地源热泵简介
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地源热泵的概念地源热泵是一种利用地热能实现供暖、制冷和热水供应的环境友好型设备。
它利用地下地热能源,通过地源热泵系统将地下的热能提取到地面上,然后将低温热能转化为高温热能,为建筑物内的供暖、制冷和热水提供能源。
地源热泵系统由地热换热器、热泵主机、水泵、蓄水池等组成。
地热换热器一般埋设在地下1.5-2米深的地下,换热器外部通过与地下热交换的方式将地下的低温热能传递给热泵主机。
热泵主机中的制冷剂在蒸发器中蒸发,吸收地下的低温热能并将其转化为制冷介质的低温低压气体。
这些低温低压气体通过压缩机被压缩成高温高压气体,然后通过换热器将其释放出去。
高温高压气体在冷凝器中冷凝成高温高压液体,并释放出高温热量。
这热量被传递到建筑物内的供暖系统或热水系统中,并为室内提供热量。
压力调节器将高温高压液体的压力调节到适当的值,并通过膨胀阀降低其温度和压力,以便重新进入蒸发器。
地源热泵系统的使用具有多种优点。
首先,它具有高效节能的特点。
地热能源在地下循环利用,不会消耗和浪费能源。
其次,地源热泵系统的运行成本相对较低。
虽然初始投资较高,但是由于其高效的能源利用率,长期来看,其运行成本是较低的。
再次,地源热泵系统具有环境友好的特点。
它不使用燃料燃烧,不产生废气和废渣,减少了对环境的污染。
此外,地源热泵系统还可以实现冷暖两用,既可以供暖,也可以制冷,满足不同季节的需求。
最后,地源热泵系统使用寿命较长,可达20-30年。
然而,地源热泵系统也存在一些挑战和限制。
首先,地源热泵系统的安装需要占用一定的土地面积。
其次,地下换热器的安装需要进行地下工作,需要考虑到地下管道的布置和地下结构的支撑。
再次,地热反射率和土壤导热性对系统的整体效率有一定的影响,不同地区的地热资源差异也会导致地源热泵系统的效果不同。
此外,地源热泵系统在寒冷地区需要考虑冬季地下热交换器的结冰问题。
地源热泵作为一种环保、高效的能源利用方式,具有广阔的应用前景。
它可以在住宅、商业建筑、学校、医院等各类建筑物中应用。
地源热泵知识全解一,什么是地源热泵地源热泵是一种利用浅层地热资源(也称地能,包括地下水、土壤或地表水等)的既可供热又可制冷的高效节能空调设备。
二,地源热泵工作原理地源热泵通过输入少量的高品位能源(如电能),实现由低温位热能向高温位热能转移。
地能分别在冬季作为热泵供热的热源和夏季制冷的冷源,即在冬季,把地能中的热量取出来,提高温度后,供给室内采暖;夏季,把室内的热量取出来,释放到地能中去此时地能为“冷源”。
通常地源热泵消耗1kWh的能量,用户可以得到4kWh以上的热量或冷量。
三,地源热泵供暖空调系统主要分三部分:室外地能换热系统、水源热泵机组和室内采暖空调末端系统。
其中水源热泵机主要有两种形式:水—水式或水—空气式。
三个系统之间*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,地源热泵技术路线地源热泵技术路线有以下两种:土--气型地源热泵技术和水--水型地源热泵技术土--气型地源热泵技术以美国的技术为代表,水--水地源热泵技术以北欧的技术为代表。
二者的差别是:前者从浅层土壤或地下水中取热或向其排热,通过分散布置于各个房间的地源热泵机组直接转换成热风或冷风为房间供暖或制冷。
后者是从地下水中取热或向其排热,经过热泵机组转换成热水或冷水,然后再经过布置在各个房间的风机盘管转换成热风或冷风给房间供暖或制冷。
由于美国的土--气型地源热泵技术,可以不用地下水,采用埋设垂直管、水平管或向地表水抛设管路等多种方式,直接从浅层土壤取效或向其排热,不受地下水开采的限制,推广的范围更大、更灵活。
五,地源分类地源按照室外换热方式不同可分为三类:(1)土壤埋管系统,(2)地下水系统,(3)地表水系统。
根据循环水是否为密闭系统,地源又可分为闭环和开环系统。
闭环系统如埋盘管方式(垂直埋管或水平埋管),地表水安置换热器方式。
开环系统如抽取地下水或地表水方式。
此外,还有一种“直接膨胀式”,它不象上述系统那样采用中间介质水来传递热量,而是直接将热泵的一个换热器(蒸发器)埋入地下进行换热。
地源热泵什么是地源热泵地源热泵是一种利用浅层和深层的大地能量,包括土壤、地下水、地表水等天然能源作为冬季热源和夏季冷源,然后再由热泵机组向建筑物供冷供热的系统,是一种利用可再生能源的既可供暖又可制冷的新型中央空调系统。
地源热泵的组成地源热泵供暖空调系统主要分三部分:室外地能换热系统、地源热泵机组和室内采暖空调末端系统。
其中地源热泵机主要有两种形式:水-水式或水-空气式。
三个系统之间靠水或空气换热介质进行热量的传递,地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。
地源热泵热源地源热泵已成功利用地下水、江河湖水、水库水、海水、城市中水、工业尾水、坑道水等各类水资源以及土壤源作为地源热泵的冷、热源。
地源热泵系统原理在自然界中,水总是由高处流向低处,热量也总是从高温传向低温。
人们可以用水泵把水从低处抽到高处,实现水由低处向高处流动,热泵同样可以把热量从低温传递到高温。
