地源热泵的研究与应用
重庆大学 李保群 康侍民 段凯
摘 要：本文介绍了地源热泵的工作原理和基本类型; 比较了地源热泵与普通空调系统的特点,得出地源热泵在技术上和经济上具有明显优势的结论。介绍了地源热泵技术在工程中的应用，分析了地源热泵在中国的发展前景。关键词：地源热泵 应用 展望
Abstract:The development of ground-source heat pump ( GSHP) at home and abroad is briefly introduced. The working principle and fundamental types are discussed here. With the comparison between the GSHP and common airconditioner, the apparent advantages in technology and economics for the GSHP are presented. The development of ground-source heat pump’s application in engineering were introduced. Good prospect of development and utilization of ground-source heat pump technology in China was brought forword. Keywords: ground-source heat pump, application, prospect。
1 热泵
1．1 热泵就是通过制冷循环使热量从温度低的介质流向温度高的介质的装置。根据供热时所采用的低品位热源分类，热泵可分为：空气源热泵、水源热泵和地源热泵。其中，地源热泵包括地下水源热泵和地下土壤源热泵。
地源热泵技术是利用地下的土壤、地表水、地下水温相对稳定的特性，通过消耗电能，在冬天把低位热源中的热量转移到需要供热或加温的地方，在夏天还可以将室内的余热转移到低位热源中，达到降温或制冷的目的。地源热泵不需要人工的冷热源，可以取代锅炉或市政管网等传统的供暖方式和中央空调系统。冬季它代替锅炉从土壤、地下水或者地表水中取热，向建筑物供暖；夏季它向土壤、地下水或者地表水放热，达到给建筑物降温的目的。同时，它还可供应生活用水，可谓一举三得，是一种有效利用能源的方式。
地源热泵（Ground Source Heat Pumps ,GSHP）系统包括三种不同的系统：以利用土壤作为冷热源的土壤源热泵，又称为地下耦合热泵系统（ Ground-coupled heat pump systems）或者地下热交换器热泵系统（Ground heat exchanger）；以利用地下水为冷热源的地下水热泵系统（ Ground water heat pumps）；以利用地表水为冷热源的地表水热泵系统（ Surface-water heat pumps）。
1．2 土壤源热泵[1]
以土壤为热源或冷源的地源热泵（GCHP）
图1地源热泵系统示意图
原理见图1（1），是由一组水平或垂直埋于地下的高强度塑料管 ( 也称地热换热器 ) 和热泵机组构成，水或防冻剂溶液通过闭式环路进行循环。夏季循环液将室内热量释放给地下岩土层，同时蓄存热量以备冬用，冬季将岩土层的热量提取出来释放给室内空气，整个大地作为一个蓄热体。在地表以下一定深度，岩土的温度基本恒定，它不受大气环境温度的影响，因此这种地源热泵系统的效率比空气源热泵的效率要高，又不受地下水资源的限制，它在欧、美等国得到了广泛的应用。
土壤源热泵的地热换热器分为水平埋管和竖直埋管。垂直埋管系统占地面积小,水系统耗电小,但钻井费用高，在竖直埋管换热器中，目前应用最为广泛的是单 U型管，埋深大约在 30～150m。水平埋管安装费用低,换热器的寿命较长，但占地面积大,水系统耗电大，。这种换热器通常设置在 1～2m 深的地沟内。
选择哪种埋管方式，主要取决于场地大小、当地岩土类型及挖掘成本。如果场地足够大且无坚硬岩石，则水平式较经济。当场地面积有限时，宜采用竖直埋管方式。
1．3 地下水源热泵[1]
以地下水为热源的地源热泵（GWHP）原理见图1(2)。它有两种形式：一是开式系统，二是闭式系统。开式系统就是通过潜水泵将抽取的地下水直接送入热泵机组。这种形式的系统管路连接简单，初投资低，但由于地下水含杂质较多，当热泵机组采用板式换热器时，设备容易堵塞。另外，由于地下水所含的成分较复杂，易对管路及设备产生腐蚀和结垢，因此，在使用开式系统时，应采取相应的措施。闭式系统就是通过一个板式换热器将地下水和建筑物内的水系统隔绝开来。
2 性能特点
与普通空调系统相比，地源热泵具有下列优点：
2．1 以地球表面浅层地热资源作为冷热源，利用清洁的、近乎无限可再生的能源，符合可持续发展的战略要求。
2．2 在经济方面[2]
2．2．1 影响地源热泵使用经济性的因素很多,难以获得准确的结论,据世界环境保护组织在一份有关空调未来的报告中的结论:设计安装良好的地源热泵,可以节约30%～40%甚至更高的供热制冷空调的综合运行费用。
2．2．2 地源热泵系统还可以集采暖、空调制冷和提供生活热水于一身。一套热泵系统可以替换原有的供热锅炉、制冷空调和生活热水加热的三套装置或系统。从而也增加了经济性。
2．2．3 投资回收率常采用回收年限 ( PBP) 来表示。回收年限的定义为:
