青岛科创新能源科技有限公司
海水源热泵供热系统简介
海水养殖目前在渔业领域中占据着很大的一部分，对于海水养殖的收获成果，水温的控制占据着十分重要的位置，适宜物种生存的温度会增加养殖户的收入。针对水温过低会致使海产品生长缓慢甚至死亡的现象，需要对养殖池中的水温进行控制。目前水产养殖冬季加温或保温的传统措施主要有：电热棒加热，锅炉加热（燃油、煤、柴等）、搭建塑料大棚保温等。这些传统的加热方式不但效率低，而且会造成环境污染以及浪费，并且运行成本也比较高。而近几年随着热泵技术的快速发展，利用水源热泵技术采暖空调变得普及起来，因此实施应用海水源热泵供热系统为养殖池供热提供了新的途径。在水产养殖的应用中，海水源热泵系统并不是直接给养殖用水加热。而是利用热泵技术从海水中提取低温热量供热，实现海水热能资源化。通过热泵的运转，以消耗25%左右的电能，从该温度的海水中提取75%的热量，可得到100%的供热量，进而加热系统内部的末端水的温度，变热后的末端水，经过铺设在养殖池中的换热器用热传递的原理使养殖水体慢慢升温，从而达到保持水温的目的。海水源热泵供热系统属于当前国家重点鼓励和扶持的海洋新能源和高效节能减排、环保领域。
项目背景及公司简介
海水源热泵技术的开发为利用可再生能源提供了强有力的手段，从而满足了节约能源和环境保护的要求。由于海水的质量热容大，传热性能好，因此沿海地区拥有大量海水的地方，海水是理想的冷热源，而且与传统的加热方式相比，设计安装良好的海水源热泵具有明显的优势。但由于海水源热泵系统属于新兴产业，虽然从事本行业的相关企业众多，但这些企业又大多没有自主知识产权和工程技术经验，造成大量海水源热泵供热工程项目出现一系列问题，包括运行效果不好、运行成本过高、不节能、甚至以失败告终等。而科创公司的技术团队是我国较早从事海水源热泵系统研究与应用的研发队伍，有一批教授、研究员、博士等组成的高层次研究团队，具有丰富的研究开发和工程实施经验（其中，西德博士1名，省部级突贡专家1名），同时联合哈尔滨工业大学、青岛大学、哈尔滨机械研究所等，具备高能力、高水平的人员背景和产学研支撑条件。先后开发了近50项相关专利技术与设备，并进行了投产转化，建设了我国大型热泵供热系统示范工程50余项，累计建筑面积达千万平方米以上，承担了十二五科技支撑、科技惠民等大量的国家、省部级科研项目，并获得了省部级技术发明一等奖、专利奖等。公司还承担建设了山东省低值能源供热工程技术研究中心、青岛市热泵供热工程技术研究中心以及青岛市余热利用与热泵专家工作站等平台的建设。工作原理
相对其他热泵系统而言，海水水质条件极其恶劣，利用过程中又
是开式循环，腐蚀、生物藻类堵塞、污垢、水温低等是关键技术难题，而如何实现低能耗运行则直接影响到系统的运行效果、运行维护、投资、运行费等相关问题。
为应对海水的水质条件和低温冻结问题，目前的系统多采用间接式系统。先将海水的热量传递给清洁水，再由清洁水进入热泵机组，清洁水在海水换热器和热泵机组之间形成封闭循环，起中介热量传递作用，我们将其称之为“中介循环”，而海水自身循环称之为“海水循环”，末端系统循环水在热泵机组与末端散热设备之间循环则称之为“末端循环”。
为此，海水源热泵系统宏观上由三个子循环系统构成，即海水循环、中介循环和末端循环，热泵机组的内部还有一个热泵工质（例如氟利昂）循环，即热泵机组的工作过程，宏观上不显现。系统的主要设备包括海水泵、海水换热器、中介泵、热泵机组、末端泵。系统的工作过程如下：
（1）首先，6℃左右的海水经海水泵提升，在无堵塞高效换热技术条件下进入海水换热器进行换热，将一定温差范围内（4℃左右）的温差热量传递给清洁水，再以2℃左右排放至下游水源处，实现海水循环。
（2）然后，4℃左右的清洁水经中介泵输送，在配置合理有效状态下进入热泵机组进行释热，将从海水那里获取的热量传递给热泵机组，再以1℃左右再次进入海水换热器进行吸热，形成封闭循环，即中介循环。
（3）最后，42℃左右的末端系统水经末端泵输送，同样在配置合理有效状态下进入热泵机组进行换热，将热泵机组从低温那里转化来的高温热量吸收，再以47℃左右进入末端散热设备将热量释放给养殖池，实现末端循环。
其中的技术关键是海水的高效换热循环，以及各子循环的有效匹配，实现系统的低能耗运行，达到真正节能环保的目的。
项目创新点
现有海水源热泵系统的换热技术都采用钛、镍及铜合金等价格高昂的材质，且加工难度大，不仅使得系统投资过高，还降低了系统的可靠性，严重制约了海水源热泵技术的推广应用。青岛奥帆赛和黄岛的两个海水源热泵系统项目，就存在明显的高投资（250元/㎡以上）和运行效果一般两个普遍现象，在技术上严重制约了项目的推广应用。本公司针对海水源热泵供热存在的一系列问题通过科技攻关，目前已很好的解决了海水源热泵供热中存在的这些问题，能够保证系统高效、稳定、低成本的运行，本公司技术的主要创新点为：
1、本公司开发采用塑料管换热技术与装置、疏导式换热技术与设备、除垢强化换工艺等关键技术与设备，在实现了海水的防腐、防生物、防垢等关键技术条件下，保证了系统的高效、可靠运行；
2、经济方面：实现将初投资控制在与其他热泵系统相近甚至更低的状态，由通常的按供热建筑面积200元/㎡以上，降低到120元/㎡以内；
3、节能方面：首次提出将海水源热泵系统的输送能耗控制在25%以内的设计技术要求，保证海水源热泵系统40%以上的节能潜力；
4、技术保障：针对海水源低温工况，提出采用大压缩比或设置调峰措施的海水源热泵系统，保障寒冷天时的供热效果。
例如一种塑料管换热系统：
图 3
一种海水源热泵系统
经济及社会效益
在经济效益方面，由于该系统效率的提高和避免了矿物能源（煤、燃气、油等）的直接使用。使用该系统的初投资和运行费用较原有供热方式均有较大幅度的降低。本系统的使用不会造成废渣和废气对环境造成的污染，间接地也减少了二氧化碳、二氧化硫及粉尘等污染物的排放，对改善环境质量，减少环境治理的投资也会起到一定的作用。