所以热泵实质上是一种热量提升装置,工作时它本身消耗很少一部分电能,却能从环境介质(水、空气、土壤等)中提取4-7倍于电能的装置,提升温度进行利用,这也是热泵节能的原因。
地源热泵是热泵的一种,是以大地或水为冷热源对建筑物进行冬暖夏凉的空调技术,地源热泵只是在大地和室内之间"转移"能量。
利用极小的电力来维持室内所需要的温度。
在冬天,1千瓦的电力,将土壤或水源中4-5千瓦的热量送入室内。
在夏天,过程相反,室内的热量被热泵转移到土壤或水中,使室内得到凉爽的空气。
而地下获得的能量将在冬季得到利用。
如此周而复始,将建筑空间和大自然联成一体。
以最小的低价获取了最舒适的生活环境。
地源热泵基础知识一、地源热泵系统原理地源热泵是利用地下浅层地热资源的低品位能源, 通过热泵技术获取可供空调使用的冷热水的空调系统。
地源热泵是一个广泛的概念, 根据地热的利用方式, 分为水源热泵和土壤源热泵。
二者不同之处是: 水源热泵直接利用水作为热源, 土壤源热泵需要通过换热器从土壤中获取能量。
地源热泵空调系统通常由地源热泵机组、地热能换热系统、建筑物内系统组成。
地源热泵机组与常用的水冷式冷水机组的工作原理基本相同, 仅水源部分的温度有所差别。
此外, 地源热泵冷热工况的转换, 一般是通过机组以外管道阀门的切换来实现的。
地埋管换热器是地源热泵的重要组成部分。
垂直地埋管方式, 是在垂直钻孔内埋置U型换热管道, 然后由水平管将U型管并联成系统, 水从管道内流过并与土壤换热。
垂直地埋管方式的主要特点是运行比较稳定和可靠。
还有一种是水平地埋管方式。
二、地源热泵系统工作原理地源热泵技术是利用浅层常温土壤或地下水的能量作为能源的新型热泵技术。
该技术可以同时供暖和制冷, 并且能够提供生活热水。
利用水与地能(地下水、土壤或地表水)进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源, 冬季把地能中的热量“取”出来, 供给室内采暖, 此时地能为“热源”;夏季把室内热量取出来, 释放到地下水、土壤或地表水中, 此时地能为“冷源”。
地源热泵系统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。
地源热泵技术节能效果显著, 消耗1kW的能量, 用户可以得到4kW以上的热量或冷量。
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。
三、地源热泵的分类及其各自特点地源热泵在国内也被称为地热泵。
根据利用地热源的种类和方式不同可以分为以下3类: 土壤源热泵或称土壤耦合热泵(GCHP)、地下水热泵(GWHP)、地表水热泵(SWHP)。
地源热泵工作原理地源热泵是一种利用地下土壤或地下水中的地热能进行热能转换的设备,它能够提供供暖、制冷和热水等多种功能。
地源热泵系统由地热能采集装置、热泵机组、热水储存装置和供暖/制冷系统等组成。
地源热泵的工作原理如下:1. 地热能采集装置地热能采集装置通常是埋设在地下的地源换热器,它利用地下土壤或地下水中的地热能来进行热能转换。
地源换热器一般采用水平或垂直埋管的形式,通过与地下的热交换来采集地热能。
2. 热泵机组热泵机组是地源热泵系统的核心部分,它由压缩机、膨胀阀、蒸发器和冷凝器等组成。
热泵机组通过循环工质的压缩和膨胀过程,实现热能的转换。
- 压缩机:压缩机将低温低压的工质吸入,经过压缩提高温度和压力,使其变为高温高压的工质。
- 膨胀阀:膨胀阀控制工质的流量和压力,使其进入蒸发器。
- 蒸发器:蒸发器是热泵机组中的热交换器,它与地热能采集装置中的地源换热器相连接。
工质在蒸发器中吸收地热能,从而实现制冷或供暖。
- 冷凝器:冷凝器也是热泵机组中的热交换器,它与供暖/制冷系统相连接。
工质在冷凝器中释放热能,从而实现制冷或供暖。
3. 热水储存装置热水储存装置用于储存地源热泵系统产生的热水,以满足供暖、热水等需要。
热水储存装置通常包括水箱、热交换器和控制系统等。
4. 供暖/制冷系统供暖/制冷系统是地源热泵系统的最终输出部分,它将热水或冷水通过管道输送到建筑物内,实现供暖或制冷。
供暖/制冷系统通常包括辐射采暖、空调系统等。
总结:地源热泵通过地热能采集装置采集地下的地热能,经过热泵机组的热能转换,最终通过供暖/制冷系统将热能传递到建筑物内,实现供暖、制冷和热水等功能。
地源热泵系统具有高效、环保、节能等优点,可以有效降低能耗和碳排放,是一种可持续发展的能源利用方式。
地源热泵的特点和基本形式地源热泵(区别于热泵热水器和太阳能热泵热水器)技术是一种利用浅层地热资源的既可供热又可制冷的高效节能的空调技术。
热泵的理论基础源于卡诺循环, 与制冷机相同, 是按照逆循环工作的。
由于全年地温波动小, 冬暖夏凉, 因此地热可分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源, 即冬季从土壤中采集热量, 提高温度后供给室内采暖;夏季从土壤中采集冷量, 把室内多余热量取出释放到地能中去。
地源热泵主要有以下几种形式:(1)地下水热泵:为开放系统。
该系统占地面积小, 非常经济。