PBP=C F/[h(C B-C H)]
式中 C F——单位初投资费用,元/kW
C B——基本供热方式的单位供热价格,元/ ( kW.h)
C H——热泵单位热量价格,元/ ( kW.h)
h——每年运行小时数,h
设运行时间为每天6h,冬、夏两季各按3个月计算,电价为0.75元/ ( KWh ) ,地源热泵的单位初投资费为1200元/kW,热泵单位热量价格为0.58元/ ( kW. h) ，则PBP=6.5年。由此我们可以得出结论:地源热泵系统虽然由于室外部分比较复杂,初次投资高于普通空调系统,但普通空调的运行费用远远高于地源热泵系统,一般4～7年时间
就可以将增加的初次投资收回。普通空调寿命一般在15年左右,而地源热泵的地下换热器由于采用高强度惰性材料,埋地寿命至少50年 [3] 。因此,从使用寿命和运行费用来考虑地源热泵系统的经济性是高于普通空调系统的。
2．3 无需除霜。大地土壤温度一年四季相对保持恒定，冬季也能保持在 15℃ 以上，埋地换热器不会结霜，可节省因结霜、除霜而消耗的能量。
2．4 环境效益高，绿色空调。地源热泵装置没有燃烧，没有排烟，没有余热、余湿等废弃物，对环境无污染，属环保型的“绿色空调”。虽然也采用制冷剂，但其充灌量比常规的空调装置减少25%左右，而且该装置于出厂前就充灌制冷剂并整装密封好，制冷剂泄漏的几率大大减小。
2．5 系统简单，一机多用，节约设备用房，应用范围广。地源热泵可供暖、空调，还可用于生活热水供应系统，一套系统可替代锅炉加空调的两套系统，因此一机多用，节省了建筑空间及设备的初投资，机组紧凑，节省设备用房空间。由此而产生的经济效益相当可观。
3 工程应用
目前国内地源热泵的应用实例比较少，影响比较大的是中美合作在中国建设的三个地源热泵示范工程。中美两国政府合作在中国的北部、中部和南部建立三个地源热泵的示范工程。北部示范工程是中国食品发酵研究所综合办公楼及专家楼，中部示范工程是宁波雅戈尔工业城，南部示范工程是广州松田职业技术学院。
除了这些之外，还有其他的一些工程实例。其中比较有代表性的工程有：
重庆大学城市建设与环境工程学院参与的新疆米泉市小型办公楼和重庆大学 B区暖通实验楼两个房间采用了
土壤源热泵系统。其中，米泉市小型办公楼空调总面积 123㎡，冷量 10.4KW，热量 9.84KW，采用水平埋管土壤源热泵系统。暖通实验楼两个房间78㎡，采用 15 根埋深10m. 的浅埋套管换热器，还设有 2组埋深分别为 1m 和 2m 的水平埋管，埋管长度为 50m，运行效果良好[4]。
天津市梅江居住区一综合办公楼，建筑面积 2991㎡，建筑热负荷 147kw，建筑冷负荷 320kw。经过了冬季1 个月、夏季近3个月的实际运行，该地源热泵系统运行稳定可靠，总体效果上达到了预期的设计目标，冬季采暖房间的室内温度稳定在18℃以上，夏季空调房间的室内温度基本稳定在25℃左右，均达到设计温度的要求[5]。
山东建筑工程学院地源热泵研究所与烟台荏原空调设备有限公司合作推出地源热泵系统并成功地应用在该院
学术报告厅的中央空调系统中，空调总面积为 500㎡，冷量 110kw，采用垂直埋管土壤源热泵系统[6～8]。
4 地源热泵的前景展望
地源热泵系统由于运行费用较低，在欧美发达国家已有很多应用实例，目前较多应用在商业系统。我国见于文献的地源热泵的最早应用是在 1987 年，用于上海的一幢六层办公楼的制冷与供热。这个地源热泵系统是由美国设计制造、运抵上海后安装的[9]。
地源热泵系统作为一项新技术，目前已取得很大的发展，虽然有许多问题亟待解决，但应用前景非常广泛。我国由于国土辽阔，近地表低温地热资源十分丰富，加之人口众多，采暖和制冷工业的基础相对薄弱，将来需求量无可比拟，因而被国外学者认为是世界上直接利用地热潜力最大的国家。在未来的日子里，中国面临着巨大的能源和环保压力，中国的经济要保持较高速度的增长，同时又必须考虑环保和可持续发展问题，因此要求调整能源结构，提高能源利用效率。地源热泵空调技术以其节能、环保和可持续发展的突出优点，已成为空调供暖工程优先选择的方案之一。
参考文献
[1] 曲云霞，张林华，崔永张.地源热泵及其应用分析.可再生能源.2002，104（4）：7～9
[2] 张佩芳，袁寿其.地源热泵的特点及其在长江流域应用前景.流体机械. 2003，31（2）：50～53
[3] 肖益民，何雪冰，刘宪英.地源热泵空调系统的设计施工方法及应用实例[C].现代空调(3).北京：中国建筑
工业出版社，2001:101～105
[4] 王勇.地源热泵的技术经济分析[J].建筑热能通风空调,2001 (5) :12～13
[5] 赵军，张春雷，王健，等.地源热泵在实际工程中的应用与研究.[J]天津建设科技，2003(5):14～16
[6] 张群力，王晋.地源和地下水源热泵的研发现状及应用过程中的问题分析[J].流体机械，2003,31(5):50～54
[7] 颜爱斌.地源热泵应用的技术分析与思考[J].天津城市建设学院学报，2002,8(2):120～122
[8] 殷平.地源热泵在中国[C].现代空调(3).北京：中国建筑工业出版社，2001:1～8
[9] Fleming William S. Ground-source heat pump design and operation—experience within an Asian
country［J］. ASHRAE Transactions, 1998, 771-775.
