(工作分析)地源热泵的工作原理及技术经济性分析
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地源热泵工作原理及分类地源热泵是一种利用地表或地下水体的热能进行空调和供暖的环保节能设备。
它通过地热能的吸收和释放,实现了热能的转移和利用。
本文将详细介绍地源热泵的工作原理及其分类。
一、地源热泵的工作原理地源热泵的工作原理基于热力学的基本规律,即热量自高温区流向低温区。
地源热泵系统主要由地热能源回收系统、热泵机组和室内热交换系统组成。
1. 地热能源回收系统:地源热泵通过地热能源回收系统,将地表或地下水体中的热能吸收到系统中。
这通常通过埋设在地下的地热能源回收器(地热井或水井)来实现。
地热能源回收器通过与地下的热媒流体接触,吸收地下热能并将其传递给热泵机组。
2. 热泵机组:热泵机组是地源热泵系统的核心部件,它通过循环工质的压缩和膨胀过程,实现热能的转移和利用。
热泵机组通常包括压缩机、膨胀阀、冷凝器和蒸发器等组件。
当地热能源回收器中的热媒流体经过蒸发器时,由于低温低压的环境,热媒流体会蒸发吸热。
蒸发后的热媒流体经过压缩机的压缩,温度和压力升高,然后进入冷凝器。
在冷凝器中,热媒流体释放出热量给室内或室外环境,冷凝为液体。
液体热媒流体经过膨胀阀降压后,重新进入蒸发器,循环往复。
3. 室内热交换系统:室内热交换系统用于将热泵机组释放的热量传递给室内空气或供暖系统。
它通常包括室内换热器、风扇和管道等组件。
当热泵机组释放的热量经过室内换热器时,室内空气通过风扇的循环,与换热器接触,实现热量的传递和分配。
二、地源热泵的分类根据地热能源的不同获取方式和利用方式,地源热泵可以分为垂直地源热泵和水源热泵两种主要类型。
1. 垂直地源热泵:垂直地源热泵是通过埋设在地下的垂直地热能源回收器来获取地热能源的。
这种方式适用于地下空间有限的情况,如城市建筑群、高层建筑等。
垂直地热能源回收器一般采用地热井的形式,通过井筒将热媒流体引入地下,与地下的热能进行交换。
2. 水源热泵:水源热泵是通过水体中的热能来获取地热能源的。
这种方式适用于有水体资源的地区,如湖泊、河流等。
地源热泵的工作原理地源热泵(Ground Source Heat Pump,简称GSHP)是一种利用地下热能进行供暖、制冷和热水的环保节能设备。
它通过地下的热能转移,实现了高效的能源利用,并具有环境友好、节能减排的特点。
下面将详细介绍地源热泵的工作原理。
一、热泵循环系统地源热泵的工作原理基于热泵循环系统,该系统由蒸发器、压缩机、冷凝器和节流装置组成。
热泵循环系统通过改变制冷剂的压力和温度,实现热能的转移和传递。
1. 蒸发器(Evaporator):蒸发器是地源热泵中的热交换器,通过与地下热源接触,将地下的低温热能转移到制冷剂上。
制冷剂在低压下吸收地下热能,从而发生蒸发过程。
2. 压缩机(Compressor):压缩机是地源热泵循环系统中的主要设备,它将低温低压的蒸汽制冷剂压缩为高温高压的气体。
通过压缩,制冷剂的温度和压力升高。
3. 冷凝器(Condenser):冷凝器是地源热泵中的另一个热交换器,它将高温高压的制冷剂释放到室内环境中,实现供暖、制冷和热水的目的。
在冷凝器中,制冷剂的高温热能被室内的冷却水或空气吸收,从而发生冷凝过程。
4. 节流装置(Expansion Device):节流装置是地源热泵循环系统中的调节器件,它通过限制制冷剂的流量和压力,降低制冷剂的温度和压力。
节流装置使得制冷剂从高压区域流向低压区域,从而保证热泵循环系统的正常运行。
二、地源热泵的工作过程地源热泵的工作过程可以分为制热过程和制冷过程。
1. 制热过程:在制热过程中,地源热泵利用地下的热能将室内的温度提高。
具体步骤如下:(1)蒸发器吸收地下的低温热能,制冷剂发生蒸发过程,从而吸热。
(2)压缩机将低温低压的制冷剂压缩为高温高压的气体,制冷剂的温度和压力升高。
(3)冷凝器释放高温热能到室内环境中,制冷剂发生冷凝过程,从而释放热量。
