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簡介

山東家庭式地源熱泵機(jī)組本地的，地源熱泵是需要冷凝器的熱量，蒸發(fā)器則從環(huán)境中吸熱，此時(shí)從環(huán)境取熱的對(duì)象稱為熱源；相反制冷是需要蒸發(fā)器的冷量，冷凝器則向環(huán)境排熱，此時(shí)向環(huán)境排熱的對(duì)象稱為冷源。　　

蒸發(fā)器冷凝器根據(jù)循環(huán)工質(zhì)與環(huán)境換熱介質(zhì)的不同，主要分為空氣換熱和水換熱兩種形式。 熱泵根據(jù)與環(huán)境換熱介質(zhì)的不同，可分為：水—水式，水—空氣式，空氣—水式，和空氣—空氣式共四類。利用空氣作冷熱源的熱泵，稱之為空氣源熱泵?？諝庠礋岜糜兄凭玫臍v史，而且其安裝和使用都很方便，應(yīng)用較廣泛。但由于地區(qū)空氣溫度的差別，在我國典型應(yīng)用范圍是長江以南地區(qū)。

 (1)制冷工況：制冷時(shí)恒溫控制器啟動(dòng)離心風(fēng)機(jī)，打開方向閥示制冷方向，此時(shí)低溫低壓的冷媒進(jìn)入壓縮機(jī)壓縮成高壓氣體，再經(jīng)方向閥進(jìn)入冷媒(水的散熱器)而冷凝成液體。冷媒通過毛細(xì)管而進(jìn)入冷媒(空氣的蒸發(fā)器)，蒸發(fā)成為低溫氣體，該氣體吸收從風(fēng)機(jī)吹過盤管的空氣之熱而使溫度降低，循環(huán)不斷往復(fù)進(jìn)行制冷。

 (2)采暖供熱工況：采暖供熱時(shí)，恒溫控制器啟動(dòng)離心風(fēng)機(jī)打開反向閥使其朝向采暖供熱方向，此時(shí)低溫低壓冷媒進(jìn)入壓縮機(jī)壓成高溫高壓氣體，再經(jīng)反向閥進(jìn)入冷媒空氣葉片盤管的散熱器冷凝為液體，次冷媒液由風(fēng)機(jī)吹過盤管的空氣釋放熱能，使其溫度身高，冷媒液再經(jīng)過一個(gè)細(xì)管而進(jìn)入冷媒蒸發(fā)器，吸收循環(huán)水熱能而蒸發(fā)為低溫氣體，低溫低壓的冷媒氣體經(jīng)過反向閥進(jìn)入壓縮機(jī)入口成為下一循環(huán)的開始往復(fù)循環(huán)采暖供熱。

zui長的使用壽命

由于地溫恒定的特性，熱泵機(jī)組負(fù)荷低，其工況*處于"輕松"狀態(tài)，這大大延長了設(shè)備的使用壽命。歐美的使用情況證明，地下埋管可用50年以上，地上機(jī)組及配套設(shè)備的使用年限將大幅度延長，與傳統(tǒng)戶式*空調(diào)相比，使用壽命可成倍延長。

zui舒適宜人的空調(diào)

地源熱泵*空調(diào)的機(jī)組為水源熱泵，無論是水-水型，還是水-空氣型，其制冷供熱的"源"均為水。室內(nèi)末端系統(tǒng)提供的"冷"或"熱"是十分柔和的，特別舒適宜人。

zui節(jié)能省錢的空調(diào)

山東家庭式地源熱泵機(jī)組本地的地源熱泵*空調(diào)的zui大優(yōu)勢和亮點(diǎn)是高效，節(jié)能。地源熱泵的能效比很高，夏季制冷時(shí)，每輸入1KW電能，可產(chǎn)生5KW左右的冷量；冬季制熱時(shí)，每輸入1KW電能，可產(chǎn)生4KW左右的熱量。如果方案優(yōu)化做的好，或者鉆孔埋管的數(shù)量和深度適當(dāng)增加，能效比還會(huì)進(jìn)一步提高。美國環(huán)保署(EPA)評(píng)估，根據(jù)zui保守測算，地源熱泵系統(tǒng)平均至少可節(jié)約用戶40%左右的供熱制冷空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用，部分用戶zui高可節(jié)省70%左右的運(yùn)行費(fèi)用。

zui清潔環(huán)保的空調(diào)