东营市地源热泵应用情况调研报告 能源是支撑经济社会发展的重要物质基础，随着东营市经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，特别是黄河三角洲高效生态经济区和山东半岛蓝色经济区开发建设上升为国家战略后，东营市作为黄河三角洲的中心城市，城市开发建设步伐将进一步加快，城市规模将迅速膨胀，能源需求将会大大增加，能源供需矛盾日益突出，资源环境压力将进一步加大，在这种情况下，采用清洁的可再生能源成了最好的选择。地源热泵技术是利用土壤、地下水或地表水等浅层地能为低温热源进行供热制冷的新型能源利用技术，与使用煤、气、油等常规化石能源供热制冷方式相比，具有清洁、高效、节能的特点。 一、地源热泵系统的技术特点 地源热泵是一种利用含有大量能源的土壤（地下水）作为吸热或排热的热交换器，冬季从土壤中吸热，夏季向土壤中排热，全年基本实现能量平衡的技术。地源热泵技术具有冬夏两用、节能高效、节省空间、易于管理、运行费用低等优点，是国家在“十五”及“十一五”发展计划中明确要求推广的应用技术之一，也是建设部在建筑行业重点推广的可再生能源利用技术之一。 地源热泵技术的优点主要体现在以下几个方面： 1、高效节能。地源热泵比传统空调系统运行效率要高约30-50％；全年的运行费用要比热网集中供热或燃油燃气供热系统降低20-60％。其中满液式地源热泵机组的能效比高达1:6，比空气源热泵(家用立柜空调)的1:3高出一倍多。 2、绿色环保。地源热泵系统省去锅炉和锅炉房，全年仅采用电力这种清洁能源，彻底解决了锅炉造成的大气污染问题。由于提高了能源的利用效率，大大减少了由于建筑供热空调产生CO2的排放量。同时避免了地下水源热泵系统可能造成的对地下水的浪费和污染。它是一种清洁的可再生能源，具有极大的环境效益。 3、一机多用。地源热泵系统可供暖、制冷，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或系统。机组紧凑，节省建筑空间。 4、美化建筑。系统不需锅炉和冷却塔，也不需家用空调的窗机，令建筑和
1997年~2002年 ■ 1997年11月8日，原国家科委与美国能源部在北京签署了中美两国《关于地热能源生产与应用的合作协议书》，决定在我国开始推广美国土-气（水）型地源热泵技术。 ■ 1998年11月4日，“中美两国《能源效率和可再生能源技术的发展利用领域合作议定书》工作小组第一次工作会议”在美国举行，会议通过了《中美两国政府合作推广美国地源热泵技术工作计划书》，中美两国政府地源热泵合作项目正式启动。 ■ 2002年4月23日，中美在北京签署了《中美两国地源热泵资助项目协议书》，大大加快了中美两国政府地源热泵合作项目的进程。 ■ 2002年12月19日，国土资源部发布《关于进一步加强地热矿泉水资源管理的通知》（国土资发[2002]414号）。通知指出，地热资源是宝贵的矿产资源，是重要的清洁能源之一，各级国土资源行政主管部门对此要有足够的认识，要加大地热资源的勘查评价力度，加强地热资源的开发和保护，严格地热井审批、施工和年审程序，开展地热开发利用示范项目和地热水回灌等新技术的研究推广工作，实现地热资源的可持续利用。 2005年 ■ 2005年2月28日，国家主席胡锦涛颁布33号主席令：2006年1月1日《中华人民共和国可再生能源法》开始正式实施。地热能的开发与利用被明确列入新能源所鼓励发展的范围。 ■ 2005年11月29日，国家发展和改革委员会制订并颁布了《中华人民共和国可再生能源产业发展指导目录》，“地热发电、地热供暖、地源热泵供暖或空调、地下热能储存系统”被列入重点发展项目；“地热井专用钻探设备、地热井泵、水源热泵机组、地热能系统设计、优化和测评软件、水的热源利用”等被列为地热利用领域重点推荐选用的设备。 2006年 ■ 2006年5月30日，财政部发布实施了《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》（财建[2007]371号）。该办法明确提出，加强对可再生能源发展专项资金的管理，重点扶持燃料乙醇、生物柴油、太阳能、风能、地热能等的开发利用。其中第二章有关“扶持重点”第七条中提出“在建筑供热、采暖和制冷的可再生能源开发利用，重点支持太阳能、地热能等在建筑物中的推广应用。” ■ 2006年5月31日，由北京市发展和改革委员会、规划委、建委、市政管委、科
“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。 随着科技的进步，关于能源消耗和环境污染的法律制订越来越严格，地源热泵的发展迎来了它的另一次高潮。欧洲国家以瑞士、瑞典和奥地利等国家为代表，大力推广地源热泵供暖和制冷技术。政府采取了相应的补贴政策和保护政策，使得地源热泵生产和使用范围迅速扩大。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。 从地源热泵应用情况来看，北欧国家主要偏重于冬季采暖，而美国则注重冬夏联供。由于美国的气候条件与中国很相似，因此研究美国的地源热泵应用情况对我国地源热泵的发展有着借鉴意义。 2005年美国商务部和密苏里大学在北京成立的环境和能源技术联合办公室（ETO），将国际地源热泵协会在中国的工作纳入其计划之中。 国内地源热泵应用 地源热泵系统，是冬供热夏制冷的好东西。他山之石，可以攻玉，了解一下我国地源热泵的发展及现状，可为推广技术借鉴。 中国早在50年代，就曾在上海、天津等地尝试采用夏取冬灌的方式抽取地下水制冷。天津大学热能研究所吕灿仁教授在1965年研制成功国内第一台水冷式热泵空调机。1997年，中国科技部与美国能源部签署了中美能源效率及可再生能源合作议定书，其中一项就是地源热泵的发展战略。1998年，中美两国确定在我国北京（代表北部寒冷地带）、宁波（代表中部夏热冬冷地带）、广州（代表南部亚热带），合作建立三个地源热泵的示范工程。北部示范工程是北京食品发酵研究所综合办公楼及专家楼，中部示范工程是宁波雅戈尔工业城，南部示范工程是广州松田职业技术学院。在这三个示范工程项目中，两个为地下水源热泵系统，一个为复合式地下水源热泵系统。 土壤源热泵的发展主要是从1998年开始。国内数家大学建立了土壤源热泵实验台，且大多数进行了地下换热器与地面热泵设备的长期联合运行。