(4)节流装置降低制冷剂的温度和压力,使其重新进入蒸发器,循环再次吸收地下的热能。
2. 制冷过程:在制冷过程中,地源热泵利用地下的热能将室内的温度降低。
地源热泵的工作原理地源热泵是一种利用地下热能进行空调和供暖的环保节能设备。
它通过地下的稳定温度来提供热能或冷能,实现室内温度的调节。
下面将详细介绍地源热泵的工作原理。
一、地源热泵的组成部分地源热泵系统由地热换热器、热泵主机、室内机组以及管道系统等组成。
1. 地热换热器:地热换热器埋设在地下,通常有水平式和竖直式两种形式。
它通过与地下的土壤或地下水进行热交换,吸收地下的热能或冷能。
2. 热泵主机:热泵主机是地源热泵系统的核心部分,包括压缩机、膨胀阀、换热器等。
它通过循环工质的变化状态来实现热能的转移。
3. 室内机组:室内机组负责将热泵主机传输的热能或冷能释放到室内空间,实现室内温度的调节。
4. 管道系统:管道系统连接地热换热器、热泵主机和室内机组,将热能或冷能传输到各个部分。
二、地源热泵的工作原理地源热泵的工作原理可以分为制冷模式和供暖模式两种情况。
1. 制冷模式:在制冷模式下,地热换热器从地下吸收热能,然后通过管道系统将热能传输到热泵主机。
热泵主机中的压缩机将低温低压的工质压缩成高温高压的气体,然后通过换热器将热能释放到室内机组。
室内机组通过风扇将热能释放到室内空间,同时将室内空气中的热量吸收到热泵主机中。
最后,压缩机将工质冷却成低温低压的状态,循环再次开始。
2. 供暖模式:在供暖模式下,地热换热器从地下吸收热能,然后通过管道系统将热能传输到热泵主机。
热泵主机中的压缩机将低温低压的工质压缩成高温高压的气体,然后通过换热器将热能释放到室内机组。
室内机组通过风扇将热能释放到室内空间,提供供暖效果。
同时,室内机组将室内空气中的热量吸收到热泵主机中。
最后,压缩机将工质冷却成低温低压的状态,循环再次开始。
三、地源热泵的优势地源热泵具有以下几个优势:1. 高效节能:地源热泵利用地下稳定的温度进行热能交换,比传统的燃气锅炉和电加热器更加高效节能。
2. 环保节能:地源热泵不需要燃烧燃料,不产生废气和废水,减少了对环境的污染。
地源热泵的工作原理及技术经济性分析一、什么是地源热泵地源热泵是一种利用地下浅层地热资源(也称地能,包含地下水、土壤或者地表水等)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与夏季空调的冷源,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。
热泵机组的能量流淌是利用其所消耗的能量(如电能)将吸取的全部热能(即电能+汲取的热能)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,从而达到汲取低温热源中热能的作用。
请参见能流图所示。
通常地源热泵消耗1kW的能量,用户能够得到5kW以上的热量或者4kW以上冷量,因此我们将其称之节能型空调系统。
与锅炉(电、燃料)供热系统相比,锅炉供热只能将90%以上的电能或者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约三分之二以上的电能,比燃料锅炉节约二分之一以上的能量;由于地源热泵的热源温度全年较为稳固,通常为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,特别是近五年来,地源热泵空调系统在北美如美国、加拿大及法国、瑞士、瑞典等国家取得了较快的进展,中国的地源热泵市场也日趋活跃,能够估计,该项技术将会成为21世纪最有效的供热与供冷空调技术。
二、地源热泵国内外进展近况地源热泵的历史能够追朔到1912年瑞士的一个专利,欧洲第一台热泵机组是在1938年间制造的。
它以河水低温热源,向市政厅供热,输出的热水温度可达60o C。
在冬季使用热泵作为采暖需要,在夏季也能用来制冷。
1973年能源危机的推动,使热泵的进展形成了一个高潮。
