一、地源热泵的发展
20世纪50年代欧洲和美国开始了研究地源热泵的第一次高潮，直到20世纪70年代，世界石油危机使得人们关注节能、高效用能，地源热泵的推广应用迅速展开。经过近50年的发展，地源热泵技术在北美和欧洲已经非常成熟，是一种广泛采用的供热空调系统，有一整套标准、规范、计算方法和施工工艺。在美国地源热泵系统占整个供暖空调系统的20%。
在我国，地源热泵的研究起始于20世纪80年代，最近5年该项技术成了国内建筑节能及暖通空调界热门的研究课题，并开始大量应用于工程实践。
二、地源热泵工作原理
地源热泵系统，利用地下浅层土壤温度不被扰动时常年保持在10~20℃左右的特点，夏季通过热泵将建筑内的热量转移到地下，对建筑进行降温；冬季通过热泵将大地中的低位热能
提高品位对建筑进行供暖。
火影音乐地源热泵系统由地下埋管系统，热泵机组和室内末端系统三部分组成，在夏季，地下埋管内的流体通过水泵进入冷凝器，把热泵机组排放的热量带走，向大地排热，蒸发器中产生的冷冻水由水泵送到房间的末端设备对房间降温。在冬季，热泵机组通过地下埋管吸收大地的热量，冷凝器40产生~50℃热水，由水泵送到房间进行供暖。地源热泵机组正常工作所需冷热源的温度范围：制冷10~40℃，制热-5~25℃。
地埋管换热器管内流体应保持紊流流态，以加强换热效果，降低管壁结垢可能。地埋管换热系统还应设有自动充液及泄漏报警系统。需要防冻的地区，设防冻保护装置。地埋管换热系统应设置反冲洗系统，每年冲洗宜不不少于2次。
三、地源热泵系统的分类
1、地下换热器按埋管方位可分为水平埋管和垂直埋管两种形式
图1-3 水平埋管地源热泵系统 图1-4垂直埋管地源热泵系统
水平埋管是指埋管换热器是在浅层土地中（即埋设深度≤30M）埋设水平管。
垂直地埋管换热器是在大地中垂直钻孔埋设，根据项目情况埋管深度可达中埋（31~80M）或深埋（＞80M）深度。
水平埋管与垂直埋管特点比较：
类别 | 水平埋管 | 垂直埋管白白何 |
特点 | 1、初投资低，虽然水平埋管环路长度比垂直埋管增加15%~20%，但总体开挖费用及埋管费用均低于垂直埋管系统。埋管深度一般大于1.5M且应在当地冻土层以下。 2、占地面积大，受外界影响大，埋管换热器换热性能不如垂直埋管，受地面温度影响大，可靠性较差，需较大空间埋设。 3、浅埋水平管受地表气候变化的影响大，浅层地下岩土冬夏热平衡好。 | 1、初投资高，钻孔费用高，中埋和深埋需要采用高承压的塑料管。 红糖馒头的具体做法2、占地面积小，与水平埋管相比，在同样的换热量下，占地面积减少70%左右。 3、深层岩土温度场受地面温度影响很小，需注意冬夏季热平衡。 |
垂直埋管系统是最常用的系统形式，水平埋管系统通常用于有较大园地的住宅和场地很大的建筑物。
2、地下换热器按连接方式可分为串联和并联两种方式
类别 | 串联 | 并联 |
特点 | 1、串联方式地埋管仅有一个回路，单位长度埋管换热量略高， 2、所需管径较大，管材成本较高，何洁的男朋友 3、系统管径大，在冬季气温低的地区，系统内需的防冻液多。 4、管路系统不能太长，否则系统阻力损失较大。 | 1、埋管管径较小，管材成本较少， 2、冬季气温低的地区，系统内所需的防冻液少， 3、各并联管道的长度须尽量保持一致，以保证每个并联回路阻力平衡， 苏轼的故事4、埋管进回水处须使用较大口径的管子做集水器。 |
中、深埋管一般采用并联方式，浅埋管一般采用串联方式。
3按地源热泵机组可分为水-水热泵、水-空气热泵、水-冷媒等三种类型
类别 | 水-水热泵 | 水-冷媒热泵 | 水-空气热泵 |
特点 | 机组集中设置在机房，冷热水通过水泵加压，末端采用风机盘管或冷热辐射毛细管供冷热。 | 主机分散在各个房间或别墅各层，一个主机带一至三个吊项式风机盘管，主机与风机盘管通过保温铜管连接，铜管内充R22等，主机与风机盘管连接长度不宜超过10M。 | 机组分散在空调房间附近机房内，新风与回风经机组处理后送达每个空调房间。 |
四、地源热泵优点
一般来说，地源热泵系统具有以下方面的特点。
1、属可再生能源利用技术
地球表面水源和土壤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。地源热泵技术利用储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，为人们提供供暖空调。
2、 属经济有效的节能技术
地球表面或浅层水源的温度一年四季相对稳定，一般为10～25℃，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，在寒冷地区供热时优势更加明显。这种温度特性使得水源热泵的制冷、制热系数可达3.5～5.5。
与传统的空气源热泵相比，空气源热泵的制冷、制热系数通常为2.2～3.0，水源热泵方式的能量利用效率要比空气源热泵高出40%以上（注：文献所述，未经证实）。
另外，地球表面或浅层地源温度较恒定的特性，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。
3、环境效益显著