土壤源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，其技术和设备均由美国提供，使用情况良好。目前，国内的清华大学、天津大学、重庆大学、天津商学院、山东建工学院、中国科学院广州能源研究所等多家大学和研究机构都在对水源热泵进行研究，其中清华大学经过多年在多工况水源热泵的研究已经形成产业化的成果。 我国地源热泵的开发利用起步较晚，20世纪90年代开始推广和研究地源热泵系统。主要用于建筑物冬季供暖和夏季制冷。从2000年以来，地源热泵的开发利用在全国得到普遍推广，每年以10－15％的速度增长。京津地区发展速度最快。据中国地质调查局的资料显示，至2005年末，浅层地温能应用面积约2000万平方米。2005年以来，中国水源热泵的应用明显加快，由于这项技术比较成熟，在中国将进入大规模推广应用阶段。 北京是我国地源热泵技术推广较好的城市，主要原因是近年来，北京市根据城市能源发
地源热泵空调系统使用手册 及 日常维护 湖南省第三建筑工程有限公司
目录 第一部分日常注意事项及维护步骤 (3) 一、技术分析 (3) （一）、地源热泵机组使用注意事项及日常维护 (4) 1、日常检查及保养周期 (4) 2、主机系统保养时常见故障和排除方法 (6) 3、地源热泵主机使用说明 (8) （二）、风机盘管的日常维护 (9) （三）、组合式空调机组的日常维护 (12) （四）、循环水泵的日常维护 (15) （五）、加湿器的日常维护 (16) 第二部分、空调运行记录表 (17) 1、地源热泵机组运行记录表 (17) 2、循环水泵运行记录表 (18) 3、系统运行启停时间记录表 (19) 4、风机盘管系统运行记录表 ......................... 错误！未定义书签。 5、新风机运行记录表 (20)
第一部分日常注意事项及维护步骤 一、技术分析 中央空调系统日常运行时、外部系统影响及使用质量等方面工作因素，其系统内部循环系统、传热系统、控制系统、运转部件、气密性元件等可能或多或少会发生一些偏差或改变。此时，使用时日常保养工作显得尤为重要，如系统不能得到及时的调整、清洗和处理，轻者可能造成设备或部件无法最佳工作，严重的将导致系统运行可靠性与使用寿命受到影响，并引起设备故障率与系统运行能耗的增加。 主要表现在以下几个方面： （一）：地源热泵机组使用注意事项及日常维护 （二）：风机盘管的日常维护 （三）：组合式空调机组的日常维护 （四）：循环水泵的日常维护 （五）：加湿器的日常维护
（一）、地源热泵机组使用注意事项及日常维护1、日常检查及保养周期 1.1、日常检查项目表
关于地源热泵技术的毕业论文开题报告 一、选题的依据及意义： 1．依据： 进入90年代后，我国的居住环境和工业生产环境都已广泛地应用 热水供应装置，热水供应装置已成为现代学校居住必备。90年代中期，由于大中城市电力供应紧张，供电部门开始重视需求管理及削峰填谷，热泵供热技术提到了议事日程。近年来，由于能源结构的变化，促进 了地源热泵供热机组的快速发展。 随着生产和科技的不断发展,人类对地源热泵供热技术也进行了一 系列的改进,同时也在积极研究环保、节能的地源热泵供热产品和技术,现在利用成熟的电子技术来进行综合的控制，并和太阳能结合更注意 能源的综合利用、节能、保护环境及趋向自然的舒适环境必然是今后 发展的主题。 2．意义： 地源热泵技术，是利用地下的土壤、地表水、地下水温相对稳定 的特性,，通过消耗电能，在冬天把低位热源中的热量转移到需要供热 或加温的地方，在夏天还可以将室内的余热转移到低位热源中,达到降 温或制冷的目的。地源热泵不需要人工的冷热源,可以取代锅炉或市政 管网等传统的供暖方式和中央空调系统。冬季它代替锅炉从土壤、地 下水或者地表水中取热,向建筑物供暖;夏季它可以代替普通空调向土壤、地下水或者地表水放热给建筑物制冷。同时,它还可供应生活用水，可谓一举三得，是一种有效地利用能源的方式。通常根据热泵的热源（heatsource）和热汇（heatsink）（冷源）的不同，主要分成三类：空气源热泵系统(air-sourceheatpump)ashp 水源热泵系统(water-sourceheatpump)wshp 地源热泵系统(ground-sourceheatpump)gshp 平时还有人把热泵系统按照一次和二次介质的不同，分别叫做： 空气---水热泵系统 水---空气热泵系统
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。
地源热泵在暖通空调中的应用分析 发表时间：2019-11-08T16:10:08.770Z 来源：《基层建设》2019年第22期作者：庄海锋[导读] 摘要：由于全球气候问题的不断加剧，导致空气质量遭到了严重的破坏，为人们的生活以及工作造成了严重的不良影响。所以，对于暖通空调便有了大量的需求。浙江长宁工贸有限公司浙江杭州 310003 摘要：由于全球气候问题的不断加剧，导致空气质量遭到了严重的破坏，为人们的生活以及工作造成了严重的不良影响。所以，对于暖通空调便有了大量的需求。本文主要内容为分析地源热泵技术与暖通空调的实用意义，探讨地源热泵在暖通空调中的有效运用，以期能够为暖通空调的进一步发展提供有力的帮助。 关键词：地源热泵；暖通空调；应用价值人们日常生活的水平在不断地提升，越来越追求高品质的生活，而暖通空调便是建筑行业当中基础且重要的设施，其不但可以提供给人们舒适轻松地居住条件，还能够在极大范围中减少能源出现的浪费现象，有助于人们运用新型清洁能源替代电能。地源热泵是进行暖通空调有效改革的一项技术，能够提升暖通空调在节能方面的性能。 一、地源热泵的特点（一）污染性较低就地源热泵本身的实际运用现状来看，因为地源热泵主要的利用电能运转，因此处于运行状态的时候，便能够在不使用其他能源的条件下运行，摆脱了燃烧等能源供应的传统生产形式，在一定程度上能够有效防止在工作过程当中产生一定的污染。地源热泵不仅具备节能环保的优势，与此同时，处于正常工作状态的时候，不会受到时间以及空间上的限制。就算是周围环境条件非常的恶劣，地源热泵同样可以应对自如，正常工作。例如处于极寒天气条件下的时候，地源热泵可以提供给相关设备机械充足稳定的能源。当处于炎热天气条件的时候，同样能够完成针对于地下能源的有效能源释放，从而确保地下温度始终处于可控的合理范围当中，防止工作由于外界各种变化因素变化产生一定程度上的不良影响。