目前,欧洲的热泵理论与技术均已高度发达,这种“一举两得”同时环保的设备在法、德、日、美等发达国家业已广泛使用。
地源热泵工作原理及分类地源热泵是一种利用地下热能进行空调供暖的环保节能设备。
它通过地下的热能来提供冷热空气,实现室内温度的调节。
本文将详细介绍地源热泵的工作原理和分类。
一、工作原理地源热泵的工作原理基于地下的稳定温度。
地下温度在不同地区有所差异,但普通在地表以下3米深度处保持相对稳定。
地下温度通常比室外温度更稳定,夏季较凉爽,冬季较温暖。
地源热泵利用地下温度与室内外温度差异来进行热交换,从而实现冷热空气的供应。
地源热泵的工作原理主要包括以下几个步骤:1. 地热吸收:地源热泵通过埋设在地下的地热换热器吸收地下的热能。
地热换热器普通采用地埋水管或者地埋螺旋管,通过导热介质与地下热能进行热交换。
2. 热泵循环:地源热泵通过循环工质(普通为制冷剂)将地下吸收的热能带入室内。
制冷剂在低温状态下吸收地热换热器中的热能,然后通过压缩机进行压缩,提高温度。
3. 热能释放:经过压缩后的制冷剂进入室内机组,释放热能到室内空气中。
室内机组普通由蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀等组成,通过这些部件,制冷剂的压力和温度得以改变,从而实现冷热空气的供应。
4. 热能回收:地源热泵在释放热能后,将剩余的制冷剂重新送回地热换热器,进行循环使用。
这样既实现了热能的回收利用,也提高了能源利用效率。
二、分类根据地源热泵的工作方式和应用领域,可以将其分为以下几类:1. 地源热泵供暖系统:这是地源热泵最常见的应用领域之一。
地源热泵供暖系统通过地下的热能来供应室内的暖气,取代传统的锅炉供暖方式。
该系统具有环保、节能、稳定性好等优点,适合于各种建造类型。
2. 地源热泵空调系统:地源热泵空调系统是利用地下的热能来进行空调供冷。
该系统通过地下的稳定温度来降低空调系统的能耗,实现室内空气的舒适调节。
地源热泵空调系统适合于各种商业建造、办公楼和住宅等场所。
3. 地源热泵热水供应系统:地源热泵热水供应系统是利用地下的热能来供应热水。
该系统通过地下热能的吸收和释放,提供热水供应,取代传统的燃气热水器或者电热水器。
地源热泵工作原理及分类地源热泵是一种利用地下热能进行空调和供暖的高效节能设备。
本文将介绍地源热泵的工作原理及分类。
一、地源热泵的工作原理1.1 地源热泵利用地下的恒定温度进行热交换,实现供暖和制冷。
1.2 地源热泵通过地下循环水管系统将地热能传递至热泵内部,进行热交换。
1.3 地源热泵利用压缩机、膨胀阀、蒸发器和冷凝器等部件完成热能的转换和传递。
二、地源热泵的分类2.1 按照地热源的不同,地源热泵可分为水源热泵、地埋管热泵和井孔热泵。
2.2 水源热泵利用地下水进行热交换,适用于地下水资源丰富的地区。
2.3 地埋管热泵通过埋设在地下的循环管道进行热交换,适用于土地资源较为充裕的地区。
三、地源热泵的优势3.1 地源热泵具有高效节能的特点,能够显著降低能耗和运行成本。
3.2 地源热泵无排放,对环境友好,有利于减少温室气体排放。
3.3 地源热泵具有长期稳定的运行特性,使用寿命长,维护成本低。
四、地源热泵的应用领域4.1 地源热泵广泛应用于住宅、商业建筑和工业厂房的供暖和制冷系统。
4.2 地源热泵也可与太阳能光伏系统结合,实现能源的综合利用。
4.3 地源热泵在一些寒冷地区也被用于地面融雪系统,提高道路交通安全。
五、地源热泵的发展趋势5.1 随着环保意识的提高和能源危机的加剧,地源热泵作为一种清洁能源设备将得到更广泛的应用。
5.2 地源热泵技术将不断创新和完善,提高能效和稳定性。
5.3 地源热泵将成为未来建筑节能环保的主流供暖和制冷设备。
综上所述,地源热泵作为一种高效节能的供暖和制冷设备,具有广阔的应用前景和发展空间。
随着技术的不断进步和市场需求的增长,地源热泵将在未来得到更广泛的推广和应用。