它要求保证机组正常运行的稳定水源, 温度范围在7—21℃, 需要打井, 为保持地下水位需要注意回灌, 从而不破坏水资源。
(2)河湖水源热泵:为开式或闭式系统。
该系统投资小, 水系统能耗低, 可靠性高, 且运行费用低, 但盘管容易被破坏, 机组效率不稳。
(3)土壤热泵:为闭式系统。
垂直埋管系统占地面积小, 水系统耗电少, 但钻井费用高;水平埋管安装费用低, 但占地面积大, 水系统耗电大。
2 地源热泵伏于传统空调的特性2.1 在技术方面(1)传统的空调系统不论是水冷还是风冷, 由于它的换热器必须置于暴露的空气中, 因此会对建筑造型造成不好的影响, 破坏建筑的外观;而地源热泵把换热器埋于地下, 且远离主建筑物, 故不会对其造型产生影响。
(2)风冷换热器与水冷换热器的换热环境均为大气, 故不可避免地受到环境条件变化的影响, 会明显降低换热效率;而地源热泵换热器是和大地换热, 换热对象是1m以下的地层, 其初始温度大约等于年平均温度, 基本不受外界环境的影响。
这种温度特性使地源热泵比传统空调运行效率要高40%~60%。
(3)普通空调对环境的影响是很严重的, 它不仅对臭氧层造成严重的破坏和产生令人难以忍受的噪音, 还由于夏季将废热排入大气, 冬季吸收大气中的热量而使大气、住宅周围的环境更加恶劣;而地源热泵可以利用大地的蓄热能力, 把夏季多余的排入大地的热能在冬季取用, 把冬季多余的冷能在夏季取用, 以达到冬夏两季室内的供暖与供冷。
地源热泵简介一、发展历史地源热泵(Ground-Source Heat Pump)的概念最早出现在1912年瑞士的一份专利文献中,在20世纪50年代就已在一些北欧国家的供热中得到实际应用。
由于石油危机的影响,地源热泵在上世纪70年代得到较大的发展,但此时主要采用水平埋管的方式。
水平埋管占地面积大,而且水平埋管的地热换热器受地表气候变化的影响,效率较低。
因此这种水平埋管的地源热泵空调系统不适合中国人多地少的国情。
自上世纪80年代以来在北美也形成了利用地源热泵对建筑进行冷热联供的研究和工程实践的新一轮高潮,技术逐渐趋于成熟。
这一阶段的地源热泵主要采用竖直埋管的换热器,埋管的深度通常达60~200米,因此占地面积大大减小,应用范围也从单独民居的空调向较大型的公共建筑扩展。
国外在开发竖直埋管换热器时对保护地下水资源不受污染给予了高度的重视。
在钻孔、下管以后,再用水泥、膨润土等材料把井筒密封,杜绝了地面污染物进入地下水层或各地下水层之间互相贯通的可能性。
二、空调系统的主要型式地源热泵的地下环路中的介质是水或防冻液溶液,根据其供热(冷)介质(承担室内负荷的介质)的组合方式不同,地源热泵主机可分为:水-水系统、水-冷剂系统、水-空气系统热泵。
与此相应的空调系统型式主要有三种:1.水-水系统水-水系统热泵主机的制冷工况与普通冷水机组的功能相同,即它是空调系统的冷源,为各种空调系统的末端装置提供冷冻水(二次冷媒)。
不同的是它所具有的供热工况-热泵运行方式,能够为空调系统提供45~550C的热水。
在选用该型主机时,应着重注意两点:一是空调系统供热工况或供暖方式末端装置的选择、设计应与热媒参数相匹配;二是该型主机制冷与供热工况间的转换一般是通过机外二次冷媒水与地热换热器循环水流道切换实现的。
因此水系统的设计应满足这一要求。
2.水-冷剂系统水-冷剂系统热泵主机与冷、热两用的家用分体式空调的工作原理基本相同。
不同的是它利用地热换热器循环水作为热泵制冷工况的冷却水和供热工况的低温热源。
一、什么是地源热泵我们先来简单的认识一下什么的地源热泵,地源热泵是利用浅层地能进行供热制冷的新型能源利用技术,是热泵的一种,热泵是利用卡诺循环和逆卡诺循环原理转移冷量和热量的设备。
地源热泵通常是指能转移地下土壤中热量或者冷量到所需要的地方。
通常热泵都是用来做为空调制冷或者采暖用的。
地源热泵还利用了地下土壤巨大的蓄热蓄冷能力,冬季地源把热量从地下土壤中转移到建筑物内,夏季再把地下的冷量转移到建筑物内,一个年度形成一个冷热循环。
二、一般比较:地源热泵中央空调和传统中央空调相比,最大的特点就在于它的节能性,这也是很多用户不顾高额初投资选择地源热泵中央空调的原因,地源热泵除了节能外,还有很多的优点,我们可以通过与传统中央空调的对比来分析地源热泵到底具有哪些优势,为什么如此深受用户青睐。
地源热泵中央空调与传统中央空调对比:环境保护从土壤源热泵的整个运行原理来看,土壤源热泵系统实际是真正意义的绿色环保空调,不管是冬季还是夏季的运行,都不会对建筑外大气环境造成不良影响。
而普通中央空调系统,将废热气或水蒸气排向室外环境,无一例外的都对环境造成了极大的污染。
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。
地源热泵中央空调与传统中央空调对比:运行效率对于普通中央空调系统,不管是采用风冷热泵机组还是采用冷却塔的冷水机组,无一例外的要受外界天气条件的限制,即空调区越需要供冷或供热时,主机的供冷量或供热量就越不足,即运行效率下降,这在夏热冬冷地区的使用就受到了影响。
而土壤源热泵机组与外界的换热是通过大地,而大地的温度很稳定,不受外界空气的变化而影响运行效率,因此,土壤源热泵的运行效率是最高的。