（二）具备可再生性地源热泵与传统意义上的开采能源形式相比，前者对清洁能源的相关开采技术更为依赖，倘若处于正常运行状态的时候，工作人员科学合理的调整以及控制地源热泵，如此便可以让技术和清洁能源之间高度融合，促使地源热泵具备可再生新型能源的优势[1]。简而言之，即当开发地源热泵技术的时候，运用太阳能等一系列的清洁能源当做地源热泵技术的能源基础，太阳能等一系列的新型清洁能源是取之不尽以及用之不竭的，不但可以确保地源热泵能够正常的实现能源的供给，同时还可以促进我国节能减排事业的进一步发展。（三）维护成本较低通过地源热泵的实际利用以及开发过程能够看出，倘若设备器械使用了地源热泵技术，那么就可以在一定程度上降低系统维护的投入成本。主要原因是地源热泵处于运行状态的时候具备超强耐久性，同时技术设备处于工作状态的时候，内部的各个元件之间有较少的相互摩擦运动，以上的种种因素在一定程度上减少了设备与设备的磨损，因此极大程度上增加了设备器械的使用寿命。一般而言，应用地源热泵的设备器械的主体是在地下的，这样就降低了设备和空气之间的接触概率，有效的防止空气内部水蒸气和其他气体造成的腐蚀问题。与此同时，应用地源热泵技术的设备中各个元件的组合更为紧密系统化，因此设备运行的时候，能够达到无人操作，这就降低了人员的投入，减少了成本的投入。（四）地源热泵技术具备可靠性以及稳定性优势当地源热泵应用系统处于运行状态的时候，对于系统的监管以及管理工作均由计算机应用系统完成，因此便可以在极大程度上保证地源热泵应用系统能够处于正常、安全、稳定的运行状态。此外，地源热泵的相关管理工作人员还可以利用地源热泵应用系统的主机实现远程控制以及监管作业，从而能够及时的找出系统工作时出现的各种问题，进而及时的采取有效措施将其全部有效解决[2]。与此同时，地源热泵应用系统处于运行状态的时候不会因为环境因素变化造成不良的影响，因此系统内热源温度是相对而言较为稳定的，能够有效地把温度控制于可控范围当中，而供热应用系统还有制冷应用系统同样可以处于可控的合理范围当中，因此，相比于传统型中央空调应用系统而言，地源热泵应用系统的稳定性以及可靠性都非常的优秀。 二、地源热泵技术在暖通空调中的应用（一）大地耦合热泵普遍而言，大地耦合热泵也叫做是土壤热交换器地源热泵，也就是把地表上的浅层土壤当做热汇、热源，于耦合性交换地热器产生的作用条件下，在预设地沟当中呈水平放置状态，或是用U型管的方式放置于竖井当中，而且是和水环路的保护系统之间连接的。相比于传统热泵，大地耦合热泵具备三大优势，第一：因为地下土壤的温度变化幅度较小，而并且地表中空气变化幅度同样有所衰减和延迟，因此对于热汇和热源有所帮助，如此便能够在极大程度上保证大地耦合热泵可以处于安全、稳定运行状态下；第二：用土壤当做是热汇和热源，那么就无需设计锅炉和冷却塔等装置，如此便能够降低对环境产生的不良影响；第三：大地耦合热泵可以和太阳能集热设备有机融合，于土壤放热和蓄热作用条件下，完成制冷与供热的高效性。当应用大地耦合热泵的时候，首先应当重视地下土壤的转换器种类的选择，就现阶段大地耦合热泵的使用情况而言，其主要包括水平型与垂直型，实际运用的时候技术人员应当按照建筑实际情况有效选择，一般而言，垂直型被广泛的应用[3]。与此同时，还应当重视地下的换热器所使用管材的选择。因为管材普遍在地下深埋，所以，考虑到系统需要稳定以及可靠运行，应当选取化学性能较好且耐腐蚀性较高的管材，同时管材还应当具备良好的韧度和强度。（二）地下水热泵地下水热泵也就是把地下水引入热泵系统的机组当中，高效地利用地下深井的实际水温多具备的稳定性优势，进而实现热量的有效交换。地下水热泵主要的特点是占地面积非常的小，并且实际使用的过程当中取得了显著的成就，如果设计过程科学合理，那么便不会产生各种故障问题，这样便在极大程度上减少了设备在维护时投入的成本，还有就是施工过程较为简单，相关技术同样非常的完善成熟。地下水热泵在的实际应用情况当中，当完成地下水的抽取作业的时候，首先应当完成相应的回灌操作，这样做的主要目的是防止相关作业对环境以及周围地理造成不良影响。（三）地表水热泵
地源热泵的研究与应用 重庆大学 李保群 康侍民 段凯 摘 要：本文介绍了地源热泵的工作原理和基本类型; 比较了地源热泵与普通空调系统的特点,得出地源热泵在技术上和经济上具有明显优势的结论。介绍了地源热泵技术在工程中的应用，分析了地源热泵在中国的发展前景。关键词：地源热泵 应用 展望 Abstract:The development of ground-source heat pump ( GSHP) at home and abroad is briefly introduced. The working principle and fundamental types are discussed here. With the comparison between the GSHP and common airconditioner, the apparent advantages in technology and economics for the GSHP are presented. The development of ground-source heat pump’s application in engineering were introduced. Good prospect of development and utilization of ground-source heat pump technology in China was brought forword. Keywords: ground-source heat pump, application, prospect。 1 热泵 1．1 热泵就是通过制冷循环使热量从温度低的介质流向温度高的介质的装置。根据供热时所采用的低品位热源分类，热泵可分为：空气源热泵、水源热泵和地源热泵。其中，地源热泵包括地下水源热泵和地下土壤源热泵。 地源热泵技术是利用地下的土壤、地表水、地下水温相对稳定的特性，通过消耗电能，在冬天把低位热源中的热量转移到需要供热或加温的地方，在夏天还可以将室内的余热转移到低位热源中，达到降温或制冷的目的。地源热泵不需要人工的冷热源，可以取代锅炉或市政管网等传统的供暖方式和中央空调系统。冬季它代替锅炉从土壤、地下水或者地表水中取热，向建筑物供暖；夏季它向土壤、地下水或者地表水放热，达到给建筑物降温的目的。同时，它还可供应生活用水，可谓一举三得，是一种有效利用能源的方式。 地源热泵（Ground Source Heat Pumps ,GSHP）系统包括三种不同的系统：以利用土壤作为冷热源的土壤源热泵，又称为地下耦合热泵系统（ Ground-coupled heat pump systems）或者地下热交换器热泵系统（Ground heat exchanger）；以利用地下水为冷热源的地下水热泵系统（ Ground water heat pumps）；以利用地表水为冷热源的地表水热泵系统（ Surface-water heat pumps）。 1．2 土壤源热泵[1]