地源热泵工作原理及分类地源热泵是一种利用地下热能进行热量转移的设备,它能够实现供暖、制冷和热水供应。
地源热泵系统由地热换热器、热泵机组、热水储存装置和控制系统组成。
下面将详细介绍地源热泵的工作原理及分类。
一、地源热泵的工作原理地源热泵利用地下热能进行热量转移,其工作原理基于热力学的基本原理。
地下温度相对稳定,一般在10℃到25℃之间,比空气温度更适合热泵的工作。
地源热泵的工作原理如下:1. 地热换热器:地热换热器是地源热泵系统中的关键组件,它通过埋设在地下的地源回路与地下热能进行热量交换。
地热换热器一般有水平埋管和垂直埋管两种形式。
水平埋管是将管道埋设在地下,通过管道与地下热能进行热量交换。
垂直埋管是将管道垂直埋设在地下,通过管道与地下热能进行热量交换。
2. 热泵机组:热泵机组是地源热泵系统中的核心部分,它包括压缩机、膨胀阀、冷凝器和蒸发器。
热泵机组的工作过程如下:首先,压缩机将低温低压的制冷剂吸入,然后通过压缩提高其温度和压力,进而将高温高压的制冷剂送入冷凝器。
在冷凝器中,制冷剂释放热量并冷却,然后通过膨胀阀降低温度和压力,进入蒸发器。
在蒸发器中,制冷剂吸收地热换热器中的热量,从而实现热量转移。
3. 热水储存装置:热水储存装置用于存储地源热泵系统产生的热水,以满足供热和热水供应的需求。
热水储存装置一般包括水箱和相应的管道连接。
4. 控制系统:控制系统用于监测和控制地源热泵系统的运行状态,包括温度、压力和流量等参数的监测和调节。
二、地源热泵的分类根据地热换热器的不同形式,地源热泵可以分为水平埋管地源热泵和垂直埋管地源热泵两种类型。
1. 水平埋管地源热泵:水平埋管地源热泵是将地热换热器的管道水平埋设在地下,通过与地下热能进行热量交换来实现热泵的工作。
水平埋管地源热泵适用于土地面积较大的场所,如农田、公园等。
它的优点是安装方便、成本较低,但需要较大的土地面积。
2. 垂直埋管地源热泵:垂直埋管地源热泵是将地热换热器的管道垂直埋设在地下,通过与地下热能进行热量交换来实现热泵的工作。
地源热泵工作原理及分类地源热泵是一种利用地下热能进行空调供暖的环保节能设备。
它通过地下热能的吸收和释放来实现室内温度的调节,从而达到舒适的居住环境。
本文将详细介绍地源热泵的工作原理和分类。
一、工作原理地源热泵利用地下热能进行空调供暖,其工作原理可以简单概括为以下几个步骤:1. 地热吸收:地源热泵通过埋设在地下的地热换热器吸收地下的热能。
地热换热器通常采用地埋管道系统,通过地下管道与地下热能接触,吸收地热能。
2. 热能传递:地热能被吸收后,通过地源热泵系统中的制冷剂传递到蒸发器中。
在蒸发器中,制冷剂与室内空气进行热交换,吸收室内热量,同时蒸发成气体。
3. 压缩增压:经过蒸发器后,制冷剂以气体形式进入压缩机。
压缩机将制冷剂压缩成高温高压气体,增加其温度和压力。
4. 热能释放:高温高压气体进入冷凝器,与室外空气进行热交换。
在冷凝器中,制冷剂释放热量,冷凝成液体。
5. 再次循环:制冷剂变成液体后,经过膨胀阀降压,再次进入蒸发器,循环进行热能吸收和释放的过程。
通过上述循环过程,地源热泵实现了地下热能的吸收和释放,从而达到室内温度的调节。
二、分类根据地源热泵的工作方式和热源类型,可以将地源热泵分为以下几种分类:1. 地下水源热泵:地下水源热泵利用地下水作为热源,通过水井或井泉将地下水引入地热换热器中,进行热交换。
地下水源热泵适用于地下水资源丰富的地区。
2. 地埋管道热泵:地埋管道热泵通过埋设在地下的管道系统吸收地下热能。
地埋管道可以是水平埋管、垂直埋管或螺旋管等形式,根据地形和场地条件选择合适的埋管方式。
3. 地热井热泵:地热井热泵是通过钻探地下热能储存的井口,将地下热能引入地热换热器中进行热交换。
地热井热泵适用于地下水资源较为稀缺的地区。
4. 地下湖热泵:地下湖热泵利用地下湖水作为热源,通过水泵将地下湖水引入地热换热器中,进行热交换。
地下湖热泵适用于地下湖水资源丰富的地区。
5. 地下排水热泵:地下排水热泵利用建筑物排水中的热能,通过地热换热器进行热交换。