地源热泵中央空调与传统中央空调对比:经济方面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体。
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,从而减少使用成本,十分经济。
地源热泵系统分类地源热泵系统是一种利用地下热能进行供暖和制冷的系统。
根据其工作原理和应用场景的不同,可以将地源热泵系统分为几个不同的分类。
一、地源热泵系统的分类1. 地下水源热泵系统地下水源热泵系统利用地下水的恒定温度来进行供暖和制冷。
系统通过井泵将地下水抽到地面,通过热交换器将地下水的热能传递给热泵系统。
在冬季,地下水的温度要高于地面温度,因此可以提供热能;而在夏季,地下水的温度要低于地面温度,可以提供制冷效果。
地下水源热泵系统需要有充足的地下水资源,并且需要进行水质处理。
2. 土壤源热泵系统土壤源热泵系统利用土壤中的热能来进行供暖和制冷。
系统通过埋设在土壤中的地埋管,将土壤的热能传递给热泵系统。
在冬季,土壤的温度要高于地面温度,因此可以提供热能;而在夏季,土壤的温度要低于地面温度,可以提供制冷效果。
土壤源热泵系统适用于土地资源丰富的地区。
3. 岩石源热泵系统岩石源热泵系统利用地下岩石中的热能来进行供暖和制冷。
系统通过在地下岩石中钻孔,将岩石的热能传递给热泵系统。
岩石源热泵系统的工作原理类似于土壤源热泵系统,但由于岩石的热传导性能较差,需要进行更深的钻孔。
岩石源热泵系统适用于地下水资源较为匮乏的地区。
4. 水体源热泵系统水体源热泵系统利用地下湖泊、河流或湿地等水体中的热能来进行供暖和制冷。
系统通过埋设在水体中的水埋管,将水域中的热能传递给热泵系统。
水体源热泵系统适用于水资源丰富的地区。
5. 海洋源热泵系统海洋源热泵系统利用海洋中的热能来进行供暖和制冷。
系统通过在海洋中埋设海洋埋管,将海洋中的热能传递给热泵系统。
海洋源热泵系统需要有充足的海洋资源,并且需要考虑对海洋生态环境的影响。
二、地源热泵系统的特点和优势地源热泵系统具有以下特点和优势:1. 高效节能:地源热泵系统利用地下热能进行供暖和制冷,不需要燃烧燃料,能够大幅度节省能源消耗,降低运行成本。
2. 环保低碳:地源热泵系统采用清洁能源,减少二氧化碳和其他污染物的排放,对环境友好。
地源热泵的特点及施工难点解析地源热泵(Ground Source Heat Pump,GSHP)是一种利用地下的热能实现供暖和制冷的系统。
其特点和施工难点如下所述:1.高效节能:地源热泵利用地下稳定的温度来供暖和制冷,相比传统的采暖设备,具有更高的能效。
根据数据,地源热泵的能效比(COP)可以达到3-4,即每消耗1单位的电能,可以获得3-4个单位的热能。
2.环保低排放:地源热泵没有直接的燃烧过程,不会产生二氧化碳、氮氧化物等空气污染物,对环境友好。
3.稳定性好:地下温度相对稳定,不受季节变化、气候变化的影响,能够提供稳定的供暖和制冷效果。
4.灵活性高:地源热泵可以通过地下的水源、土壤或岩石等热源进行采暖和制冷,适用范围广泛。
5.可以与其他能源设备结合使用:地源热泵可以与其他能源设备如太阳能、风能等进行结合,提高能源利用效率。
1.地质勘探:地源热泵需要通过地下热源来实现供暖和制冷,因此需要进行地质勘探,了解地下的岩层、土壤等情况,选择合适的热源,并准确地确定地源热泵的井深和井径等参数。
2.井施工:地源热泵需要通过井从地下获取热能,井的施工是地源热泵系统中的关键环节。
井的施工涉及到井的钻探、井壁护结构、井套管等工艺,施工难度较大。
此外,由于地下的地质条件不同,井的施工也存在一定的风险,如遇到坚硬岩层、岩溶地貌等问题,施工难度更大。
3.管道敷设:地源热泵需要通过管道从地下热源传递热能到建筑物内部,管道的敷设是地源热泵系统中的重要环节。
管道的敷设需要考虑到敷设深度、保温材料、管道的连接方式等因素,施工需要专业的技术和设备。
4.建筑物适配:地源热泵需要与建筑物的供暖、制冷系统进行适配,包括供暖、制冷设备的选择、管网的设计等。
建筑物的适配需要根据具体情况进行设计,包括建筑物的保温性能、能源需求等因素的考虑。
5.运行维护:地源热泵系统的运行维护也是一个难点。
地源热泵系统中的各个组件需要进行定期的检测和维护,包括井的清洗、泵的检修、管道的保养等。
地源热泵工作原理地源热泵是一种利用地下热能进行供热和供冷的技术。
它通过地下的稳定温度来实现高效能的能量转换,既可以在冬季提供暖气,又可以在夏季提供制冷。
地源热泵系统由地热换热器、热泵主机、室内机组和管路系统组成。
地热换热器是地源热泵系统的核心部件,它通过地下埋设的地热回收管,将地下的热能吸收到系统中。
地下的温度通常比空气温度更稳定,冬季较暖,夏季较凉。
地热回收管普通埋设在地下1.5-2米的深度,通过与地下的热交换来获得热能。
地热回收管普通采用聚乙烯材料制成,具有良好的耐腐蚀性和导热性能。
热泵主机是地源热泵系统的核心部件,它负责将地下获取的热能进行能量转换。
热泵主机由压缩机、膨胀阀、冷凝器和蒸发器等组成。
当系统需要供热时,热泵主机中的压缩机开始工作,将地下获得的低温热能通过蒸发器进行蒸发,使制冷剂蒸发成气体。
蒸发过程中,制冷剂从低温低压状态变为低温高压状态。