海水源热泵介绍 海水源热泵技术是利用地球表面浅层水源(海水)吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源，并采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。 海水吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量，而且海水的温度一般都十分稳定。海水源热泵机组工作原理就是以海水作为提取和储存能量的基本“源体”，它借助压缩机系统，消耗少量电能，在冬季把存于海水中的低品位能量“取”出来，给建筑物供热;夏季则把建筑物内的能量“取”出来释放到海水中，以达到调节室内温度的目的。 海水源热泵机组的最大优势在于对资源的高效利用，但是由于海水的腐蚀性和冬季北方地区海水温度过低等原因，导致海水源热泵虽然理论上经济可行，但是在实际运行过程中却很难发挥出其节能的优势。 下面就海水源热泵的缺点进行分析 1、实施范围受限：其实施条件是：建筑必须近距离地临海；海水受潮汐影响有涨有落，取水点也受到一定的限制。 2、海水源热泵投资高：海水源热泵的成本，由于增加了直接与海水接触的设备管道的耐腐蚀投资，造价升幅较多；其次，在海水进口侧需增加一些防泥沙、微生物、管道寄生物（如海藻、扇贝）等设施；此外，由于冬季运行时，往往是在大流量小温差的状态下，除了因水泵、管道等设施的口径增加而造成的初始投资加大外，由此而增加的水泵运行费用也不容忽视。以青岛奥帆媒体中心为例，媒体中心的建筑面积为8138平方米，其中海水源技术系统投资为576万元（700元/平方米），比传统空调投资多出150万元（约200元/平方米）。
3、设备的使用寿命周期有待检验：由于海水的腐蚀性和海浪的波动性，直接与海水接触的设备管道的使用寿命将会受到很大影响，其更换周期可能会缩短。同时海水源热泵检修维护亦不方便。 4、水源系统方面：水源系统的取水量、取水温度、水质和供水稳定性是影响水源热泵系统运行效果的重要因素。就水源取水方面来说：供回水口位置的优化选择问题亟待研究，以指导实际工程上敷设供回水管道。 5、结垢问题：由于海水中存在有机物和各种盐类，结垢是海水源热泵运行中一个非常突出的问题。 6、本项目虽然位于海边，但是隔着马路和沙滩，而取海水需要取深层海水才能满足温度要求，这就导致了取海水管道长，水泵功耗大，投资额大等不利因素。 7、本项目为独立单体建筑出售，集中使用海水源热泵对于空调系统的分户计算和使用时间等问题增加了难度。 8、为放置海水对设备的腐蚀，一般采用钛合金换热器进行二次换热，使得热交换效率更低，同时增加了水泵功耗，对于系统的节能效果造成了严重影响，无法达到设计节能效果。
水源热泵技术介绍及工作原理 水源热泵技术是利用地球表面浅层水源中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源，并采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。 地球表面浅层水源（地下水、河流、湖泊、海洋等）中吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量，并且水源的温度一般都十分稳定。水源热泵中央空调系统是由末端系统，水源热泵中央空调主机系统和水源热泵水系统三部分组成。冬季为用户供热时，水源热泵中央空调系统从水源中提取低品位热能，通过电能驱动的水源热泵中央空调主机（热泵）“泵”送到高温热源，以空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中满足用户供热需求。夏季为用户供冷时，水源热泵中央空调系统将用户室内的余热通过水源中央空调主机（制冷）转移到水源水中，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，以满足用户制冷需求。通常水源热泵消耗1kW的能量，用户可以得到4kW以上的热量或冷量。 水源热泵的特点及优势 属于可再生能源利用技术 水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。其中可以利用的水体，包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水体不仅是一个巨大的太阳能集热器，收集了47％的太阳辐射能量，比人类每年利用能量的500倍还多（地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量），而且是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散的相对的均衡。这使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为可能。所以说水源热泵是一种清洁的可再生能源的技术。 高效节能 水源热泵机组可利用的水体温度冬季为12-22℃，水体温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季水体为18-35℃，水体温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率提高。
污水源热泵技术：经济效益显著应用前景广阔 污水源热泵技术是一种成熟的技术，以城市污水作为热源为建筑物供热制冷。在我国大多数城市都具有应用的自然条件，安装污水源热泵，安装成本，运行费用都是比较低的。污水源热泵具有热量输出稳定、COP值高、换热效果好、机组结构紧凑等优点，是实现污水资源化的有效途径。 污水源热泵比燃煤锅炉环保，比电供热减少80%以上。污水源热泵节省能源，比燃煤锅炉节省1/2以上的燃料。由于污水源热泵的热源温度全年较为稳定，制热系数比传统的空气源热泵高出50%左右，其运行费用仅为普通中央空调的50%~60%。因此，污水源热泵有着广阔的应用前景。 污水源热泵目前这项技术已是成熟的技术。我们先后学习考察了沈阳、太原等到城市污水源热泵系统在供热上的应用。重点了解污水源热泵系统的技术性能与初投资、运行和维护费用等方面的情况，以及建筑应用中存在的问题。在借鉴成功经验基础上，经过调查研究，发现城市使用污水源热泵得天独厚的自然条件。 总体运行费用污水源热泵系统大约是地下水水源热泵系统的70%左右，是燃气+空冷空调系统运行费用的50%左右。通过比较，污水源热泵系统比其它方案更具经济性。污水源热泵利用系统的经济效益是十分显著的。 实践证明，污水源热泵技术是太阳能、地表水能、地下水能、土壤热能及海水能源等所有环保能源中最经济实用的，且易于操作的环保能源技术。 