地源热泵的工作原理
地源热泵是一种利用地下热能进行空调供暖的设备,其工作原理可以分为三个主要步骤:
1. 地热吸收(地下换热器):地源热泵首先通过埋设在地下的换热器吸收地下的热能。
换热器通常由地下埋置的水平或垂直管道组成,通过这些管道循环流动的介质(通常是含有抗冻剂的水或其他热传导介质)与地下的土壤或地下水进行热交换。
在地下换热器的作用下,地热能被吸收并传递给地源热泵系统。
2. 低温能量转化(蒸发器):吸收到的地热能进入地源热泵系统后,会经过一个称为蒸发器的部件。
在蒸发器中,地热能使得介质中的低温制冷剂(通常是液态制冷剂)蒸发为气体。
这个过程中,热能被转移到制冷剂中,从而使制冷剂从低温态升温。
同时,这个蒸发过程也使得蒸发器内的空气或水得以冷却。
3. 高温能量传递(压缩机和冷凝器):在蒸发器中蒸发的制冷剂会被地源热泵中的压缩机吸入,并通过压缩机的作用,将制冷剂的压力和温度提高。
随后,高温高压的制冷剂进入冷凝器,通过与空气或水接触换热,将热能传递给室内或外部空间。
在这个过程中,制冷剂会由气态变为液态,释放出的热能会被供暖系统吸收,从而实现室内加热。
通过以上的循环过程,地源热泵能够将地下的地热能转化成室内供暖所需的高温热能。
它具有高效节能、环保、稳定可靠的特点,成为一种受欢迎的取暖方式。
(工作分析)地源热泵的工作原理及技术经济性分析地源热泵的工作原理及技术经济性分析壹、什么是地源热泵地源热泵是壹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。
地能分别于冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源,即于冬季,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)壹起排输至高温热源。
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。
请参见能流图所示。
通常地源热泵消耗1kW的能量,用户能够得到5kW之上的热量或4kW之上冷量,所以我们将其称为节能型空调系统。
和锅炉(电、燃料)供热系统相比,锅炉供热只能将90%之上的电能或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之上的电能,比燃料锅炉节省二分之壹之上的能量;由于地源热泵的热源温度全年较为稳定,壹般为10~25℃,其制冷、制热系数可达3.5~4.4,和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,地源热泵空调系统于北美如美国、加拿大及法国、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,能够预计,该项技术将会成为21世纪最有效的供热和供冷空调技术。
二、地源热泵国内外发展近况地源热泵的历史能够追朔到1912年瑞士的壹个专利,欧洲第壹台热泵机组是于1938年间制造的。
它以河水低温热源,向市政厅供热,输出的热水温度可达60o C。
于冬季采用热泵作为采暖需要,于夏季也能用来制冷。
1973年能源危机的推动,使热泵的发展形成了壹个高潮。
目前,欧洲的热泵理论和技术均已高度发达,这种“壹举俩得”且且环保的设备于法、德、日、美等发达国家业已广泛使用。
如美国,截止1985年全国共有14,000台地源热泵,而1997年就安装了45,000台,到目前为止已安装了400,000台,而且每年以10%的速度稳步增长。
1998年美国商业建筑中地源热泵系统已占空调总保有量的19%,其中有新建筑中占30%。
美国地源热泵工业已经成立了由美国能源部、环保署、爱迪逊电力研究所及众多地源热泵厂家组成的美国地源热泵协会,该协会于近年中将投入壹亿美元从事开发、研究和推广工作。