地源熱泵*空調(diào)摒棄了傳統(tǒng)大型*空調(diào)那種機(jī)組+鍋爐+冷卻塔的模式，不破壞和影響建筑物的外觀，無污染，無排煙，無廢棄物，無需燃料，無耗材廢料堆積場，無任何廢氣，廢水排放，加入的制冷劑只有傳統(tǒng)*空調(diào)的一半。

*實(shí)惠的空調(diào)

地源熱泵空調(diào)一機(jī)多用，既可制冷，又可供暖，還可提供生活用水，特別是為地暖地板提供循環(huán)熱水或冷水，更加安全、節(jié)能、環(huán)保，是地源熱泵的又一大亮點(diǎn)。

地源熱泵安裝使用的建筑物

根據(jù)國內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)，地源熱泵系統(tǒng)的使用范圍十分廣泛，其中土壤源熱泵系統(tǒng)安裝使用的建筑物是：高檔別墅、高檔公寓住宅、會(huì)所、賓館、酒店、商場、超市、各類休閑中心，高檔商務(wù)、寫字、辦公樓，機(jī)關(guān)、醫(yī)院、學(xué)校、科研院所，各類指揮、調(diào)度、監(jiān)控中心，高檔廠房(特別是IT行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)廠房)。對(duì)于單體建筑面積不夠用于鉆孔埋管的，可采用混合式地源熱泵或水環(huán)熱泵系統(tǒng)。地源熱泵城市污水來源廣泛，匯流面積大，污水原水流量具有小時(shí)變化規(guī)律明確、日流量相對(duì)穩(wěn)定、隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大而呈逐年遞增的趨勢。

地源熱泵利用污水熱泵空調(diào)系統(tǒng)不僅可以使污水資源化，更是改善我國供暖以煤為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀的有效途徑。城市污水有三種形式：原生污水、二級(jí)再生水和中水。

原生污水是指未經(jīng)過任何物理手段處理的污水。運(yùn)用原生污水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)相比于二級(jí)再生水和中水熱泵空調(diào)系統(tǒng)的初投資及運(yùn)行費(fèi)用低。地源熱泵城市污水溫度變化幅度較小，與環(huán)境溫度相比，表現(xiàn)為冬暖夏涼，污水溫度在冬季通常為13℃~17℃，在夏季為22℃~25℃與河水及空氣相比較，城市污水在溫度在冬季zui高、夏季zui低，全年波動(dòng)zui小。污水的溫度在城市可以利用的熱能中是zui多的。而且在能量消費(fèi)密度越高的城市中其蘊(yùn)藏的熱量也越大。雖然污水的熱賦存量很大，卻不適用于產(chǎn)生動(dòng)力，僅適用于50℃一下的低溫用戶。地源熱泵有開式和閉式兩種。開式系統(tǒng)：是直接利用水源進(jìn)行熱量傳遞的熱泵系統(tǒng)。該系統(tǒng)需配備防砂堵，防結(jié)垢、水質(zhì)凈化等裝置。閉式系統(tǒng)：是在深埋于地下的封閉塑料管內(nèi)，注入防凍液，通過換熱器與水或土壤交換能量的封閉系統(tǒng)。閉式系統(tǒng)不受地下水位、水質(zhì)等因素影響。

地源熱泵

1、垂直埋管--深層土壤垂直埋管可獲取地下深層土壤的熱量。垂直埋管通常安裝在地下50-150米深處，一組或多組管與熱泵機(jī)組相連，封閉的塑料管內(nèi)的防凍液將熱能傳送給熱泵，然后由熱泵轉(zhuǎn)化為建筑物所需的暖氣和熱水。垂直埋管是地源熱泵系統(tǒng)的主要方式，得到各個(gè)國家的政府部門大力支持。

