20101128山东建筑大学地源热泵研究所简介 (1)

地源热泵系统工程简介一、系统介绍（一）、系统介绍地源热泵系统是一种利用地下浅层地热资源（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，释放到地能中去。

热泵机组的能量流动是利用其所消耗的能量（如电能）将吸取的全部热能（即电能+吸收的热能）一起排输至高温热源。

而其所耗能量的作用是使制冷剂氟里昂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。

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。

（二）、系统分类1、按系统冷热源分类。

（1）、地表水热泵系统封闭式地表水热泵系统适用于地表水资源丰富或者人工水景水量较大的地方，利用地表江、河、湖或人工水景中的水来提供冷热源。

前提条件是水有一定的深度，地表水与地温有热交换。

地表水热泵循环系统示意图（2）、地下水源热泵系统地下水源热泵中央空调系统是利用地下浅层地下水地热资源，既制冷又制热，还可以提供生活热水的空调系统。

它不需要锅炉和冷却塔，但要求有一定数量的深井，提供一定量的地下水。

抽取的地下水通过一个完全密闭的金属管路系统和热泵机组进行热交换，将水中的能量提取出来，然后又将水原样灌回地下，不消耗水，也不污染水。

地下水源热泵循环系统示意图（3）、地埋管热泵系统地埋管热泵系统（地下耦合热泵系统）是利用地下岩土中热量的闭路循环的地源热泵系统，通常称为地埋管热泵系统。

地埋管系统无需打井，而是将水循环的管路埋入30-100米深的地下。

通过管内换热介质的循环将地下土壤温度提取出来，以满足热泵机组制冷制热的需要。

地源热泵技术集成及其推广应用方肇洪山东建筑大学地源热泵研究所地源热泵技术应用于建筑供热空调中可以有效地提高一次能源利用率，减少CO的2排放，是一种可持续发展的建筑节能新技术。

地源热泵空调系统是利用地下土壤温度相对稳定的特性，通过输入少量的高品位能源（如电能），运用地下土壤与建筑物内部进行热量的交换，实现低品位热能向高品位转移的冷暖两用空调系统。

地源热泵空调系统在向建筑物供热的时候，70%的热量来源于地下岩土，30%的能量来自电力。

因此它要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉直接供热可节省一次能源二分之一；运行费用为各种采暖设备的30-70%。

地源热泵空调系统大大提高了一次能源的利用率。

在冬季供暖时不需要锅炉，可大幅度降低温室效应气体和其它污染物的排放，很好地保护了大气环境。

以地下水为热源的“地下水源热泵”系统对推动热泵在建筑空调中的应用起到了很好的作用，但是这种系统因过多开采地下水资源而受到限制。

地埋管地源热泵技术通过在地下埋管，构成“地热换热器”，使大地成为热泵系统的冷热源。

它有不受地下水资源限制的优点，可有效地保护地下水资源。

山东建筑大学地源热泵研究所在消化吸收国外先进技术的基础上，坚持基础理论的研究创新和工程技术的开发应用并举的方针，在地源热泵领域不断探索，取得了一些国际领先水平的成果，得到了国内外同行的关注和好评，作为第一参编单位参与编写了国家标准《地源热泵系统工程技术规范》；出版了专著《地埋管地源热泵技术》。

在省内外推广应用地源热泵工程30余项，技术支持和技术输出的单位十余家。

该技术成果多次获得山东省和建设部的奖励，2009年又获得国家科技进步二等奖。

成果的主要内容有：1. 地热换热器传热理论及设计和模拟计算软件地热换热器设计是否合理决定着地源热泵系统的经济性和运行的可靠性。

建立较为准确的地下传热模型是合理地设计地热换热器的前提。

由于地下传热的复杂性，地热换热器传热模型的研究一直是地源热泵空调系统的技术难点和应用基础。

地源热泵系统简介一、地源热泵原理地源热泵系统是一种由双管路水系统连接起建筑物中的所有地源热泵机组而构成的封闭环路的中央空调系统。

冬季，地源热泵系统通过埋在地下的封闭管道（称为环路）从大地收集自然界的热量，而后由环路中的循环水把热量带到室内。

再由装在室内的地源热泵系统驱动的压缩机和热交换器把大地的能量集中，并以较高的温度释放到室内。

在夏季，此运行程序则相反，地源热泵系统将从室内抽出的多余热量排入环路而为大地所吸收，使房屋得到供冷。

尤如电冰箱那样，从冰箱内部抽出热量并将它排出箱外使箱内保持低温。

循环水泵地源热泵机组地下埋管图2地源热泵系统图地源热泵机组优点高效节能性夏季高温差的散热和冬季低温差的取热，使得地源热泵系统换热效率很高。

因此在产生同样热量或冷量时，只需小功率的压缩机就可实现，而且冬季运行不需要任何辅助热源和除霜，大大地减少电能消耗和除霜的损失，从而达到节能的目的，其耗能仅为普通中央空调加锅炉系统的50%-60%。

地源热泵技术在很大程度上为国家节省能源，缓解电荒，同时也为用户节省了大量的运行费用。

下面是北京一项目中，提供的各种采暖制冷费用比较：从下面两个分析图中可以看出，与其它供暖制冷产品相比，地源热泵技术运行费用是最便宜的一种，很大程度地为最终使用户节约运行费用，也保证安全，健康。

