1912年,地源熱泵概念被提出,1946年,第一個地源熱泵系統在美國的俄勒岡州的波蘭特市中心區建成,遺憾的是在當時地源熱泵系統并沒有引起轟動,到后來的50年代,歐洲開始了對地源熱泵系統的研究,同時得到了很多企業和公司的重視,歐洲建立了很多水平埋管式土壤源熱泵。地源熱泵具有非常良好的工作特點,例如高效節能,穩定可靠、無環境污染、一機多用、維護費用低、使用壽命長、節省空間、實現了水資源的循環利用,從上世紀到這個世紀,地源熱泵已經逐步成型,地源熱泵系統也逐漸走入人們的視野,那么什么是地源熱泵系統呢?
提起地源熱泵系統,不少人都是非常的陌生的,不知道什么是地源熱泵系統,也不知道地源熱泵系統怎么樣,我國的地源熱泵系統出現比較晚,但是這毫不影響我國人民對它的喜愛,那么什么是地源熱泵系統呢?今天小編就為大家具體的介紹一下地源熱泵系統,讓大家了解一下地源熱泵系統的優點。
地源熱泵系統主要分三部分:室外地能換熱系統、水源熱泵機組和室內采暖空調末端系統。其中水源熱泵機主要有兩種形式:水—水式或水—空氣式。三個系統之間靠水或空氣換熱介質進行熱量的傳遞,水源熱泵與地能之間換熱介質為水,與建筑物采暖空調末端換熱介質可以是水或空氣。
地源熱泵系統是利用淺層地能進行供熱制冷的新型能源利用技術的環保能源利用系統。地源熱泵系統通常是轉移地下土壤中熱量或者冷量到所需要的地方,還利用了地下土壤巨大的蓄熱蓄冷能力,冬季地源把熱量從地下土壤中轉移到建筑物內,夏季再把地下的冷量轉移到建筑物內,一個年度形成一個冷熱循環系統,實現節能減排的功能。
一、地源熱泵系統—地源熱泵系統的主要優點:
1、高效:一般空調對著空氣換熱稱為風冷熱泵,缺點在于天氣炎熱或者寒冷最需要冷量或熱量時效率反而下降。地溫一年四季基本恒定在16℃左右,略高于該地區平均溫度1到2度,使得熱泵無論在制冷或制熱工況中均處于高效率點。地能或地表淺層地熱資源的溫度一年四季相對穩定,土壤與空氣溫差一般為17度,冬季比環境空氣溫度高,夏季比環境空氣溫度低,是很好的熱泵熱源和空調冷源,這種溫度特性使得地源熱泵比傳統空調系統運行效率要高40%~60%,因此要節能和節省運行費用40%-50%左右。通常地源熱泵消耗1KW的能量,用戶可以得到5KW以上的熱量或4KW以上冷量,所以我們將其稱為節能型空調系統。
2、節能省費用:冬季運行時,COP約為4.0,即投入1KW電能,可得到4KW以上的熱能,夏季運行時,COP約為5.0,投入1KW電能,可得到5KW以上的冷量,能源利用效率為電采暖方式的3-4倍;并且熱交換器不需要除霜,減少了結霜和除霜的用電能耗。比常規空氣源空調節能30-50%。地源熱泵系統運動部件要比常規系統少,因而減少維護,系統安裝在室內,不暴露在風雨中,也可免遭損壞,更加可靠,延長壽命。
3、環保:供熱時沒有燃燒過程,避免了排煙污染,供冷時省了冷卻塔,避免了噪音及霉菌污染。地源熱泵的污染物排放,與空氣源熱泵相比,相當于減少40%以上,與電供暖相比,相當于減少70%以上,真正的實現了節能減排。
4、舒適:因為地源熱泵機組供冷暖時都是通過冷熱水經風機旁管(或地板埋管、墻埋管)交換完成的,所產生的冷氣和暖氣(或輻射熱)比常規空調的要更柔和的多,不易感冒。
5、節省占地面積:省去了冷卻塔、鍋爐及與之配套的煤棚和渣場,節省了土地資源,產生附加經濟效益,并改善了建筑物的外部形象。