某大型间接式污水源热泵工程案例 摘要：本文从工程及水源条件、关键参数与设备设计、系统方案等三个方面介绍了我国某个大型间接式污水源热泵工程案例的主要特点，该工程采用远距离输送中介水，并在用户侧建设分散的热泵站。 关键词：污水源热泵、间接式、半集中、案例 本文介绍的某大型污水热泵工程地处我国北方，其工程特点为：（1）冬季有采暖要求、夏季有空调要求，两种负荷相差不大；（2）工程规模较大，而且污水源距离用户较远，用户分布较为分散；（3）建筑类型为高层住宅；（4）污水源充分，水温合适。采用重力引水、退水，并加设粗效过滤格栅；（5）采用燃气锅炉调峰并分担风险。 、设计条件与要求1 1.1负荷要求 22.5MW，平均单位面积热负荷指标45W/m，总热负荷m 整体工程：50万26（65% 22，制冷负 的标准。建筑层高76M荷为19.2MW，均为新建建筑，满足国家、自治区建筑节能层以上为高区。13层以下为低区，14层），水源条件 1.2 尺寸条件 1.2.1 依据当地水务集团排水公司相关资料和测量数据，所选水源污水管线为城市主干地 。1.8m×1.8m4m，监测点检查井井深5.2m，全长9.8km，其截面为下排水箱涵管道，埋深），平均水0.25m（2010-1-28 22:00监测最小水深0.13m（2009-12-19 4:00），最大水深的圆形150m 处，另有一条DN1200深0.2m，平均流速3.5m/s。在设计换热站的选址下游约主干污水管道。
呼和浩特市是个缺水的城市，过量抽取地下水，造成地下水位下降，水质恶化，局部地区已出现疏干或半疏干的严峻局面，地下水的可持续利用采补平衡 条件受到破坏。根据呼和浩特市的水资源现状,污水源热泵项目与地下水源热泵项目相比，不仅将城市污水变废为宝，同时有效的保护了地下水资源。伟业大厦作为第一个污水热泵系统在宾馆中的应用实例，从设计到运行都秉承了适宜于该地区特点的优化设计及运行方案。 呼和浩特市伟业大厦可再生能源示范工程项目，位于呼和浩特市赛罕区乌兰察布东路80号。建筑类型为新建公共建筑，该大厦是集商业、酒店、客房、办公、公寓为一体的综合性商厦，其占地面积3931.2 m2，总建筑面积3.53万m2。示范工程在示范面积3.53万m2的新建公建中采用原生污水源热泵技术，进行冬季供热，夏季供冷。示范目标为利用城市污水，完成污水源热泵供暖面积3.53万m2，制冷面积1.9万m2，并通过采用围护结构节能技术，使示范项目的建筑节能目标达到 50%要求。 本方案利用污水中所蕴含的大量低位热能，冬季污水温度高于大气温度，相当于一个低温热源，将污水中低位能量转化为高位能量，供给末端采暖使用；公寓侧一层、五层至十六层末端采用地板辐射采暖，地板辐射采暖面积1.45万m2；酒店侧及公寓侧办公区为中央空调供热，空调末端为风机盘管+新风系统，空调面积1.9万m2。冬季设计污水温度11℃，设计污水温差5.5℃。夏季制冷与冬季制热使用同一套设备，只是将蒸发器与冷凝器的制冷剂段进行了切换，原蒸发器改为冷凝器，冷凝器改为蒸发器；空调末端为风机盘管+新风系统，空调面积 1.9万m2。夏季设计污水温度：24℃，设计污水温差6℃。过度季节对污水源热泵系统进行检修，保证系统的良好运行。
污水源热泵系统介绍 供热空调的能源消耗占社会总能耗的比例大达30%，而环境污染的20%也是由供热空调燃煤引起的。因此，采用热泵技术，开发低位的、可再生的清洁能源用于建筑物的供热空调意义重大，是建筑节能减排的有效途径之一。这些能源包括：大气、土壤、地下水、地表水、工业余热及城市污水等等。其中污水在数量（水量）、质量（水温）及分布规律上（地理位置）具有明显优势。预计2010年我国污水排放量达720亿t/a，水温全年在10-25℃之间，按开发50%的水量计算，可供热空调的面积至少在5亿㎡以上。另外，原生污水均匀地分布在城市地下空间，为因地制宜地有效利用及建设分散式的热泵供热空调系统创造了有利条件。而地表水源在南方水源丰富的地区以及沿海城市更具有广阔的应用前景。 1 热泵原理 各类低位的清洁能源利用是通过热泵技术实现的。热泵空调技术是根据逆卡诺循环原理，将低温热源或低位能源（如城市污水、地下水等）中的低品位热能进行回收，转换为高品位热能的一种节能与环保性技术，利用这项技术的逆过程同时还可以达到制冷的目的，是以存在合适的低位能源为必要条件的。 3-膨胀阀 图1 热泵工作原理示意图
图1示意了一种水源热泵向建筑物供热的工作原理。所谓水源热泵，就是指以环 境中的水（污水、地表水、地下水等）作为热源。热泵工质（例如氟利昂）在压缩机1的驱动下，在压缩机1、冷凝器2、膨胀装置3、蒸发器4几个主要部件中循环运动。工质的热力性质决定了蒸发器中的工质温度可以保持在例如2℃（称为蒸发温度）左右，而冷凝器中则为60℃（称为冷凝温度）左右。这里的水源虽然在冬季可能仅为11℃，但却可以作为热泵系统的热源，因为当将它引入温度为2℃的蒸发器时，它必然要把自身中的热能（称为内能）交给机组，变为例如6℃排放出去。获取了水源热能的工质被压缩机压缩到例如60℃，在冷凝器中加热来自建筑物的系统循环水，由该水将热量带到建筑物的散热设备中。 总的来看，热泵能够从常温或低温（11℃）的环境中提取热量，以较高的温度（50℃）向建筑物供热。过程中机组每消耗1份高位能源（例如电能），能够从环境中提取3份以上的温差热量，建筑物实际可以得到的热量则为4份以上。 然而热泵技术应用的关键问题已不是热泵机组的效率有多高，而是需要有合适的低位能源或低温热源，以及整个系统的全面高效低能耗运行，以保证节能性。 2 污水源热泵 污水热泵是以污水（包括地表水）作为低温热源，利用热泵技术回收或提取污水中的低温热能，其中污水包括市政管网中未处理的原生污水、污水处理厂已处理污水，地表水包括江河湖水、海水及污水处理后的再生水。 由于污水及地表水的水质条件较差，利用过程中又是开式循环，悬浮物和杂质成迅速的累积过程，因此提取热量时需要解决防堵、防垢及低能耗运行等一系列可能影响到系统的运行效果、运行维护、投资、运行费的相关问题。 2.1 污水特性 2.1.1 污水源流量特性—量大且稳定