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）
中国地源热泵应用情况 1、调查的基本情况 1.1、地源热泵技术介绍 地源热泵是一种先进的技术，它高效、节能、环保，有利于可持续发展。地源热泵技术利用地下的土壤、地表水、地下水温相对稳定的特性，通过消耗电能，在冬天把低位热源中的热量转移到需要供热或加温的地方，在夏天还可以将室内的余热转移到低位热源中，达到降温或制冷的目的。地源热泵不需要人工的冷热源，可以取代锅炉或市政管网等传统的供暖方式和中央空调系统。冬季它代替锅炉从土壤、地下水或者地表水中取热,向建筑物供暖；夏季它可以代替普通空调向土壤、地下水或者地表水放热给建筑物制冷。同时,它还可供应生活用水，是一种有效地利用能源的方式。 1.2、国内地源热泵应用情况调查目的 地源热泵技术热在国内持续升温,引起大家的普遍关注。《工程建设与设计》期刊因为多次组织地源热泵技术专题报道，受到广泛关注，编辑们常常接到读者来信、来电咨询有关应用情况，希望提供可靠数据。但是，由于这是一项新的技术，国内尚处在大量实践的阶段，相关的研究工作尚不系统、深入。因此，《工程建设与设计》编辑部联合部分科研机构一起组织了"国内地(水)源热泵应用情况调查"。以期为关注此技术发展的主管领导、科研单位、房地产开发商及设计人员提供详实、可靠的资料和有参考价值的典型工程，以推动地源热泵技术更广泛的应用和发展。 1.3、调查对象与方法 本次调查采用问卷调查形式进行，调查对象包括从事地源热泵产品生产、设计、施工的企业单位。本次调查所指地源热泵不仅包括以地埋管方式为代表的土壤源热泵，也包括利用地表水、地下水在内的水源热泵。 此次调查分为企业情况调查和典型工程项目调查两部分。企业情况调查主要针对企业规模、性质、实施工程分布等方面进行调查。由于工程项目众多，本次对于各企业实施项目中一些具有代表性质的工程项目进行调查。典型工程项目调查主要包括工程类型、规模、实施单位、选用机组、地质条件、运行维护费用等情况。
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
地源热泵系统应用存在问题及对策 为什么地源热泵在中国会有如此大的发展，分析其中的原因，有以下几点： 首先是由供热供冷的巨大需求决定的。中国960万平方公里的国土面积从北到南共有五个气候区，有五分之三的地区都需要冬季供暖，目前供暖在发达的长江流域是一个刚性需求，我们只能积极应对，且尽可能其发展速度控制在一个合理的范围内。 其次，我国气候带的多样性决定了地源热泵发展的多种形式，须根据不同气候带因地制宜采用不同形式的地源热泵。针对我国地源热泵发展情况，我总结了十六个字：技术先导，行业推进，政府引导，市场选择。 1. 技术先导。在中国大力推广热泵技术并不是盲目的。首先我们在技术上做了大量基础工作，逐渐建立技术体系、标准体系和人才队伍，有了这些基础的建立，才保证了可再生能源从项目示范顺利过渡到城市示范。 2. 行业推进。像全国地源热泵委员会主办的走进城市地源热泵技术高层论坛就属于一个行业推进会，建设行业、工程与地质行业等都在积极推动。 3. 政府引导。自2006年起，国家不断出台鼓励措施，政策上的支持至今已持续了五年。一个国家在五年内持续推广一项技术，这样的
举措在世界范围内也是具有影响力的，像中国这样大力推动地源热泵技术应用的国家并不多。前不久，亚太地区热泵交流会在日本召开，作为同行间的交流，我在国际会议上介绍了中国地源热泵发展的国家引导政策，其他国家的同行们都很羡慕。 4. 市场选择。在地源热泵技术的应用中，尽管政府的推广有很强的力度，有技术的先导，有行业的推进，但最终还是需要市场选择，没有市场而仅仅靠政府、专家、行业组织的力量是不够的，所以中国地源热泵的推广应用最终要由市场决定。 下面，我将就地源热泵推广中遇到阻力的原因进行分析。据IEA/HPP 报告指出，像美国、瑞典、德国以及日本在推广中存在的最大障碍是成本高。而投资成本就中国地源热泵发展而言却非最主要的矛盾。我们用初投资进行分析，以利用地壤源热泵为例：地源热泵项目近5年来的初投资成本并无太大变化，单位面积的投资成本基本还维持在300到400元。像这样的价格在国际上几乎是不可能的。在中国为什么会这样呢？分析原因，一是应用规模越做越大，规模效应已经出现。二是设备的效率提高了，过去遇到岩石层以后，打孔就非常困难了，但现在有了专门在岩石层中钻孔的机器，打起来很快。国内大部分企业一般不会用上百万的专用钻机，一些大企业即使有，通常也不会在大规模地使用，而是使用较便宜的三角钻机，它成本低，但带来的污染较高，这一点我们应该清醒地认识到，因此我们与国外总体水平相比，还存在一定差距。 接下来，再对地源热泵应用推广中的主要问题进行分析，希望能引