2、水平埋管--大地表層　在地下2米深處水平放置塑料管，塑料管內(nèi)注滿防凍的液體，并與熱泵相連。水平埋管占地面積大，土方開挖量大，而且地下?lián)Q熱器受地表氣候變化的影響。

3、地表水江、河、湖、海的水以及深井水統(tǒng)稱地表水。地源熱泵可以從地表水中提取熱量或冷量，達(dá)到制熱或制冷的目的。利用地表水的地源熱泵系統(tǒng)造價(jià)低，運(yùn)行效率高，但受地理位置（如江河湖海）和國家政策（如取深井水）的限制。環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益顯著

地源熱泵機(jī)組運(yùn)行時(shí)，不消耗水也不污染水，不需要鍋爐，不需要冷卻塔，也不需要堆放燃料廢物的場地，環(huán)保效益顯著。地源熱泵機(jī)組的電力消耗，與空氣源熱泵相比也可以減少40%以上；與電供暖相比可以減少70%以上，它的制熱系統(tǒng)比燃?xì)忮仩t的效率平均提高近50%，比燃?xì)忮仩t的效率高出了75%。

一機(jī)多用，應(yīng)用廣泛

地源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)制冷，還可提供生活熱水，一機(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)，特別是對(duì)于同時(shí)有供熱和供冷要求的建筑物。地源熱泵有著明顯的優(yōu)點(diǎn)。不僅節(jié)省了大量的能量，而且用一套設(shè)備可以同時(shí)滿足供熱、供冷、供生活用水的要求，減少了設(shè)備的初投資，地源熱泵可應(yīng)用于賓館、居住小區(qū)、公寓、廠房、商場、辦公樓、學(xué)校等建筑，小型的地源熱泵更適合于別墅住宅的采暖、空調(diào)。

自動(dòng)運(yùn)行

地源熱泵機(jī)組由于工況穩(wěn)定，可以設(shè)計(jì)成簡單的系統(tǒng)，部件較少，機(jī)組運(yùn)行可靠，維護(hù)費(fèi)用用低，自動(dòng)控制程度高，使用壽命長。從水源熱泵的市場應(yīng)用看,我國南方的深圳,廣州到過渡地區(qū)的上海,南京直到北方采暖地區(qū)的北京,大連等城市的公共建筑(辦公樓,商住樓,商場等),而且住宅建筑上得到了廣泛的應(yīng)用. 北京村利用再生水水源熱泵空調(diào)系統(tǒng),不需要冷卻塔,鍋爐房,其能源消耗量是傳統(tǒng)電鍋爐的1/4,更重要的是,它不會(huì)排放任何污染物.

作為建設(shè)部*批(2006年)可再生能源建筑應(yīng)用示范項(xiàng)目,全國zui大規(guī)模的水源熱泵住宅區(qū),海信地產(chǎn)開發(fā)的麥島金岸投資4億元人民幣,采用了*的海水/污水源熱泵,節(jié)約了能源,減少了污染.建成后采暖每年可減少燃煤20206余噸,每年減少向大氣排放二氧化碳54050余噸.運(yùn)用海水*空調(diào),比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率高出40%,節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用40%左右. 有業(yè)內(nèi)人士分析,水源熱泵技術(shù)目前除了被廣泛應(yīng)用于各類民用建筑,公用建筑,軍事建筑等所有需要供冷供暖供應(yīng)洗浴熱水的*空調(diào)系統(tǒng),還涉及到工業(yè)領(lǐng)域中冷凍,冷藏,冷卻的工藝系統(tǒng),成為節(jié)能減排的重要技術(shù)之一。

地下水熱泵系統(tǒng)

也就是通常所說的深井回灌式水源熱泵系統(tǒng)。通過建造抽水井群將地下水抽出，通過二次換熱或直接送至水源熱泵機(jī)組，經(jīng)提取熱量或釋放熱量后，由回灌井群灌回地下。