一个采暖季（北京为125天）各种采暖方式的采暖费用比较表0.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.0040.00地源热泵电缆地板采暖天燃气集中供暖壁挂炉电热膜系列1一个制冷季（北京为90天）各种制冷方式的费用（元/m2）比较表0.005.0010.0015.0020.00地源热泵家用空调中央空调直燃机系列1● 环保、零污染地源热泵系统高效节能的优点，决定了它的运行费用低。

维修量极少，折旧费和维修费也都大大地低于传统空调。

据专家预测，在未来50年，世界将释放160亿吨CO2，对人们的健康和自然环境形成直接的影响。

地源热泵与水蓄能复合系统研究山东建筑大学硕士学位论文题目地源热泵与水蓄能复合系统的研究计:学位论文页表格个插图幅评阅人:指导教师:楚亡盟学院院长:盈乃仨学位论文完成日期:一生垒且原创性声明本人郑重声明:所提交的学位论文是本人在导师的指导下,独立进行研究取得的成果。

除文中已经注明引用的内容外,论文中不合其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得山东建筑大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。

对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。

本人承担本声明的法律责任。

学位论文作者签名:?巨彪乙一日期?旌卫学位论文使用授权声明本学位论文作者完全了解山东建筑大学有关保留、使用学位论文的规定, 即:山东建筑大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。

本人授权山东建筑大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其它手段保存、汇编学位论文。

保密论文在解密后遵守此声明。

日期学位论文作者签名:童毖翌生:导师签名:整立型】日期望:臣龌.,■山东建筑大学硕士学位论文摘要经济的快速发展导致能源消耗的持续增长,合理、高效的能源利用方式得到人们越来越多的关注,“低碳环保逐渐成为一个趋势。

建筑的高能耗使得人们期待能够通过采用新的节能技术来降低建筑能耗,改善能源使用状况。

地源热泵利用可再生的地热能,水蓄能技术削峰填谷,两者明显的优势使其得到了越来越广泛的应用。

将它们结合在一起,通过合理的设计必然能够达到令人满意的社会、经济效益。

本课题主要研究地源热泵与水蓄能系统联合运行的系统形式,系统对不同类型建筑物的适应性,系统可以采用的最佳末端形式以及系统利用消防水池蓄热时,各种因素对热水温度分层情况的影响。

首先,对地源热泵与水蓄能系统联合的必要性和特点进行分析,确定复合系统的形式及系统工艺流程。

其次,根据不同的建筑分类选取典型建筑包括体育建筑、办公建筑、酒店建筑、住宅建筑,利用动态负荷模拟软件模拟不同类型建筑的全年冷热负荷变化,根据变化趋势分析该类型建筑采用复合系统的可行性,可采用的运行策略和最佳空调末端形式。

地源热泵简介地源热泵概述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。

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。

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。

地源热泵由来"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。

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。

编辑本段地源热泵的热源地源热泵目前，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地源热泵的冷、热源。

编辑本段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。

不得用于商业用途主要特点（1）地源热泵技术属可再生能源利用技术。

由于地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源（通常小于400米深）作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。

地表浅层地热资源可以称之为地能，是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。

地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。

它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。

这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。

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。

山东建筑工程学院地源热泵科研课题通过专家鉴定由山东建筑工程学院地源热泵研究所承担的山东省科技厅重点科技攻关项目“地热综合利用关键技术”于2003年11月通过了由山东省科技厅组织的专家鉴定。

中国建筑科学院空调研究所原所长、中国制冷学会副理事长朗四维教授、香港理工大学屋宇设备工程系杨洪兴教授和天津大学杨昭教授分别担任鉴定委员会主任委员和副主任委员。

全体专家认真听取了课题组的工作汇报，仔细审阅了课题组提供的技术资料，并现场考察了实验室和地源热泵示范工程。

本课题研究取得的主要成果有：1、在传热理论的解析解方面取得创新性的成果，并由此建立了更精确和实用的地热换热器传热模型和设计计算方法。

2、结合中国的国情开发、研制出了地热换热器计算机辅助设计软件。

3、建立了地层热物理性质的测定计算方法及仪器。

4、建立了整个地源热泵空调系统仿真系统。

5、建设国内首批地源热泵空调系统的示范工程。

在省内外主持建设或设计、指导建设了10余项地源热泵空调示范工程。

6、培养硕士研究生9名，与清华大学等院校合作培养在职博士生3名，发表论文44篇，参加国内外学术会议10余次，在各种场合宣讲、介绍地源热泵技术，为推广该项新技术作了广泛的宣传和普及工作。

7、至鉴定日止，该项目实现产值600多万元。

鉴定专家认为，“山东建筑工程学院地源热泵研究所自2001年承担该项目以来，在地源热泵空调技术的理论基础、应用技术和工程应用三个方面都做了大量的工作；在地下传热模型研究方面，较之国外已有的研究成果有较大突破与重要创新；对推动地源热泵技术在山东省乃至全国的发展都做出了贡献。

”鉴定委员会得出的鉴定结论认为：“该课题已完成了计划任务书的要求，关键技术达到了国际领先水平，研究开发的地热换热器设计软件、地源热泵系统管件和配件填补了国家空白。

该课题的完成对于国家地源热泵产业技术的发展和推广应用，具有积极和较深远的意义，并具有较好的经济效益、社会效益以及社会环境效益。