美国计划到2001年达到每年安装40万台地源热泵的目标,届时将降低温室气体排放1百万吨,相当于减少50万辆汽车的污染物排放或种植树1百万英亩,年节约能源费用达4.2亿美元,此后,每年节约能源费用再增加1.7亿美元。
和美国的地源热泵发展有所不同,中、北欧如瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家主要利用浅层地热资源,地下土壤埋盘管(埋深<400米深)的地源热泵,用于室内地板辐射供暖及提供生活热水。
据1999年的统计,为家用的供热装置中,地源热泵所占比例,瑞士为96%,奥地利为38%,丹麦为27%。
我国的地源热泵事业近几年已开始起步,而且发展势头见好。
天津大学、清华大学分别和有关企业结成产学研联合体开发出中国品牌的地源热泵系统,已建成数个示范工程,越来越多的中国用户开始熟悉地源热泵,且对其应用产生了浓厚的兴趣,能够预计中国的地源热泵市场前景广阔。
之所以对中国的地源热泵市场发展前景持乐观态度,壹方面是要节约常规能源、充分利用可再生能源的国内外大趋势;另壹方面,我国具有较好的热泵科研和应用的基础,早于50年代,天津大学热能研究所吕灿仁教授就开展了我国热泵的最早研究,1965年研制成功国内第壹台水冷式热泵空调机。
重庆建筑大学、天津商学院等单位对地下埋盘管的地源热泵也进行了多年的研究。
于中国科学院广州能源研究所等单位仍多次召开全国性的有关热泵技术发展和应用的专题研讨会。
三、地源热泵特点1.属可再生能源利用技术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。
地表浅层地热资源能够称之为地能(EarthEnergy),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。
地表浅层是壹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倍仍多。
它不受地域、资源等限制,真正是量大面广、无处不于。
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壹种形式。
2.属经济有效的节能技术地能或地表浅层地热资源的温度壹年四季相对稳定,冬季比环境空气温度高,夏季比环境空气温度低,是很好的热泵热源和空调冷源,这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%,因此要节能和节省运行费用40%左右。
另外,地能温度较恒定的特性,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。
据美国环保署EPA估计,设计安装良好的地源热泵,平均来说能够节约用户30~40%的供热制冷空调的运行费用。
3.环境效益显著地源热泵的污染物排放,和空气源热泵相比,相当于减少40%之上,和电供暖相比,相当于减少70%之上,如果结合其它节能措施节能减排会更明显。
虽然也采用制冷剂,但比常规空调装置减少25%的充灌量;属自含式系统,即该装置能于工厂车间内事先整装密封好,因此,制冷剂泄漏机率大为减少。
该装置的运行没有任何污染,能够建造于居民区内,没有燃烧,没有排烟,也没有废弃物,不需要堆放燃料废物的场地,且不用远距离输送热量。
4.壹机多用,应用范围广地源热泵系统可供暖、空调,仍可供生活热水,壹机多用,壹套系统能够替换原来的锅炉加空调的俩套装置或系统;可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑,更适合于别墅住宅的采暖、空调。
此外,机组使用寿命长,均于15年之上;机组紧凑、节省空间;维护费用低;自动控制程度高,可无人值守。
当然,象任何事物壹样,地源热泵也不是十全十美的,如其应用会受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响;壹次性投资及运行费用会随着用户的不同而有所不同;采用地下水的利用方式,会受到当地地下水资源的制约,实际上地源热泵且不需要开采地下水,所使用的地下水可全部回灌,不会对水质产生污染。