無論是深井水，還是地下熱水都是熱泵的良好的低位熱源。地下水位于較深的地方，由于地層的隔熱作用，其溫度隨季節(jié)氣溫的波動(dòng)很小，特別是深井水的水溫常年基本不變，對(duì)熱泵的運(yùn)行十分有利。深井水的水溫一般月比當(dāng)?shù)貧鉁馗?—2℃。

通常系統(tǒng)包括帶潛水泵的取水井和回灌井。板式熱交換器采取小溫差換熱的方式運(yùn)行。

單井換熱熱井，也就是單管型垂直埋管地源熱泵，在國外常稱為“熱井”。在這種方式下，在地下水位以上用鋼套作為護(hù)套，直徑和孔徑一直；在地下水位以下為自然孔洞，不加任何固井設(shè)施。熱泵機(jī)組出水直接在孔洞上部進(jìn)入，其中一部分在地下水位以下進(jìn)入周邊巖土換熱，其余部分在邊壁處與巖土換熱。換熱后的流體在孔洞底部過埋至底部的回水管被抽取作為熱泵機(jī)組供水。這一方式主要應(yīng)用于巖石地層，典型孔徑為150mm，孔深450m。

地表水熱泵系統(tǒng)

由潛在水面以下的、多重并聯(lián)的塑料管組成的地下水熱交換器取代了土壤熱交換器，它們被連接到建筑物中，并且在北方地區(qū)需要進(jìn)行防凍處理。利用包括江水、河水、湖水、水庫水以及海水作為熱泵冷熱源。

直接膨脹式

它不象上述系統(tǒng)那樣采用中間介質(zhì)水來傳遞熱量，而是直接將熱泵的蒸發(fā)器直接埋入地下進(jìn)行換熱，即制冷劑直接進(jìn)入地下回路進(jìn)行換熱，由于取消了板式或者套管式式換熱器，換熱效率有所提高，但是由于制冷劑使用量比較大，整體經(jīng)濟(jì)性和安全性不高。

地源熱泵應(yīng)用方式

地源熱泵的應(yīng)用方式從應(yīng)用的建筑物對(duì)象可分為家用和商用兩大類。

1.家用系統(tǒng)

用戶使用自己的熱泵、地源和水路或風(fēng)管輸送系統(tǒng)進(jìn)行冷熱供應(yīng)，多用于小型住宅，別墅等戶式空調(diào)。

從輸送冷熱量方式可分為集中系統(tǒng)、分散系統(tǒng)和混合系統(tǒng)。

1）集中系統(tǒng)

熱泵布置在機(jī)房內(nèi)，冷熱量集中通過風(fēng)道或水路分配系統(tǒng)送到各房間

2）分散系統(tǒng)

用*水泵，采用水環(huán)路方式將水送到各用戶作為冷熱源，用戶單獨(dú)使用自己的熱泵機(jī)組調(diào)節(jié)空氣。一般用于辦公樓、學(xué)校、商用建筑等，此系統(tǒng)可將用戶使用的冷熱量*反映在用電上。便于計(jì)量，適用于目前的獨(dú)立熱計(jì)量要求。將地源和冷卻塔或加熱鍋爐聯(lián)合使用作為冷熱源的系統(tǒng)，混合系統(tǒng)與分散系統(tǒng)非常類似，只是冷熱源系統(tǒng)增加了冷卻塔或鍋爐。

南方地區(qū)，冷負(fù)荷大，熱負(fù)荷低，夏季適合聯(lián)合使用地源和冷卻塔，冬季只使用地源。北方地區(qū)，熱負(fù)荷大，冷負(fù)荷低，冬季適合聯(lián)合使用地源和鍋爐，夏季只使用地源。這樣可減少地源的容量和尺寸，節(jié)省投資。

分散系統(tǒng)或混合系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一種水環(huán)路熱泵空調(diào)系統(tǒng)形式。

水環(huán)路熱泵空調(diào)系統(tǒng)

它由許多臺(tái)水源熱泵空調(diào)機(jī)組成。這些機(jī)組由一個(gè)閉式的循環(huán)水管路連在一起，該水管路既作空調(diào)工況下的冷源，又作供暖工況下熱泵熱源。水環(huán)路的冷熱源可以是地源，或鍋爐、冷卻塔聯(lián)合方式。