然后,制冷剂经过压缩机的压缩,使其温度和压力进一步升高。
高温高压的制冷剂通过冷凝器与室内机组中的供暖水进行热交换,将热量传递给供暖水。
供暖水通过管路系统输送到室内,实现供热。
当系统需要制冷时,热泵主机中的压缩机开始工作,将地下获得的低温热能通过蒸发器进行蒸发,使制冷剂蒸发成气体。
蒸发过程中,制冷剂从低温低压状态变为低温高压状态。
然后,制冷剂经过压缩机的压缩,使其温度和压力进一步升高。
高温高压的制冷剂通过冷凝器与室内机组中的室内空气进行热交换,将热量传递给室内空气。
通过这种方式,地源热泵系统可以实现制冷效果。
室内机组是地源热泵系统的重要组成部份,它负责将供热和供冷的热量传递给室内空气或者供暖水。
室内机组通常由换热器、风扇和控制系统组成。
当系统需要供热时,室内机组中的换热器将供热水通过风扇进行热交换,将热量传递给室内空气。
当系统需要制冷时,室内机组中的换热器将制冷剂通过风扇进行热交换,将热量从室内空气中吸收。
地源热泵系统的管路系统用于输送热量和制冷剂。
一、地源热泵简介一、地源热泵的概念地源热泵系统(groud-source heat pump system)(又称地源中央空调系统)是一种利用浅层地热资源(也称地能,包括地下水、土壤或地表水等)的既可供热又可制冷的高效节能空调设备。
地源热泵通过输入少量的高品位能源(如电能),实现由低温位热能向高温位热能转移。
地能分别在冬季作为热泵供热的热源和夏季制冷的冷源,即在冬季,把地能中的热量取出来,提高温度后,供给室内采暖;夏季,把室内的热量取出来,释放到地能中去。
地源热泵性能系数(即COP值)高于空气源热泵,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。
系统运行性能稳定,它利用地下常温土壤或地下水温度相对稳定的特性:冬季:当机组在制热模式时,就从土壤/水中吸收热量,通过电驱动的压缩机和热交换器把大地的热量集中,并以较高的温度释放到室内。
夏季:当机组在制冷模式时,就从土壤/水中提取冷量,通过机组的运行将冷量集中,送入室内,同时将室内的热量排放到土壤/水中,达到空调的目的。
地源热泵机组只用一套设备可以满足供热和制冷的要求,同时还可以提供生活热水,减少了设备的初投资,是最经济的节能环保型中央空调系统。
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。
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。
地源热泵工作原理地源热泵(Ground Source Heat Pump,简称GSHP)是一种利用地下热能进行供暖和制冷的高效节能设备。
它通过地下的地热能源,将低温热能转化为高温热能,从而实现室内的舒适温度调节。
地源热泵的工作原理可以分为四个主要部份:地热能源获取、热泵循环系统、热泵蒸发器和热泵压缩机。
1. 地热能源获取:地源热泵利用地下的热能作为供暖和制冷的来源。
通过埋设在地下的地热能源获取系统,如地热能源井或者水平埋管,将地下的热能吸收到热泵系统中。
地下的温度相对较稳定,普通在10摄氏度到25摄氏度之间,可以提供稳定的热能源。
2. 热泵循环系统:地源热泵的循环系统由热泵蒸发器、热泵压缩机、冷凝器和膨胀阀组成。
循环系统中的制冷剂(如R410A)在不同的部件之间流动,完成热能的转移和转换。
3. 热泵蒸发器:热泵蒸发器是地源热泵系统中的一个关键组件,用于吸收地下的热能。
制冷剂在蒸发器内部被加热,从而吸收地下的热能。
当制冷剂吸收了足够的热能后,它会变成低温低压的气体。
4. 热泵压缩机:热泵压缩机是地源热泵系统中的另一个关键组件,用于提高制冷剂的温度和压力。
低温低压的制冷剂从蒸发器流入压缩机,经过压缩后变成高温高压的气体。
通过压缩,制冷剂的温度和压力都得到提高,从而使其能够释放更多的热能。
通过循环系统中的冷凝器,高温高压的制冷剂释放出热能,将其传递给室内的供暖系统或者制冷系统。
室内的供暖系统可以利用这些热能提供舒适的暖气,而制冷系统则可以通过排放热能来降低室内的温度。
地源热泵的工作原理基于热能的传递和转换,通过有效地利用地下的热能资源,实现了供暖和制冷的高效节能。
相比传统的供暖和制冷设备,地源热泵具有更低的能耗和更高的能效比,对环境的影响也更小。
因此,地源热泵被广泛应用于住宅、商业建造和工业设施等领域,成为可持续发展的重要技术之一。
地源热泵介绍1.什么是地源热泵作为太阳能最好,最广泛的接收器,大地中蕴藏了大量的能量。
地源热泵是电力驱动的提取这种可再生的地下能量的系统。
利用地下相对恒定的温度,地源热泵能高效地提供供暖、空调和生活热水。
2.地源热泵是如何工作的地源热泵可以分为闭式循环和开式循环。
系统的安装形式有水平埋管,垂直埋管和浅表水床底置管三种。
选择哪种安装形式取决于现场的地形,土壤和岩石的种类。
这些因素将有助于选定最经济的地下环路安装形式。
在闭式环路系统中,埋于地下的塑料管中循环流动的是水和防冻剂。
冬季,这些流体从土壤中吸收热量,并将热量沿着系统送到建筑物中;夏季,系统反过来向建筑物供冷,从建筑物中吸收热量,并将热量沿着系统传送到地下。