热泵是一种将低温热源的热能转移到高温热源的装置。通常用于热泵装置的低温热源改是我们周围的介质——空气、河水、海水，或者是从工业生产设备中排出助工质，这些工质常与周围介质具有相接近的温度。热泵装置的工作原理与压缩式制冷机是一致的；在小型空调器中，为了充分发挥它的效能，在夏季空调降温或在冬季取暖，都是使用同一套设备来完成的。在冬季取暖时，将空温器中的蒸发器与冷凝器通过一个换向阀来调换工作，见图2一17。 热泵工作原理图 [1] 由图2—17中可看出，在夏季空调降温时，按制冷工况运行，由压缩机排出的高压蒸汽，经换向阀(又称四通阀进入冷凝器，制冷剂蒸汽被冷凝成液体，经节流装置进入蒸发器，并在蒸发器中吸热，将室内空气冷却，蒸发后的制冷剂蒸汽，经换向阀后被压缩机吸入，这样周而复始，实现制冷循环。在冬季取暖时，先将换向阀转向热泵工作位置，于是由压缩机排出的高压制冷剂蒸汽，经换向阀后流入室内蒸发器(作冷凝器用，制冷剂蒸汽冷凝时放出的潜热，将室内空气加热，达到室内取暖目的，冷凝后的液态制冷剂，从反向流过节流装置进入冷凝器(作蒸发器用，吸收外界热量而蒸发，蒸发后的蒸汽经过换向阀后被压缩机吸入，完成制热循环。这样，将外界空气(或循环水中的热量“泵”入温度较高的室内，故称为“热泵”。上海冰箱厂生产的CKT 一3A 型窗式空调器，就是一种热泵式空调器。在图2—17的热泵循环中，从低温热源(室外空气或循环水，其温度均高于蒸发温度to 中取得Q 。kcal/h的热量，消耗了机械功ALkcal/h，而向高温热源(室内取暖系统供应了Qlkcal/h的热量，这些热量之间的关系是符合热力学第一定律的，即Q1=Q0十AL kcal/h
污水源热本调研报告 所谓污水源热泵，主要是以城市污水做为提取和储存能量的冷热源，借助热泵机组系统内部制冷剂的物态循环变化，消耗少量的电能，从而达到制冷制暖效果的一种创新技术。 城市污水源热泵空调技术能实现冬季供暖、夏季空调、全年生活热水供应（很廉价的热水供应方案）、夏季部分免费生活热水供应。城市污水热泵空调是一项高新技术，具有节能、环保及经济效益，符合经济与社会的可持续性发展战略。城市污水源热泵机组以污水为冷热源，冬季采集来自污水的低品位热能，借助热泵系统，通过消耗部分电能（1份），将所取得的能量（大于4份）供给室内取暖；在夏季把室内的热量取出，释放到水中，以达到夏季空调的目的。 1、污水源热泵的工作原理 污水源热泵的主要工作原理是借助污水源热泵压缩机系统，消耗少量电能，在冬季把存于水中的低位热能“提取”出来，为用户供热，夏季则把室内的热量“提取”出来，释放到水中，从而降低室温，达到制冷的效果。其能量流动是利用热泵机组所消耗能量（电能）吸取的全部热能（即电能+吸收的热能）一起排输至高温热源，而起所消耗能量作用的是使介质压缩至高温高压状态，从而达到吸收低温热源中热能的作用。 污水源热泵系统由通过水源水管路和冷热水管路的水源系统、热泵系统、末端系统等部分相连接组成。根据原生污水是否直接进热泵机组蒸发器或者冷凝器可以将该系统分为直接利用和间接利用两种
方式。直接利用方式是指将污水中的热量通过热泵回收后输送到采暖空调建筑物；间接利用方式是指污水先通过热交换器进行热交换后，再把污水中的热量通过热泵进行回收输送到采暖空调建筑物。 2、污水源热泵系统的特点： （1）环保效益显著 城市污水源热泵是利用了污水作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统，没有燃烧过程，避免了排烟污染；供冷时省去了冷却水塔，避免了冷却塔的噪音及霉菌污染。不产生任何废渣、废水、废气和烟尘，环境效益显著。 （2）高效节能 冬季，污水温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季污水温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率提高。 （3）运行稳定可靠 污水的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动。是很好的热泵热源和空调冷源，水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。 （4）一机多用，应用范围广 此热泵系统可供暖、空调，生活热水供应（夏季免费）等。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或系统。 （5）投资运行费用低
第42卷 第1期 2009年1月 天 津 大 学 学 报 Journal of Tianjin University V ol.42 No.1 Jan. 2009 收稿日期：2008-03-04；修回日期：2008-08-28. 基金项目：天津市建委科技资助项目(2007-37). 作者简介：吴君华（1978— ），女，博士研究生，讲师. 通讯作者：吴君华，td_wjh@https://www.doczj.com/doc/323605687.html,. 海水源热泵系统取水技术试验 吴君华1,2，由世俊1，李海山2 （1.天津大学环境科学与工程学院，天津300072；2.燕山大学建筑工程与力学学院，秦皇岛 066004） 摘 要：为了提高海水源热泵系统的热源温度， 提出采用海岸井取水系统. 搭建海岸井取水试验台,进行抽水试验研究该系统的渗流换热特点. 试验结果表明，渗流换热过程中含水层温度变化最大，含水层周围土壤层的温度变化有明显的衰减和滞后. 海水渗流与土壤换热后供水水温提高，且间歇供热过程可以缓解抽水过程中井水水温下降速度，从而为热泵机组提供一个具有相对稳定和较高温度的热源. 