地源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40％以上，与电供暖相比，相当于减少70％以上。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，即该装置能在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。
4、一机多用，应用范围广
地源热泵系统可供暖、空调，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，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。
5、使用寿命长
与空气源热泵相比，地源热泵机组工作环境优于空气源热泵，设备维护量大为减少，设备
使用寿命长。地源热泵系统地埋管寿命可达50年，机组使用寿命均在15年以上；而家用空气源使用寿命仅为10年。
6、对建筑立面无影响
地源热泵机组冷热源取自地下，与室外无冷热交换，主机可置于建筑物内地下室、厨房、卫生间、吊顶等处， 对建筑外立面无影响。
五、地源热泵空调系统与空气源热泵、VRV空调系统比较
地源热泵系统 | 空气源热泵系统 | VRV空调系统 |
www.zhulong 1、机组在室内，受外界环境影响小，即使在酷暑或严冬都可以满足制冷或制热要求，系统运行稳定。 2、与室外空气无热交换，对室外环境影响很小。没有室外机组，对建筑外立面几乎没影响。 3、使用寿命长，地源热泵系统地埋管寿命可达50年，机组使用寿命均在15~20年。 4、制冷制热时COP值约为3.2左右。 5、主机噪声值为48分贝。 6、除地源埋管换热器外，室内可采用毛细管吊顶辐射采暖或制冷，系统COP值更高。迪丽热巴改名 7、除地源埋管换热器外，室内如采用风机盘管系统，其室内部分与空气源热泵系统相同，可选用的末端产品很多。 | 1、室外温度为-15~45℃时机组可运转工作，但风冷热泵的制冷制热与外界环境相逆，冬季制热能力会随外界温度降低而明显下降，室外温度为-6~3℃时换热器会结霜，供热效率下降更加显著；夏季制冷能力也会随外界温度升高而降低，室外温度高于35℃时，制冷效率下降明显。 2、额定COP值约为2.4~2.8。 3、主机与室外机进行热交换，冬季吸取空气中的热量，排出再冷空气；夏季向室外排出再热空气，导致室外环境更加恶劣。主机放置在室外，影响建筑物外立面观感。 4、主机使用寿命较短，约10年。 5、室外机噪声值为60~62分贝。 6、寒冷地区，为防止室外机冻伤，应采用分体式机组，其COP值更低。 | 1、室外温度为-15~45℃时机组可运转工作，但风冷热泵的制冷制热与外界环境相逆，冬季制热能力会随外界温度降低而明显下降，室外温度为-6~3℃时换热器会结霜，供热效率下降更加显著；夏季制冷能力也会随外界温度升高而降低，室外温度高于35℃时，制冷效率下降明显。 2、制冷标定COP值为3.00；制热标定COP值为3.52。 3、主机与室外机进行热交换，冬季吸取空气中的热量，排出再冷空气；夏季向室外排出再热空气，导致室外环境更加恶劣。主机放置在室外，影响建筑物外立面观感。 4、使用寿命较短，约10年。 5、室外机噪声为54分贝。 6、室内设备管道含冷媒较多，冷媒泄漏影响室内空气质量，补充冷媒的费用较高。 |
六、采用地源热泵系统一般应符合以下条件：
1、建筑物有供冷和供热需求，冬夏负荷相差不大；
2、如建筑物冷热负荷相差较大，应有其他辅助补热或排热措施，保证地下热平衡；
3、如仅单季供热，应有足够的地下换热器埋设空间和深度；
4、建筑物周围有可利用的绿地及其他空间，可埋设地下换热器；
5、采用地源热泵技术应通过经济比较后确定使用。
七、影响地埋管换热系统设计的因素
地源热泵系统的设计重点在于地埋管换热系统，影响地埋管换热系统设计的主要因素有以下几个方面：
1、大地初始温度
2、岩土的导热系数
3、回填料的导热系数
www.zhulong
4、地源热泵系统的负荷5、传热介质与“U”型管内壁的对流换热系数
大地初始温度平均值及岩土的导热系数宜采用现场测试，现场测试岩土体应在测试埋管状况稳定后进行，埋管深度或长度，测试一般应在测试埋管安装完毕72小时后进行。
设计前需要对现场岩土体热特性进行测定，并根据数据进行计算。此外建筑物全年动态负荷、岩土体温度的变化、地埋管及传热介质特性等因素都会影响地埋管换热器的换热效果。地埋管的长度应能满足地源热泵系统最大释热量和最大吸热量的要求，还应满足热泵机组长期运行的要求，也就是累计释热量和吸热量要求。因此，宜采用专用软件进行计算，而不能单纯依靠简单的试验方法得出的地下换热器每米的换热量来计算换热器的总数量。该软件应具有以下功能：
1、能计算或输入建筑物全年动态负荷；
2、能计算当地岩土体平均温度及地表温度波幅；
3、能模拟岩土体与换热管间的热传递及岩土体长期储热效果；
4、能计算岩土体、换热工质及换热管的热物性；
5、能对所设计系统的地埋管换热器的结构进行模拟（如钻孔直径、换热器类型、回填情况等）。
目前，在国际上比较认可的地埋管换热器的软件有：瑞典隆德lund大学开发的地下换热器设计软件程序，美国威斯康辛Wisconsin-Madison大学Soiar Energy试验室开发的TRNSYS程序，美国俄克拉荷马州Okiahoma大学开发的GLHEPRO程序，国内一些大
www.zhulong
学也曾对地埋管换热器的计算进行过研究，并编制了计算软件。
发布评论