这个系统,在夏季提供免费地热水,在冬季提供大量剩余地热水。
开式环路系统地运行原理与闭式环路系统相同。
可以安装在适当水源充足供应,并且安可排放的任何地方。
它的益处与闭式系统相似。
3.民用建筑地源热泵系统可以安装在任何尺寸,任何地方的民用建筑中,无论它是单个家庭还是多个家庭住宅。
地源热泵几乎可以按照任何尺寸安装在草地下面,绿化带下面,行车道下面,或者房子本身下面。
一栋已建好的住宅可以利用存在的风管道来安装地源热泵。
您的开发商或者安装师会知道哪些管道需要以及哪些地方需要改动。
在很多地区,社会公共事业公司或者生产商为地源热泵提供专项资金。
建筑商和业主都可占有这一优势。
能源部(DOE)和环境保护处(EPA)均认为地源热泵系统是最节能环保的供热,制冷,提供热水的系统。
在1993年的一个报告中,能源部(DOE)断定地热技术为降低能源消耗,减少环境污染提供了主要途径,同时它还舒适,可靠和节能。
4.民用建筑-地源热泵的优势集供热、制冷和热水系统为一体如果利用预热水槽中的水可以节省50%的加热费用由机械部件组成,而这些部件或者埋于地下或者置于房屋内部,使用寿命长,管路使用寿命可达50年与传统的供热、制冷装置尺寸差不多减少能源消耗20%到50%,并且降低维护费用冬季室内空气更加温暖,室温更加稳定,同时不存在其他系统中普遍存在的热、冷不均问题。
绿色空调系统——地源热泵地源热泵技术是利用地下恒温土壤、空气或地下水温度相对稳定的特性,通过深埋于建筑物周围的管路系统和地源热泵机组之间进行热量交换,它完全不需要任何的人工热源。
地源热泵供暖空调系统主要分三部分:室外地能换热系统、地源热泵机组和室内空调末端系统。
冬季它代替锅炉从土壤中取热,向建筑物供暖;夏季它代替普通空调向土壤排热给建筑物制冷。
同时,它还能供应生活热水,因此被称为二十一世纪的“绿色空调技术”。
我公司所开发建设的项目采用地埋管的埋管方式,以水作为冷热量载体,通过泵房工作使水在埋于土壤中的换热管道内与热泵机组间循环流动,实现机组与大地土壤之间的热量交换。
冬季循环水通过埋在土壤中的PE管环路,从土壤中吸收热量,使循环水温度升高,供给地源热泵机组。
另增加设备提供热水,通过风机盘管、地板采暖系统或通过毛细管网给室内供热;夏季循环水通过地埋管将热量排放到土壤中,使循环水温度降低供给地源热泵机组,达到制冷效果。
这里的循环水是人为灌注的,绝不抽取地下水,因而不会对地质结构稳定性造成影响。
项目在地源热泵技术上增加了送新风系统,使室内空气形成新风湖,在室内外空气交换的过程中,送新风系统中的过滤设备会将室外的有害气体成分充分过滤,循环进入室内的大量的氧离子,使室内的空气新鲜,舒适。
同时大量稀释室内的甲醛等有害气体,真正达到“欧洲健康生活标准”。
在使用地源热泵技术和送新风技术的房屋内,能够提供一个温度适宜、湿度适宜、氧气新鲜而充足的生态住宅环境,让住户一年四季都生活在温暖如春的环境下呼吸清新的氧气。
而且地源热泵系统所提供的生活热水在冬季可以达到四十五度左右,完全可以满足住户生活起居各方面的需求。
实现“恒温、恒湿、鲜氧”的完美感受。
由于地源热泵的主要能量来自于地下,设备的使用寿命为50年以上,使得地源热泵系统的年均投资成本很低并节约大量的维护费用和可观的运行成本,一般来说,用户在地源热泵上的投资在系统运行五年左右就可以全部收回,之后的数十年使用寿命中地源热泵将会为用户带来丰厚的投资回报,属于一次投资长久受益的项目。
地/水源热泵供冷供热系统一、地/水源热泵定义地/水源热泵是以水为介质来提取或释放热量实现建筑物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(电能),将土壤中、地表水或地下水中不可直接利用的低品位热量提取出来,变成可以直接利用的高品位能源的装置。
二、水源热泵工作原理地球表面浅层水源(如深度在1000米以内的土壤、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。
地/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地源热泵或土壤源热泵);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。
虽然在水源热泵系统图中表示了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15℃以上的地下水通过热泵机组的蒸发器提出大约8℃以上的热量,使其降至7℃再注回地下,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,此温度成为空调供暖(国家标准45℃)和地板热供暖(国家标准40℃)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℃,要比循环冷却水温度低于16℃~22℃,从而提高了机组的工作效率,达到了节能、降耗的作用。
地源热泵简介地源热泵中文名称:地源热泵英文名称:ground-source heat pump定义:把地面做低温热源的热泵,即从地面土壤中吸热来取暖的循环设备。