关键词：海水源热泵；可再生能源；取水系统；海岸井 中图分类号：TU991.1 文献标志码：A 文章编号：0493-2137（2009）01-0078-05 Experiment on Intake Technology of Seawater Source Heat Pump System WU Jun-hua 1,2，YOU Shi-jun 1，LI Hai-shan 2 （1.School of Environmental Science and Engineering ，Tianjin University ，Tianjin 300072，China ； 2.College of Architecture Engineering and Mechanics ，Yanshan University ，Qinhuangdao 066004，China ） Abstract ：A beachwell intake system was proposed to provide water with higher temperature for seawater source heat pump. Pumping tests were conducted on a beachwell intake system to study the characteristics of seepage and heat transfer.Experimental results showed that the maximum temperature variation appeared in aquifer and there were obvious tempera-ture attenuation and lag in other soil layers during the process of seepage and heat transfer. Supply water temperature was higher than that of seawater because heat was transferred from soil to fluid when seawater was filtered through the aquifer. Besides, the supply water temperature decrease could slow down during the intermittent heating. So this intake system guar-anteed relatively stable higher temperature supply water as heat source. Keywords ：seawater source heat pump ；renewable energy ；seawater intake system ；beachwell 海水源热泵属水源热泵，给系统除了做必要的防腐处理外，热泵机组方面技术是相对成熟的，而解决海水取水问题是海水源热泵技术的关键．海水取水技术内容包括取水方式和供水参数，且供水参数中水温、水质和水量直接影响海水源热泵系统的运行效果，并决定了整个热泵系统的初投资及运行和维修维护费用． 国内外用于海水源热泵系统的取水方式大部分是直接取海水[1-4]．不同地区水文地质条件不一样，取水方式也会有所不同．笔者针对天津海域特殊的 水文地质条件，提出将海岸井取水系统用在海水源热 泵系统中．国外对这种取水系统已有研究，但只是将这种取水系统用于海水淡化工程[5-7]，因此研究内容重点集中在取水水量和水质上，而用于海水源热泵系统时，取水水温也是一个很重要的技术参数．笔者将搭建一个海岸井取水试验系统，对这种取水系统进行基础试验的研究，目的是初步探讨海岸井取水系统的渗流换热特点，为下一步海岸井取水系统的渗流换热理论模拟以及海岸井取水技术的推广提供试验 基础．
水源热泵工作原理 地下水井系统，即水源热泵。它以水为介质来提取能量实现制热和制冷的一个或一组系统。针对水源热泵机组，就是通过消耗少量高品位能量，将地表水中不可直接利用的低品味热量提取出来，变成可以直接利用的高品位能源的装置。水源热泵是利用太阳能和地热能来制冷、供热，应该说其属热泵中“地源热泵”的一种。经过严格测试及不同地区热泵的应用实例测算，。水源热泵制热的性能系数在3.1–4.7之间，制冷的性能系数在3.5–6.7之间。 地球表面浅层水源（如深度在1000米以内的地下水、地表的河流、湖泊和海洋）吸收了太阳进入地球的辐射能量，这些水源的温度一般都十分稳定。 水源热泵机组工作原理就是在夏季将建筑物中的热量转移到水源中，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，而冬季，则从水源中提取能量，由热泵原理通过空气或水作为制冷剂提升温度后送到建筑物中，通常水源热泵水泵消耗1kw的能量，用户可以得到4kw 以上的热量或冷量。水源热泵根据对水源的利用方式的不同，可以分为闭式系统和开式系统两种。 闭式系统是指在水侧为一组闭式循环的换热盘管，该组盘管一般水平或垂直埋于湖水或海水中，通过与湖水或海水换热来实现能量转移（该组盘管直接埋于土壤中的系统称为土壤源热泵，也是地源热泵的一种）；开式系统是指从地下或地表中抽水后经过换热器直接排放的系统。 水源热泵无论是在制热还是制冷过程中均以水为热源和冷却介质，即用切换工质回路来实现制热和制冷的运行。然而，更为方便的是由水回路中的三通阀来完成。虽然在水源热泵系统中水源直接进入蒸发器（制冷时为冷凝器），在某些场合，为避免污染封闭的冷水系统（通常是处理过的），需间接地用一个换热器来供水；另一种方法是利用封闭回路的冷凝器水系统，水作为热泵制热、制冷过程的介质，满足以下两个条件即可利用：一是水的温度在7℃～30℃之间，二是水量要充足。水源水可以是各种工业用废水、生活用水、海水、江、河水等，甚至是各种工业余热。 提取水中的热（冷）量比较简单易行的方式是打井，利用井泵提取地下水作为循环介质。冬季时，以地下水为“热源”，源源不断的将7℃以上的地下水通过热泵机组的蒸发器提出大约4℃以上的热量，使其降至3℃再注回地下，水在地下渗流过程中又吸收地下热量，温度又升至7℃以上，然后又被提升上来，如此不断循环，机组吸收的热量再被机组的冷凝器释放出来，用以加热供暖的水系统，使供水温度可达55℃以上，此温度称为空调供暖（国家标准45℃）的最佳温度，；夏季时，利用地下水（水温低于14℃）做冷却水，而常规制冷设备是利用冷却塔循环冷却，水温一般都在30℃～40℃，夏季的地下水只有14℃～18℃，
工程案例 居住小区地热采暖 工程设计方案 编制方：天津世纪天源地热环保设计有限公司 2012-04
目录一．工程简介·3 二．方案设计依据·3 三．方案设计技术原则·3 (一) 设计指导思想·3 (二) 主要技术原则·4 四．方案设计相关参数·4 五．系统设计·5 (一) 地热介绍·5 (二) 工艺流程·5 (三) 针对招标文件说明，我司有一下几点意见·10 （1）招标文件部分设计要求·10 （2）我司针对上述设计要求有以下几点建议·10 (四) 泵站供热自控系统设计系统优点·11 六．供热泵站设计·13 (一) 地热站设备布置图·13 (二) 地热站管道简单布置图·14 （三）地热站布置原则·15 （四）泵站主要设备·16 （五）设备运行费用分析·17 （六）设备介绍·18 七．外管网管材推荐·20 （一）管材选型·20 （二）玻璃钢管材特点·21 （三）推荐结论·21 （四）工艺措施·21