四、工作原理和分类热泵工作原理作为自然界的现象,正如水由高处流向低处那样,热量也总是从高温流向低温。
但人们能够创造机器,如同把水从低处提升到高处而采用水泵那样,采用热泵能够把热量从低温抽吸到高温。
所以热泵实质上是壹种热量提升装置,它本身消耗壹部分能量,把环境介质中贮存的能量加以挖掘,提高温位进行利用,而整个热泵装置所消耗的功仅为供热量的三分之壹或更低,这也是热泵的节能特点。
热泵和制冷的原理和系统设备组成及功能是壹样的,对蒸汽压缩式热泵(制冷)系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器和节流阀组成:压缩机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于冷凝器中被冷却介质带走,达到制热的目的;膨胀阀或节流阀对循环工质起到节流降压作用,且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,且向高温环境放热,周而往复地进行循环。
热泵分类热泵是需要冷凝器的热量,蒸发器则从环境中取热,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和环境换热介质的不同,主要分为空气换热和水换热俩种形式。
这样热泵或制冷机根据和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,而且其安装和使用均很方便,应用较广泛。
但由于地区空气温度的差别,于我国典型应用范围是长江以南地区。
于华北地区,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,而且因为存于结霜问题,效率低下。
利用水作冷热源的热泵,称之为水源热泵。
水是壹种优良的热源,其热容量大,传热性能好,壹般水源热泵的制冷供热效率或能力高于空气源热泵,但由于受水源的限制,水源热泵的应用远不及空气源热泵。
地源热泵工作原理及分类地源热泵则是利用水源热泵的壹种形式,它是利用水和地能(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俩种形式: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,水源热泵和地能之间换热介质为水,和建筑物采暖空调末端换热介质能够是水或空气。
地源热泵同空气源热泵相比,有许多优点:(1)全年温度波动小。
冬季温度比空气温度高,夏季比空气温度低,因此地源热泵的制热、制冷系数要高于空气源热泵,壹般可高于40%,因此可节能和节省费用40%左右。
(2)冬季运行不需要除霜,减少了结霜和除霜的损失。
(3)地源有较好的蓄能作用。
地源分类地源按照室外换热方式不同可分为三类:1.土壤埋盘管系统,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,仍有壹种“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,而是直接将热泵的壹个换热器(蒸发器)埋入地下进行换热。
五、地源热泵应用方式地源热泵的应用方式从应用的建筑物对象可分为家用和商用俩大类,从输送冷热量方式可分为集中系统、分散系统和混合系统。
家用系统用户使用自己的热泵、地源和水路或风管输送系统进行冷热供应,多用于小型住宅,别墅等户式空调。
集中系统热泵布置于机房内,冷热量集中通过风道或水路分配系统送到各房间。
分散系统用中央水泵,采用水环路方式将水送到各用户作为冷热源,用户单独使用自己的热泵机组调节空气。
壹般用于办公楼、学校、商用建筑等,此系统可将用户使用的冷热量完全反应于用电上,便于计量,适用于目前的独立热计量要求。
混合系统将地源和冷却塔或加热锅炉联合使用作为冷热源的系统,混合系统和分散系统非常类似,只是冷热源系统增加了冷却塔或锅炉。