1.地源热泵介绍地源热泵是利用地球表面浅层水源(如地下水、河流和湖泊)和土壤源中吸收的太阳能和地热能,并采用热泵原理,既可供热又可制冷的高效节能空调系统。
地源热泵通过输入少量的高品位能源(如电能),实现低温位热能向高温位转移。
地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源,即在冬季,把地能中的热量“取”出来,提高温度后,供给室内采暖;夏季,把室内的热量取出来,释放到地下去。
通常地源热泵消耗1kW的能量,用户可以得到4kW以上的热量或冷量。
目前,地源热泵已成功利用地下水、江河湖水、水库水、海水、城市中水、工业尾水、坑道水等各类水资源以及土壤源作为水源热泵的冷热源:2.地源热泵形式水源/地源热泵有开式和闭式两种。
①开式系统:是直接利用水源进行热量传递的热泵系统。
该系统需配备防砂堵,防结垢、水质净化等装置。
②闭式系统:是在深埋于地下的封闭塑料管内,注入防冻液,通过换热器与水或土壤交换能量的封闭系统。
闭式系统不受地下水位、水质等因素影响。
1、垂直埋管--深层土壤垂直埋管可获取地下深层土壤的热量。
垂直埋管通常安装在地下50-150米深处,一组或多组管与热泵机组相连,封闭的塑料管内的防冻液将热能传送给热泵,然后由热泵转化为建筑物所需的暖气和热水。
垂直埋管是地源热泵系统的主要方式,得到各个国家的政府部门大力支持。
2、水平埋管--大地表层在地下2米深处水平放置塑料管,塑料管内注满防冻的液体,并与热泵相连。
水平埋管占地面积大,土方开挖量大,而且地下换热器受地表气候变化的影响。
3、地表水江、河、湖、海的水以及深井水统称地表水。
地源热泵可以从地表水中提取热量或冷量,达到制热或制冷的目的。
利用地表水的热泵系统造价低,运行效率高,但受地理位置(如江河湖海)和国家政策(如取深井水)的限制。
2.地源热泵的优势:①可再生性:地源热泵是一种利用地球所储藏的太阳能资源作为冷热源,进行能量转换的供暖制冷空调系统,地源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。
地表土壤和水体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);它又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相对的平衡,地源热泵技术的成功使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为现实。
②高效节能:地源热泵机组利用土壤或水体温度冬季为12-22℃,温度比环境空气温度高,热泵循环的蒸发温度提高,能效比也提高;土壤或水体温度夏季为18-32℃,温度比环境空气温度低,制冷系统冷凝温度降低,使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式,机组效率大大提高,可以节约30--40%的供热制冷空调的运行费用,1KW 的电能可以得到4KW以上的热量或5KW以上冷量。
与锅炉(电、燃料)供热系统相比,锅炉供热只能将90%以上的电能或70~90%的燃料内能为热量,供用户使用,因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能,比燃料锅炉节省约二分之一的能量;由于地源热泵的热源温度全年较为稳定,一般为10~25℃,其制冷、制热系数可达3.5~4.4,与传统的空气源热泵相比,要高出40%左右,其运行费用为普通中央空调的50~60%。
因此,近十几年来,尤其是近五年来,地源热泵空调系统在北美如美国、加拿大及中、北欧如瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展,中国的地源热泵市场也日趋活跃,可以预计,该项技术将会成为21世纪最有效的供热和供冷空调技术。
③环境和经济效益显著地源热泵机组运行时,不消耗水也不污染水,不需要锅炉,不需要冷却塔,也不需要堆放燃料废物的场地,环保效益显著。
地源热泵机组的电力消耗,与空气源热泵相比也可以减少40%以上;与电供暖相比可以减少70%以上,它的制热系统比燃气锅炉的效率平均提高近50%,比燃气锅炉的效率高出了75%。
④一机多用,应用广泛地源热泵系统可供暖、空调制冷,还可提供生活热水,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,特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物。
地源热泵有着明显的优点。
不仅节省了大量的能量,而且用一套设备可以同时满足供热、供冷、供生活用水的要求,减少了设备的初投资,地源热泵可应用于宾馆、居住小区、公寓、厂房、商场、办公楼、学校等建筑,小型的地源热泵更适合于别墅住宅的采暖、空调。
⑤自动运行地源热泵机组由于工况稳定,可以设计成简单的系统,部件较少,机组运行可靠,维护费用用低,自动控制程度高,使用寿命长。
3.地源热泵工作原理:在自然界中,水总是由高处流向低处,热量也总是从高温传向低温。
人们可以用水泵把水从低处抽到高处,实现水由低处向高处流动,热泵同样可以把热量从低温传递到高温。