（五）玻璃钢保温管道报价·22 一．工程简介 受建设单位委托，我公司为小区建筑的采暖及生活热水处理提供方案，拟以地热水结合水源热泵为建筑冬季采暖，方案包括地热水处理工艺及设备选型；提供换热站内系统工艺和设备的选型；根据工艺要求，相关工艺配电系统的设计，并能达到全程自动化运行、监控、管理；地热水加热、恒温系统工艺设计；地热水系统设备。 小区建筑采暖面积约为15万㎡，住户数为1288，供热负荷60W/㎡，末端均为地板采暖；地热井热源出水量80m3/h，温度70℃。 二．方案设计依据 建设方提供的相关数据资料 《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003） 《建筑给排水设计规范》（50015-2003） 《城镇供热系统安全运行技术规程》（CJJ/T88-2000） 《低压配电设计规范》（GB50054-95） 《泵站电器设计规范》（GB/T50265-97） 《地下工程防水技术规范》（GB50108—2001） 《城镇地热供热工程技术规范》（GJJ138—2010） 《地热资源地质勘查规范》（GB11615—89） 其它国家有关规定及规范 三．方案设计技术原则 (一)设计指导思想
青岛科创新能源科技有限公司 海水源热泵供热系统简介 海水养殖目前在渔业领域中占据着很大的一部分，对于海水养殖的收获成果，水温的控制占据着十分重要的位置，适宜物种生存的温度会增加养殖户的收入。针对水温过低会致使海产品生长缓慢甚至死亡的现象，需要对养殖池中的水温进行控制。目前水产养殖冬季加温或保温的传统措施主要有：电热棒加热，锅炉加热（燃油、煤、柴等）、搭建塑料大棚保温等。这些传统的加热方式不但效率低，而且会造成环境污染以及浪费，并且运行成本也比较高。而近几年随着热泵技术的快速发展，利用水源热泵技术采暖空调变得普及起来，因此实施应用海水源热泵供热系统为养殖池供热提供了新的途径。在水产养殖的应用中，海水源热泵系统并不是直接给养殖用水加热。而是利用热泵技术从海水中提取低温热量供热，实现海水热能资源化。通过热泵的运转，以消耗25%左右的电能，从该温度的海水中提取75%的热量，可得到100%的供热量，进而加热系统内部的末端水的温度，变热后的末端水，经过铺设在养殖池中的换热器用热传递的原理使养殖水体慢慢升温，从而达到保持水温的目的。海水源热泵供热系统属于当前国家重点鼓励和扶持的海洋新能源和高效节能减排、环保领域。 项目背景及公司简介
海水源热泵技术的开发为利用可再生能源提供了强有力的手段，从而满足了节约能源和环境保护的要求。由于海水的质量热容大，传热性能好，因此沿海地区拥有大量海水的地方，海水是理想的冷热源，而且与传统的加热方式相比，设计安装良好的海水源热泵具有明显的优势。但由于海水源热泵系统属于新兴产业，虽然从事本行业的相关企业众多，但这些企业又大多没有自主知识产权和工程技术经验，造成大量海水源热泵供热工程项目出现一系列问题，包括运行效果不好、运行成本过高、不节能、甚至以失败告终等。而科创公司的技术团队是我国较早从事海水源热泵系统研究与应用的研发队伍，有一批教授、研究员、博士等组成的高层次研究团队，具有丰富的研究开发和工程实施经验（其中，西德博士1名，省部级突贡专家1名），同时联合哈尔滨工业大学、青岛大学、哈尔滨机械研究所等，具备高能力、高水平的人员背景和产学研支撑条件。先后开发了近50项相关专利技术与设备，并进行了投产转化，建设了我国大型热泵供热系统示范工程50余项，累计建筑面积达千万平方米以上，承担了十二五科技支撑、科技惠民等大量的国家、省部级科研项目，并获得了省部级技术发明一等奖、专利奖等。公司还承担建设了山东省低值能源供热工程技术研究中心、青岛市热泵供热工程技术研究中心以及青岛市余热利用与热泵专家工作站等平台的建设。工作原理 相对其他热泵系统而言，海水水质条件极其恶劣，利用过程中又
１工程概况 该工程位于青岛发电厂内，建筑共２层，一层为职工食 堂，二层为工会办公楼，层高均为４．５ｍ，建筑面积２４００ｍ２，空调总面积为１８７１．５ｍ２（不计算浴室面积）。此热泵空调系 统同时供应洗澡热水，按１００ｍ２ ／ｄ计。 一层为职工食堂，分就餐区和厨房灶间两部分，２４ｈ正常营业。厨房灶间由于有蒸汽锅等散热量较大的设施、设 备，冬季白天温度大约在２６!￣２８!，需要制冷运行；晚上需要制热运行。二层为工会办公室、歌舞厅、健身活动室以及会议室，各自冷热温度需求不同，使用时间分散且不固定。 ２空调设计参数 ２．１室内空气设计参数 室内空气设计参数按照采暖通风与空调设计规范选 取，其参数见表１。 表１室内空气设计参数表 ２．２海水设计温度 青岛沿海海水温度水下５ｍ处，冬夏海水温度变化不 大，因此本设计海水温度按照最低水位水下５ｍ计算，其数 值夏季（７月"９月）２５．２!；冬季（１２月）６．３９!，冬季（１月"２月） ３．７４!。２．３空调负荷 １）夏季冷负荷：!Ｌ＝２３１．５ｋＷ；冬季热负荷：!Ｒ＝１８７．２ｋＷ。２）浴室热负荷： !Ｒ＝２７３．５ｋＷ。３海水源热泵系统 ３．１海水处理 海水中含有一些生物活性和高含量的固体粒子（砂子、 有机物质等），含盐量也很高。这些颗粒可能会在表面形成沉淀物，结果会增加生物活性以及微生物腐蚀的可能性。为了避免这些，在海水引入口安装一个机械过滤器来过滤掉这些颗粒，还要通过杀死细菌的方法减少生物活性。 ３．２蒸发器 为了避免海水直接进入热泵机组，而对蒸发器产生腐蚀，该系统设计中我们引入了抗海水腐蚀的二级换热器，换热器采用钛板制作，其示意图如图１所示。 图１二级闭式循环换热器设计 ３．３海水管道设计 海水管道采用硬聚氯乙烯给水管材（Ｕ—ＰＶＣ），海面下管道在海底开槽挖沟安装，陆地上管道直埋敷设。 ４空调系统设计 为满足不同区域在同一时间对冷热的不同需求，该工程中在室内采用水—空气热泵机组，保证机组可以随时冷热切换，用“二管制”替代了“四管制”，从而节省了水管路的费用，而且方便运行管理。 