夏季運(yùn)行：全部或大多數(shù)機(jī)組為供冷，熱量由水環(huán)路排至室外的冷源，如地源或冷卻塔。

春季/秋季運(yùn)行：對(duì)有內(nèi)區(qū)與周邊區(qū)的建筑物，會(huì)出現(xiàn)內(nèi)區(qū)需要供冷而周邊區(qū)需要供熱，內(nèi)區(qū)的熱量就可被周邊區(qū)所利用，即內(nèi)區(qū)空調(diào)的排熱與周邊區(qū)熱泵供熱所需熱量接近平衡時(shí)，室外的冷熱源可以停運(yùn)。這種制冷供熱同時(shí)進(jìn)行，能量在建筑物內(nèi)部轉(zhuǎn)移，運(yùn)行費(fèi)用zui少，節(jié)能效果明顯。

地源熱泵機(jī)組供冷、供暖運(yùn)行原理

夏季：冷凝器一側(cè)：（如前地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行原理所講）將從深井取出的低溫水，或者是與深井低溫水（土壤中的含水層）換熱后的冷水直接通過水泵送入冷凝器，如下圖從進(jìn)水口1進(jìn)入，低溫水在冷凝器中與高溫高壓的氟里昂進(jìn)行熱交換，把氟里昂的熱量帶走，降低氟里昂的溫度。得到熱量后溫度升高的水源從冷凝器出水口1出來回灌至地下（或者再次與地下水換熱，得到低溫冷水）。完成一次冷卻過程/循環(huán)。

蒸發(fā)器一側(cè)：用戶端循環(huán)水進(jìn)入蒸發(fā)器，如圖從進(jìn)水口2進(jìn)入，蒸發(fā)器中氟里昂蒸發(fā)吸熱，帶走水中的熱量，使循環(huán)水溫度降低（按國家標(biāo)準(zhǔn)一般降至7℃），冷凍水經(jīng)過水泵做功送至用戶端，達(dá)到制冷的效果。

冬季：冷凝器一側(cè)：通過外管路切換，用戶端循環(huán)水進(jìn)入冷凝器，如圖從進(jìn)水口1進(jìn)入，低溫水（約40℃左右）在冷凝器中與高溫高壓的氟里昂進(jìn)行熱交換，把氟里昂的熱量帶走，降低氟里昂的溫度。得到熱量后用戶端管路水溫度升高，熱水（一般在40-60℃之間）再經(jīng)過水泵做功送至用戶端，給建筑物供暖。

蒸發(fā)器一側(cè)：將從深井取出的低溫水，或者是與深井低溫水換熱后的冷水直接通過水泵送入蒸發(fā)器，如圖從進(jìn)水口2進(jìn)入，蒸發(fā)器中氟里昂蒸發(fā)吸熱，帶走水中的熱量，使井水溫度降低（一般可以降至7℃），然后從出水口2出來回灌至地下（或者再次與地下水換熱，得到較高溫度的水源）。完成一次取熱過程/循環(huán)。

地源熱泵應(yīng)用方式

地源熱泵的應(yīng)用方式從應(yīng)用的建筑物對(duì)象可分為家用和商用兩大類。

1.家用系統(tǒng)

用戶使用自己的熱泵、地源和水路或風(fēng)管輸送系統(tǒng)進(jìn)行冷熱供應(yīng)，多用于小型住宅，別墅等戶式空調(diào)。分散系統(tǒng)

用*水泵，采用水環(huán)路方式將水送到各用戶作為冷熱源，用戶單獨(dú)使用自己的熱泵機(jī)組調(diào)節(jié)空氣。一般用于辦公樓、學(xué)校、商用建筑等，此系統(tǒng)可將用戶使用的冷熱量*反映在用電上。便于計(jì)量，適用于目前的獨(dú)立熱計(jì)量要求。將地源和冷卻塔或加熱鍋爐聯(lián)合使用作為冷熱源的系統(tǒng)，混合系統(tǒng)與分散系統(tǒng)非常類似，只是冷熱源系統(tǒng)增加了冷卻塔或鍋爐。