地埋管地源热泵系统的优点和应用限制 发布时间：2013/9/12 地埋管地源热泵系统的优点和应用限制 利用地源热泵技术可以为建筑物提供冷量和热量，达到降温和供暖的目的。它的效益表现在以下几个方面。 （1）地源热泵利用清洁的电能实现供热和空调，废除了污染严重的中小型燃煤锅 炉。在大型的火电厂中，由于便于采用先进技术，不但能源的利用率提高，而且可以做 到对有害气体进行严格集中处理，使SO2, NO X的排放量大大减少，有效改善城市中的大气环境。 （2）地源热泵利用的能量是地壳浅层（200m以内）蓄存的热量，是一种可再生 能源。夏季热泵将室内多余的热量释放给地下岩层蓄存起来，冬季再将其从地下抽取出来送到室内。这样，热泵进一步充分利用了地下岩土作为蓄热体，能量循环利用，是一种可持续发展的建筑供热空调新技术。 （3）机组效率高，节省运行费用。地下岩土的温度全年比较恒定，在夏季地下岩 土温度比室外环境空气温度低，因此是热泵很好的冷源。在冬季，地下岩土的温度远高 于室外大气温度，地源热泵的性能系数可高达4.0；也就是消耗1kWh的电能可以得到4kWh的供热量。采用地源热泵供暖的费用约为采用电锅炉供暖的1/3。与空气热源热泵及其它传统空调方式比较，地源热泵的效率要高20%～50%。 （4）传统的空调系统通常需分别设置冷源（制冷机）和热源（锅炉）。地源热泵 既可供冷，又可供暖，一机多用，节约设备用房。采用地源热泵供热和供冷，一套系统代替了原来的锅炉和空调两套系统，夏季也省去冷却塔；热泵机组同时还可提供家用热水。因此一机多用，节省了建筑空间及设备的初投资。 （5）有效地降低了电网在夏季和冬季因建筑空调和（南方）采暖的用电高峰负荷。（6）由于可以取消建筑空调系统的锅炉和冷却塔，有利于美化建筑的外观和环境。 地埋管地源热泵系统的效率比空气源热泵高，而且不受地下水和地表水资源的限制，只需占用一定的埋管区域，对环境无污染，充分利用可再生能源，因此是一项值得大力推广的新技术。应用地埋管地源热泵技术也有它的限制条件。主要是：
热泵技术及其应用的综述 热泵机组由于其具有节能、环保及冷暖联供等优点，目前在国内广泛应用。本次收集了在全国各类报刊杂志、年会资料集及论文集有关热泵技术及应用这方面的论文共207篇。在此作为一个专题研讨，供在座的各位教员和同学们参考。有关问题综述如下： 一、空气源热泵 空气源（风冷）热泵目前的产品主要是家用热泵空调器、商用单元式热泵空调机组和热泵冷热水机组。热泵空调器已占到家用空调器销量的40~50%，年产量为400余万台。热泵冷热水机组自90年代初开始，在夏热冬冷地区得到了广泛应用，据不完全统计，该地区部分城市中央空调冷热源采用热泵冷热水机组的已占到 20~30%，而且应用范围继续扩大并有向此移动的趋势。 1、关于空气源热泵能耗评价问题 为了评价和比较热泵机组与其它冷暖设备的能耗，大约有30篇论文涉及此问题。介绍了适用于热泵机组能耗分析的理论与软件，根据空调冷负荷、室外干球温度、热泵出水温度等参数，采用温频数法，求解热泵供冷全年能耗。在求解热泵冬季能耗时，除考虑空调
热负荷、热泵出水温度、室外干球温度外，还把室外相对湿度（即温湿频数）考虑到热泵供热性能中，软件经工程实例计算，与实际耗能量有较好的吻合，为能耗评价提供了一种方法。 2、风冷热泵机组的选用 目前设计选用风冷热泵冷热水机组，常根据计算得到的冷热负荷，考虑同时使用系数及冷（热）量损耗系数后，按机组铭牌标定值选择机组台数。由于空气源热泵机组的产冷（热）量随室外参数的改变而变化，这种选择方法可能造成机组选得过大，造成浪费；或者选得过小，使供冷（热）量不足，达不到使用要求。为此建议采用空调的逐时冷热负荷和热泵机组的供热供冷能力的逐时变化曲线对照选择，会得到比较满意的结果。 3、热泵机组冬季除霜 空气源热泵冬季供热运行时，最大的一个问题就是当室外气温较低时，室外侧换热器翅片表面会结霜，（需要采取除霜措施）。根据有关文献摘录，经二年的现场跟踪测试，其结果是除霜损失约占热泵总能耗损失的10.2%，而由于除霜控制方法问题，大约27%的除霜功能是在翅片表面结霜不严重，不需要除霜的情况下进入除霜循环的。目前常用的一些方法，或多或少都存在一些问题，如发生多
地源热泵技术简介 一、地源热泵描述 1、定义 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。 2、原理 1）地源热泵制冷原理 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，由水路循环将冷媒所携带的热量吸收，最终由水路循环转移至地下水或土壤里。在室内热量不断转移至地下的过程中，通过冷媒/空气热交换器，以13℃以下的冷风的形式为室内供冷。 2）地源热泵制热原理 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。由地下的水路循环吸收地下水或土壤里的热量，通过冷媒/水热交换器内冷媒的蒸发，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，以强制对流、自然对流或辐射的形式向室内供暖。 3、系统分类 1）水平式地源热泵 通过水平埋置于地表面2～4M以下的闭合换热系统，它与土壤进行冷热交换。此种系统适合于制冷供暖面积较小的建筑物，如别墅和小型单体楼。该系统初投资和施工难度相对较小，但占地面积较大。如图1 图1 2）垂直式地源热泵 通过垂直钻孔将闭合换热系统埋置在50M～400M深的岩土体与土壤进行冷热交换。此种系统适合于制冷供暖面积较大的建筑物，周围有一定的空地，如别墅和写字楼等。该系统初投资较高，施工难度相对较大，但占地面积较小。如图2 图2
地源热泵的应用范围 高温热回收型地源热泵空调机组作为一种高效、环保、节能的供热制冷设备，可以应用于多种采暖空调和热水供应系统，并可以和其它新能源技术有机结合，提高综合利用效率。目前，高温地源热泵在工程中的实际应用主要有如下几种途径： (1)燃煤或燃油(气)锅炉改造工程。直接替代供热锅炉，具有占地少，工程量小，环保，安全，运行费用低等优势，可以直接连接散热器采暖系统而不需要改造末端系统，虽然一次投资高于普通供热锅炉，但因其运行费用仅相当于燃煤锅炉1/3，其增加的投资可以在3-5 年内收回； (2)建筑采暖、空调和卫生热水三联供。卫生热水供水温度60℃以上，特别是在夏季，制冷的同时回收空调余热免费提供卫生热水，经济效益显著； (3)低温地热和地热尾水利用。对于许多温度在50℃以下的地热资源，直接利用效益不佳，可以采用高温地源热泵，以其作为热源，向采暖系统供热或提供生活热水。对于50℃以上的地热资源，一般地热水在经过采暖系统或生活热水系统后直接排放或回灌，地热尾水的温度在40℃左右，可以利用高温地源热泵回收地热尾水中的热量向系统供热，使地热尾水排放温度降底到10℃左右，大大提高地热资源的利用率，使一眼地热井产生两眼井的效益。 (4)与太阳能供热系统的结合。目前太阳能越来越多的应用到建筑热水供应和空调采暖系统之中，但是因为太阳能资源的不稳定性，基本上需要常规能源作为辅助，如采用电锅炉、染油(气)锅炉辅助加热。将高温地源热泵与太阳能结合用于建筑热水供应和采暖系统，一方面可以节省大量的能源费用，减少对环境的污染，另一方面，对太阳能热水的温度要求降低，在满足用户供热温度的同时极大的提高了太阳能集热器的吸热效率，减少集热器的投资。 2、高温地源热泵技术的发展 随着各科研单位对地源热泵研究力度的深入和大量新技术的不断涌现，高温地源热泵技术将不断发展，其运行效率、出水温度、应用范围将会不断的改进，满足各种方面的空调供热需求。相信在不久的将来，在地源热泵市场上将会有越来越多的产品供供热空调设计师和用户选择。