每台热泵机组根据室内新风需求，在回风管道上引入适量的新风，新风入口装有电动调节阀，风阀的开启与关闭与热泵机组的风机连锁。 每台机组具有制冷、制热与通风功能，并且均配有室内控制器。过度季节，可根据实际需要制冷、制热或通风运行。 水系统为异程设计，每台水—— —空气机组进水管上装有过滤器，回水管上装有自动排气阀。每层水管路连接的第 二次网循环系统 蒸发器 二级闭式循环换热器 海水 ?￠ ?￠ ?￠ ?￠ ?￠ ?￠/? ?￠￡¤/(%) ?￠/? ?￠￡¤/?%? NC ?￠ 23~26 55~60 21~23 20~30 ? ?￠ 26~28 ? 21~23 ? ? ?￠￡ 24~26 40~50 20~22 20~30 33~35 ?￠￡ 25~27 40~50 18~20 20~30 34~36 工程建设与设计#$$%年第&期地源热泵专题 ［作者简介］祁俊山（１９７２"），男，山东陵县人，助理工程师，从事海水源热泵的研究与推广应用． 海水源热泵空调工程应用实例 祁俊山１，薛越霞２ （１．青岛新天地环境保护有限公司，山东青岛２６６００３； ２．青岛市环境监察支队，山东青岛２６６００３） ［摘要］通过目前国内建成的海水源热泵空调系统示范工程的实施，介绍海水源热泵空调系统工作原理、工程设计、运行参数、节能效益分析，为实施大型海水源热泵区域供热供冷提供理论和实践样板。 ［关键词］海水源热泵；示范工程；系统设计；节能环保 ［中图分类号］ＴＵ８３３．＋３［文献标识码］Ａ［文章编号］１００７－９４６７（２００５） ０９－００１２－０２’#
水源热泵与地源热泵优缺点的比较 一、水源热泵深井技术介绍 1、水源热泵原理 地下水是一个巨大的天然资源，其热惰性极大，全年的温度波动很小，一般说来，埋藏于地表20M以下的浅表层地下水可常年维持在该地区年平均温度左右，是理想的天然冷热源。水源热泵系统正是利用地下水的特性而工作的一种新型节能空调。在水源热泵的水井系统中，水源热泵一般成井深度为50米到300米，因为此部分地下水主要由地表水补给，且不适宜饮用，故用于水源热泵中央空调是极佳选择水源中央空调系统的是由末端（室内空气处理末端等）系统，水源中央空调主机（又称为水源热泵）系统和水源水系统三部分组成。 为用户供热时，水源中央空调系统从水源中中提取低品位热能，通过电能驱动的水源中央空调主机（热泵）“泵”送到高温热源，以满足用户供热需求。为用户供冷时，水源中央空调将用户室内的余热通过水源中央空调主机（制冷）转移到水源中，以满足用户制冷需求。 1.1系统原理图：制热工况为例（制冷工况可通过阀门切换来实现，即使水源水进冷凝器，蒸发器的冷冻循环水接用户系统），系统原理见下图：
分类：水源热泵根据对水源的利用方式的不同，可以分为闭式系统和开式系统两种。 闭式系统是指在水侧为一组闭式循环的换热套管，该组套管一般水平或垂直埋于地下或湖水海水中，通过与土壤或海水换热来实现能量转移。 开式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，由回灌井群回地下。． 水源热泵原理图：
深井回灌开式环路
地下水平式封闭环路 2.水源热泵优点 2.1高效节能 水源热泵是目前空调系统中能效比(COP值)最高的制冷、制热方式，。4~6，实际运行为7理论计算可达到． 水源热泵机组可利用的水体温度冬季为12~22℃，水体温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季水体温度为18~35℃，水体温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温
江水源热泵的应用与研究现状 1前言 江水具有很好的宏观热能特征，将其作为热泵冷热源为建筑物供暖供冷前景巨大，在国内引起了广泛关注，目前也有一些应用案例。相比各类空气源热泵，江水源热泵能够获得更高的能效，并能缓解城市热岛效应。 长江流域处于夏热冬冷地区[1]，冬夏季空调负荷较大。随着经济的增长、人民生活水平的提高，空调系统必将普及，空调负荷必将大幅增长。水源热泵机组在冬季采集来自湖水、河水、地下水及地热尾水，甚至工业废水污水中的低品位热能供给室内取暖；在夏季则把室内的热量取山，释放到水中，制取冷水达到夏季空调供冷的目的。江水源热泵利用长江水作为系统的冷热源，效率高，且不需冷却塔和锅炉等设备，机房占用面积小，不向大气排放污染物及热量，改善室内环境及城市环境。充分利用长江水资源不仪能够人幅度降低冬夏季空调能耗，而且降低电网及燃气的供应尖峰，达到高效、节能、环保的目的。本文还综述了该领域目前的应用与研究现状。 2对江水作为冷热源的分析 由于江河水年四季温度变化较小，水量丰富稳定，是水源热泵良好的低位能源。长江、嘉陵江流经整个重庆主城区，常年年均水流量长江为8500m3／s，嘉陵江为2430m3／s，两江合流后为10930m3／s；冬(12-2月)夏(6-9月)季平均江水温度(水下0．5m处)，冬季12．8℃，夏季23．5℃；冬夏季平均含砂量，夏季745mg／l，冬季30．6mg／l；嘉陵江夏季504mg／l，冬季5．34mg／l。 以嘉陵江冬季江水温度和大气温度的测量分析结果为例，见表1，得出冬季嘉陵江水温分布稳定，平均在9．2～13．1℃之间，且变化非常平稳，没有大的波动，最冷月平均水温8．8℃；而空气温度则存在较大的波动，月平均气温波动范围虽不大，在8．6～12．8℃，但日平均温度波动频繁，最低只有6．6℃，最高达17．7℃，分布极不稳定。通过测量得知，冬季水温沿深度方向呈递增的趋势，经分析，水面以下2～3m处水温已很接近。因此，江水用作空调冷热源在温度和稳定性方面都较空气有明显的优势。