所以热泵实质上是一种热量提升装置,工作时它本身消耗很少一部分电能,却能从环境介质(水、空气、土壤等)中提取4-7倍于电能的装置,提升温度进行利用,这也是热泵节能的原因。
地源热泵是热泵的一种,是以大地或水为冷热源对建筑物进行冬暖夏凉的空调技术,地源热泵只是在大地和室内之间“转移”能量。
利用极小的电力来维持室内所需要的温度。
在冬天,1千瓦的电力,将土壤或水源中4-5千瓦的热量送入室内。
在夏天,过程相反,室内的热量被热泵转移到土壤或水中,使室内得到凉爽的空气。
而地下获得的能量将在冬季得到利用。
如此周而复始,将建筑空间和大自然联成一体。
以最小的低价获取了最舒适的生活环境。
热泵原理:热泵机组装置主要有:压缩机、冷凝器、蒸发器和膨胀阀四部分组成,通过让液态工质(制冷剂或冷媒)不断完成:蒸发(吸取环境中的热量)→压缩→冷凝(放出热量)→节流→再蒸发的热力循环过程,从而将环境里的热量转移到水中。
压缩机(Compressor):起着压缩和输送循环工质从低温低压处到高温高压处的作用,是热泵(制冷)系统的心脏;蒸发器(Evaporator):是输出冷量的设备,它的作用是使经节流阀流入的制冷剂液体蒸发,以吸收被冷却物体的热量,达到制冷的目的;冷凝器(Condenser):是输出热量的设备,从蒸发器中吸收的热量连同压缩机消耗功所转化的热量在冷凝器中被冷却介质带走,达到制热的目的;膨胀阀(Expansion Valve)或节流阀(Throttle):对循环工质起到节流降压作用,并调节进入蒸发器的循环工质流量。
根据热力学第二定律,压缩机所消耗的功(电能)起到补偿作用,使循环工质不断地从低温环境中吸热,并向高温环境放热,周而往复地进行循环。
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房供冷。
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。
图5.热泵分类热泵是需要冷凝器的热量,蒸发器则从环境中吸热,此时从环境取热的对象称为热源;相反制冷是需要蒸发器的冷量,冷凝器则向环境排热,此时向环境排热的对象称为冷源。
蒸发器冷凝器根据循环工质与环境换热介质的不同,主要分为空气换热和水换热两种形式。
热泵根据与环境换热介质的不同,可分为:水—水式,水—空气式,空气—水式,和空气—空气式共四类。
利用空气作冷热源的热泵,称之为空气源热泵。
空气源热泵有着悠久的历史,而且其安装和使用都很方便,应用较广泛。
但由于地区空气温度的差别,在我国典型应用范围是长江以南地区。
在华北地区,冬季平均气温低于零摄氏度,空气源热泵不仅运行条件恶劣,稳定性差,而且因为存在结霜问题,效率低下。
利用水或地热作冷热源的热泵,称之为地源热泵。
水和地热是一种优良的热源,其热容量大,传热性能好,一般地源热泵的制冷供热效率或能力高于空气源热泵,但地源热泵的应用常受到水源或地热的限制。
6.地源热泵组成地源热泵供暖空调系统主要分三部分:室外地能换热系统、地源热泵机组和室内采暖空调末端系统。
其中地源热泵机主要有两种形式:水—水式或水—空气式。
三个系统之间靠水或空气换热介质进行热量的传递,地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。
7.地源热泵发展美国(The United States) 1946年,美国第一台地源热泵系统在俄勒冈州的波兰特市中心区安装成功。
1973年,美国阿克拉荷马大厦安装了地源热泵空调系统,并且进行全面的系统研究。
1978年,美国能源部(DOE)开始对地源热泵投入了大量的科技研发基金。
1979年,美国阿克拉荷马州能源部成立了地源热泵系统科技研发基金会。
1987年,国际地源热泵协会(IGSHPA)在阿克拉荷马州大学成立。
1988年,美国俄克拉荷马商务部开始对地源热泵进行商务推广。
1993年,美国环保署(EPA)大力宣传地源热泵系统,加深美国民众对地源热泵的认识。
1994年,美国政府第一套地源热泵空调系统在俄勒冈州国会大学安装,地源热泵从此在美国政府,军队,电力公司等得到了大量应用。
1998年,美国环保署(EPA)颁布法规,要求在全国联邦政府机构的建筑中推广应用地源热泵系统。
美国总统布什在他的得克薪斯州宅邸中也安装了地源热泵空调系统。
目前,全球75%的地源热泵系统安装在北美地区。
美国:是世界上地源热泵生产、使用和发展的头号大国,1985年:美国安装的地源热泵为14,000台;1997年:45,000台;2000年:400,000台;2004年:670,000台;2005年:1,000,000台。
加拿大:2005年地源热泵系统新增比例增加了50%。
瑞士、挪威:是世界上地源热泵应用人均比例最高的国家,应用比例高达96%。
奥地利:应用比例为45%。
丹麦:应用比例为35%。
日本:是亚洲地源热泵技术最先进,使用比例最高的国家。
中国(China) 1997年,美国能源部(DOE)和中国科技部签署了《中美能效与可再生能源合作议定书》,其中主要内容之一是“地源热泵”项目的合作。
1998年,国内重庆建筑大学、青岛建工学院、湖南大学、同济大学等数家大学开始建立了地源热泵实验台,对地源热泵技术进行研究。