南方地區(qū)，冷負(fù)荷大，熱負(fù)荷低，夏季適合聯(lián)合使用地源和冷卻塔，冬季只使用地源。北方地區(qū)，熱負(fù)荷大，冷負(fù)荷低，冬季適合聯(lián)合使用地源和鍋爐，夏季只使用地源。這樣可減少地源的容量和尺寸，節(jié)省投資。

分散系統(tǒng)或混合系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一種水環(huán)路熱泵空調(diào)系統(tǒng)形式。

4）水環(huán)路熱泵空調(diào)系統(tǒng)

它由許多臺(tái)水源熱泵空調(diào)機(jī)組成。這些機(jī)組由一個(gè)閉式的循環(huán)水管路連在一起，該水管路既作空調(diào)工況下的冷源，又作供暖工況下熱泵熱源。水環(huán)路的冷熱源可以是地源，或鍋爐、冷卻塔聯(lián)合方式。

夏季運(yùn)行：全部或大多數(shù)機(jī)組為供冷，熱量由水環(huán)路排至室外的冷源，如地源或冷卻塔。

春季/秋季運(yùn)行：對(duì)有內(nèi)區(qū)與周邊區(qū)的建筑物，會(huì)出現(xiàn)內(nèi)區(qū)需要供冷而周邊區(qū)需要供熱，內(nèi)區(qū)的熱量就可被周邊區(qū)所利用，即內(nèi)區(qū)空調(diào)的排熱與周邊區(qū)熱泵供熱所需熱量接近平衡時(shí)，室外的冷熱源可以停運(yùn)。這種制冷供熱同時(shí)進(jìn)行，能量在建筑物內(nèi)部轉(zhuǎn)移，運(yùn)行費(fèi)用zui少，節(jié)能效果明顯。夏季：冷凝器一側(cè)：（如前地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行原理所講）將從深井取出的低溫水，或者是與深井低溫水（土壤中的含水層）換熱后的冷水直接通過水泵送入冷凝器，如下圖從進(jìn)水口1進(jìn)入，低溫水在冷凝器中與高溫高壓的氟里昂進(jìn)行熱交換，把氟里昂的熱量帶走，降低氟里昂的溫度。得到熱量后溫度升高的水源從冷凝器出水口1出來回灌至地下（或者再次與地下水換熱，得到低溫冷水）。完成一次冷卻過程/循環(huán)。

蒸發(fā)器一側(cè)：用戶端循環(huán)水進(jìn)入蒸發(fā)器，如圖從進(jìn)水口2進(jìn)入，蒸發(fā)器中氟里昂蒸發(fā)吸熱，帶走水中的熱量，使循環(huán)水溫度降低（按國家標(biāo)準(zhǔn)一般降至7℃），冷凍水經(jīng)過水泵做功送至用戶端，達(dá)到制冷的效果。

冬季：冷凝器一側(cè)：通過外管路切換，用戶端循環(huán)水進(jìn)入冷凝器，如圖從進(jìn)水口1進(jìn)入，低溫水（約40℃左右）在冷凝器中與高溫高壓的氟里昂進(jìn)行熱交換，把氟里昂的熱量帶走，降低氟里昂的溫度。得到熱量后用戶端管路水溫度升高，熱水（一般在40-60℃之間）再經(jīng)過水泵做功送至用戶端，給建筑物供暖。

蒸發(fā)器一側(cè)：將從深井取出的低溫水，或者是與深井低溫水換熱后的冷水直接通過水泵送入蒸發(fā)器，如圖從進(jìn)水口2進(jìn)入，蒸發(fā)器中氟里昂蒸發(fā)吸熱，帶走水中的熱量，使井水溫度降低（一般可以降至7℃），然后從出水口2出來回灌至地下（或者再次與地下水換熱，得到較高溫度的水源）。完成一次取熱過程/循環(huán)。