关于地源热泵技术在暖通空调中的应用 发表时间：2018-02-26T10:42:10.113Z 来源：《基层建设》2017年第33期作者：袁鹏程 [导读] 摘要：地源热泵技术是一种利用浅层地热能源实现制冷和供暖的高效节能空调装置。 山东天元安装工程有限公司山东临沂 276000 摘要：地源热泵技术是一种利用浅层地热能源实现制冷和供暖的高效节能空调装置。本文主要概述了地源热泵技术，并探讨了地源热泵技术在暖通空调中的应用。 关键词：地源热泵；暖通；空调；应用 前言： 社会经济的发展推动了人们物质生活的快速发展，人们在生活品质方面的要求也日渐提高，在暖通空调方面的需求也不断增加，并对其安全性和经济性提出了更高的要求。地源热泵技术是一种最近发展起来的空调供暖方式，具有明显的节能环保特点，在国际上得到了普遍的运用。 一、地源热泵技术概述 地源热泵技术就是将地热当成热泵装置的热汇或热源，最终实现建筑物的采暖和制冷。它主要是以输入少量高品位能源的形式，完成低温热源到高温热源的热量转移。在冬季和夏季，可以将地热能当成高温热源和低温热源，在寒冷的冬季就可以将地热调出来取暖或用来作为热水供应的主要能源。而夏季，则通过把室内热量释放到地层中实现热量转移。此技术具有很多独特的优点：首先，能实现节能减排的作用。地源热泵技术主要是利用地下浅层地热资源，因此，无需耗费较多的能源就能维持地源热泵空调系统的正常运转，实现节能降耗。又因为没有使用其他能源，便不会释放温室气体，避免了环境污染的问题。其次，经济高效。地埋管地源热泵技术无需进行燃烧操作，所需的能源不多，却能提高空调40%的效率，降低能源消耗和成本花费，实现整个系统的高效运作。再次，可再生利用。本技术所使用的是地热资源，而这种能源是对太阳能的一种转变利用，而太阳能则是一种可再生能源，因此，可再生利用。最后，还有环保长效的特点。地源热泵技术在使用时没有燃烧，是相当环保的，不会面临废弃物排放等环境污染问题。 二、地源热泵技术在暖通空调中的应用 2.1 大地耦合热泵 大地耦合热泵主要是将地表浅层土壤作为热量的来源，跟以前的空气热泵技术（ASHP）比较，具有明显优势：地下土壤的温度比较恒定，又因为土壤可以延缓地表空气温度的变化，所以，大地耦合热泵更适合做热泵装置的热源，还能实现系统的高效运行；此技术将土壤当成了热源，以土壤替代了传统空调中的冷却塔，最终有效减少了空气污染和热污染。 但是在使用大地耦合热泵时，必须注意土壤的传热性能较差，传热面积较大，且埋设时需要花费较多的成本，当出现故障时不便开展检修。所以，在具体使用时，必须全面考虑利弊。 （1）直接式与间接式大地耦合热泵 从蒸发器与大地换热形式的不同，大地耦合主要可以分成直接式和间接式两种形式。间接式主要是将盐水溶液或栽冷剂作为蒸发器和热源之间的热量传递媒介使用，跟直接式相比，可以节省制冷剂的冲灌量、让热泵系统更加灵活，能大大的减少工程量。但是也存在一些局限性，会加大初投资，并造成额外降温。而在直接式中，蒸发器盘管被埋到了地下，可以减少较多的投资，适合用在家庭热泵系统中。在安装直接蒸发系统时，要注意：使用1～2根并列的90m长的3/4钢管当成两缸或者三缸压缩机的地下盘管，以便地下抽热比普通的间接式系统高。 （2）水平式和垂直式大地耦合热泵 水平热交换管的地下盘管的主要材料是聚乙烯硬塑料管，一般是水平地敷设在土壤中。此技术中的管子敷设深度与塑料管侧间距是必须重视的参数。吸热地面要跟采暖建筑物靠近，土壤面积的大小要根据土质、含水量与此位置的太阳照射时间来定。塑料管之间的距离越小，则利用效率越高，但热交换管量更多，所需费用也更多，所以，必须进行技术经济性考虑。土壤中的管群铺设最好分成好几组，要将单根管长控制在100m以内，否则会消耗较多的泵功率。 热泵工质往往使用盐水溶液，因为这种溶液即便是在零下l5℃也不会冻结，低温的盐水溶液由土壤吸收热量，再传给热泵装置的蒸发器，再经过热泵环节，由冷凝器供给热分配系统。再者，水平热交换管的敷设方法还有回流式和串流式等，后者的供液与回流管之间不存在热交换，有利于换热，具体使用哪种方式应该根据实际的土质与地形来定。垂直热交换管就是其导管垂直安装在土壤中。导管由内外两根管子组成。外管的下端封闭，内管敞开，直径较小。在径向间距相同的情况下插在外管中。导管深度可达100m，并随地质、水文条件而变化。在载热剂向上流动的过程中就吸取了仅靠导管四周的土壤热量。 总之，大地耦合热泵的热交换效果与砂土类型、含湿量、成分、密度和是否均匀紧贴换热面有关，而管材、沙土及地下水会直接影响传热和使用寿命。 （3）大地耦合热泵有待解决的技术问题 大地耦合热泵主要用地下埋管换热器来吸取土壤的热源，所以，换热器的热源会受到本区域气候和土壤因素的影响。土壤温度的分布，不但影响着地下埋管的总传热系数，而且影响着大地耦合热泵的使用效率，因此，要针对不同区域的土壤条件使用不同的布置形式与埋管深度，以便取得较好的传热效果。 2.2 地下水热泵 地下水热泵是地源热泵技术中使用最为广泛的一种，尤其常以地下深井水为热汇或热源实现供热制冷。因为地下深井水常是在深地层中，又因蓄热与隔热作用的影响，其水温不会因为季节的变化而发生很大的变化，深水井的水温的稳定性更高，对热泵的运行相当有利。虽然整个水井系统布局紧凑，占地面积小，但是却能够抽取与回灌许多地下水。如果地下水热泵循环设计的好，所需的维护费用就非常低。而且在地下水回灌到蓄水层之后，其实际地层的含水量仍不变，不会产生地面沉降等问题，运用技术较为成熟。 2.3 地表水热泵 地表水热泵技术就是将河流、池塘和湖泊等地表水作为热源，以供建筑物暖通空调使用的一种热泵技术。相比于温度恒定的地下水，地表水在温度上变化较大，因此，在在外界温度较低的冬季，要保证足够的供暖热量，需要安装出热泵外的第二套热产生装置，即双联热