6、一機多用:地源熱泵系統可供暖、制冷,還可供生活熱水,一機多用,一套系統可以替換原來的鍋爐加空調的兩套裝置或系統。
7、使用壽命長:地源熱泵的地下埋管選用聚乙烯和聚丙烯塑料管,壽命可達50年。要比普通空調高35年使用壽命。
實現了水資源的循環利用:地源熱泵熱源的形式多樣化,無論是干凈清澈的地下水,資源量大而無法高效利用的海水,還是生活和工業生產廢水,抑或者地表水,都可以高效的加以利用,實現太陽能量的轉移。提高了水資源的循環利用率,一度解決了我國污水處理困難和淡水資源匱乏難題。同時避免了不可再生資源的消耗,實現可持續綠色環保的發展戰略。
地源熱泵系統是以巖土體、地下水或地表水為低溫熱源,由水源熱泵機組、地熱交換系統、建筑物內系統組成的供熱空調系統。根據地熱能交換系統形式的不同,地源熱泵系統分為地埋管地源熱泵系統、地下水地源熱泵系統和地表水地源熱泵系統。
地源熱泵系統的能量來源于自然能源。它不向外界排放任何廢氣、廢水、廢渣、是一種理想的“綠色空調”。被認為是目前可使用的對環境最友好和最有效的供熱、供冷系統。該系統無論嚴寒地區或熱帶地區均可應用。可廣闊應用在辦公樓、賓館、學校、宿舍、醫院、飯店、商場、別墅、住宅等領域。
地源熱泵是利用淺層地能進行供熱制冷的新型能源利用技術,熱泵是利用逆卡諾循環原理轉移冷量和熱量的設備。地源熱泵通常是指能轉移地下土壤中熱量或者冷量到所需要的地方,通常都是用來做為空調制冷或者采暖用的。地源熱泵還利用了地下土壤巨大的蓄熱蓄冷能力,冬季把熱量從地下土壤中轉移到建筑物內部,夏季再把地下的冷量轉移到建筑物內部,只是冬夏兩季工作的溫度范圍不同而已。
二、地源熱泵系統分類:
1、直接利用地下井水的地源熱泵系統
其最大優點是非常經濟,占地面積小,但要注意必須符合下列條件:水質良好;水量豐富;符合標準。2、地下埋管的地源熱泵系統
對于垂直式埋管系統,其優點有:較小的土地占用,管路及水泵用電少,其缺點是鉆井費用較高;對于水平式埋管系統,其優點有:安裝費用比垂直式埋管系統低,應用廣泛,使用者易于掌握,其缺點有:占地面積大,受地面溫度影響大,水泵耗電量大。
3、地表水式熱泵
其優點有:在10米或更深的湖中,可提供10℃的直接制冷,比地下埋管系統投資要小,水泵能耗較低,高可靠性,低維修要求、低運行費用,在溫暖地區,湖水可做熱源,其缺點有:在淺水湖中,盤管容易被破壞,由于水溫變化較大,會降低機組的效率。
4、混合型地源熱泵系統
適用于空間小,不能單獨采用地下埋管換熱系統的建筑,冷卻塔和閉環式系統相結合制冷,節省成本;事實證明該系統是高效率、低費用的。
三、地源熱泵系統結構:
1、地源熱泵系統的組成部分
地源熱泵系統由以室外系統,室內系統,機房系統三部分組成。也就是我們經常說的地源熱泵空調三合一
2、地源熱泵系統的室外系統
地源熱泵系統的室外系統主要由地埋管,地埋管填料,組成。 地埋管是室外地下換熱器,就是降水通過地埋管在地下循環,在底下進行熱交換。 地埋管填料是地埋管的輔助材料,是為了讓地埋管能夠更好的在底下達到換熱的效果。
3、地源熱泵系統的室內系統
地源熱泵系統的室內系統中包含連接水管,電動二通閥門組件和風機盤管(空調),以及地暖組成。 連接水管主要的作用是進行熱水和冷水的輸送。
電動二閥門組件的作用是控制熱水和冷水的流量,以及水輸送的斷開和聯通作用。
風機盤管是地源熱泵空調中使用的組件,主要作用是進行室內熱交換。
地暖主要的作用是進行室內的采暖。