中文词条名：海水源热泵系统的设计原则 英文词条名： 1. 应进行全年动态冷、热负荷计算，分析冷、热负荷随时间的分布规律。 2. 海水设计温度应根据近30年取水点区域的统计资料选取。 3.热泵机组空调水侧供热工况的设计出水温度不宜高于60℃，温差宜取为10℃。 4. 海水进、出换热器或热泵机组的温差不宜超过7℃。 5. 海水取水口设计：取水口的位置应考虑退潮、船只航行等影响因素；取水口应置于海面以下2～4M，且距海底的高度不宜小于2.5M，以避免吸人海底杂物。 取水口处应设置拦污条格栅以及杀菌、防生物附着装置，取水口的最大允许流速宜小于0.2M/S。 6. 海水换热器应选用板式，材质为钛或海军铜，换热器应具备可拆卸性。 7. 海水泵材质应具有耐海水腐蚀和抗污损能力，如潜水泵宜采用不锈钢材质，循环泵可以采用牺牲阳极保护法等。 8. 海水管道的材质：管径小于等于600MM时，宜采用高密度聚乙烯塑料管；管径大于600MM时，可采用混凝土管道或钢管，并应考虑防腐措施，如采取内刷防腐、祛生物附着涂料和阴极保护相结合的防腐措施。 9. 祛藻、防腐。 海水输配管道及与海水接触的设备应采取防止海洋生物附着的措施，如海水电解杀菌祛藻、加氯祛藻、加药祛藻等。 靠近海边设置的热泵站房内的外表面接触大气的设备、管道及金属结构应采取适合海滨空气特征的防腐措施。通常为涂刷环氧类防腐涂料，如环氧富锌、防锈环氧云铁、环氧沥青等。 添加防冻剂的换热介质涉及的管道及阀件，其与介质直接接触部位材质均不应含有金属锌。 10. 换热介质中添加的防冻剂，应考虑对管道、设备的腐蚀性、化学稳定性、物理特性以及毒性等因素，建议采用工业抑制型乙烯乙二醇；添加防冻剂的换热介质冰点温度，宜比设计最低温度低3～5℃。
水源热泵冷水机组的特点及原理 水源热泵冷水机组凭借经济实用、环保、应用范围广等各方面优点，在生活中被广泛使用着。很多地区都将该系统运用在了建筑的配套设施之中，它符合可再生能源技术要求，响应了可持续发展的战略理念。小编现在为大家介绍下什么是水源热泵冷水机组？它与空调有什么区别？ 一、什么是水源热泵冷水机组 “水源热泵”型冷水机组又称为冷暖型冷水机组，冷暖型机组可在夏季向空调系统提供冷冻水源。而在冬季可向空调系统提供空调热水水源，或直接向室内提供冷风和热风。冷水机组的热泵工作原理是利用冷水机组的蒸发器从环境中取热，经过压缩机所消耗的功(电能)起到补偿作用，冷水机组的冷凝器则向用户排热，制出所需要的热水。 二、水源热泵冷水机组与空调之间的区别 传统设计的空调系统中较多采用的是冷水机供冷、锅炉供热的方式，或者采用溴化锂机组同时提供冷水和热水。利用锅炉作为热源，存在着环境污染和运行费用高的问题，降低能源消耗;而冷水机组以热泵方式运行来供热和提供热水，使得不仅采用电力这种清洁能源，而且提高了冷水机组的综合能效比，降低了能耗。 地球表面浅层水源(一般在1000 米以内)，如地下水、地表的河流、湖泊和海洋，吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量，并且水源的温度一般都十分稳定。水源热泵技术的工作原理就是:通过输入少量高品位能源(如电能)，实现低温位热能向高温位转移。水体分别作为冬季热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在夏季将建筑物中的热量"取"出来，释放到水体中去，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，以达到夏季给建筑物室内制冷的目的;而冬季，则是通过水源热泵机组，从水源中"提取"热能，送到建筑物中采暖。 水源热泵是目前空调系统中能效比(COP值)最高的制冷、制热方式，理论计算可达到7，实际运行为4~6。 水源热泵机组可利用的水体温度冬季为12~22℃，水体温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季水体温度为18~35℃，水体温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，从而提高机组运行效率。水源热泵消耗1kW.h的电量，用户可以得到4.3~5.0kW.h的热量或5.4~6.2kW.h的冷量。与空气源热泵相比，其运行效率要高出 20~60%，运行费用仅为普通中央空调的40~60%。
地源热泵工程实例 土壤源热泵系统的设计法 摘要：本文主要介绍了土壤源热泵系统的设计法和步骤，重点论述了地下热交换器的设计过程。并举例加以说明。 关键词：土壤源热泵热交换器设计 The Design Ways of Ground-coupled Heat Pump System By Hu Jianping☆ Abstract: In this paper the design ways and steps of ground-coupled heat pump system have been introduced. The design of the underground heat exchanger has been discussed in details, and an example has been taken to illustrate the process of the design. Keywords: Ground-coupled heat pump Heat exchanger Design ☆Shanghai University of Engineering Science，China 0 引言 随着我国建筑业持续发展，对建筑节能的要求越来越高，而供热系统和空调系统是建筑能耗的主要组成部分，因此，设法减小这两部分能耗意义非常显著。地源热泵供热空调系统是一种使用可再生能源的高效节能、环保型的系统[1]。冬季通过吸收大地的能量，包括土壤、井水、湖泊等天然能源，向建筑物供热；
夏季向大地释放热量，给建筑物供冷。相应地，地源热泵系统分土壤源热泵系统、地下水热泵系统和地表水热泵系统3种形式。 土壤源热泵系统的核心是土壤耦合地热交换器。 地下水热泵系统分为开式、闭式两种：开式是将地下水直接供到热泵机组，再将井水回灌到地下；闭式是将地下水连接到板式换热器，需要二次换热。 地表水热泵系统与土壤源热泵系统相似，用潜在水下并联的塑料管组成的地下水热交换器替代土壤热交换器。 虽然采用地下水、地表水的热泵系统的换热性能好，能耗低，性能系数高于土壤源热泵，但由于地下水、地表水并非到处可得，且水质也不一定能满足要求，所以其使用围受到一定限制。国外（如美国、欧洲）主要研究和应用的地源热泵系统以及我国理论研究和实验研究的重点均是土壤源热泵系统。目前缺乏系统设计数据以及较具体的设计指导，本文进行了初步探讨，以供参考。 1 土壤源热泵系统设计的主要步骤 （1）建筑物冷热负荷及冬夏季地下换热量计算 建筑物冷热负荷计算与常规空调系统冷热负荷计算法相同，可参考有关空调