地源热泵系统工作原理

1、1、地源热泵系统的概念 我们先来了解一下“热泵”。 热泵（制冷机）：是通过做功使热量从温度低的介质流向温度高的介质的装置。 热泵利用的低温热源通常是环境（大气、地表水和大地）或各种废热，由热泵从这些热源吸收的热量属于可再生的能源。热泵是一项利用可再生能源、保护环境的可持续发展技术。 利用大地（土壤、地层、地下水）作为热源的热泵，可称之为地源热泵。2、地源热泵系统的分类 以建筑物的空调（包括供热和制冷）为目的的热泵系统有许多种，利用周围环境作为空调冷热源的热泵系统。就其性质可分，参考中外文献通常将其分类为：空气源热泵（air source heat pump, ASHP）和地源热泵（ground

2、-source heat pump, GSHP）两大类。 地源热泵系统通常还被称为：地热热泵系统、地能系统、地源系统等，后来由美国供热制冷空调工程师协会（ASHRAE）统一为标准术语即地源热泵系统（ground-source heat pump system）。 地源热泵又可进一步划分为地表水热泵、地下水热泵、地耦合热泵。 考虑实际应用中人们的称呼习惯，同时也为了便于理解，我国颁布的地源热泵系统工程技术规范（GB50366-2005）中把地耦合热泵系统或以前国内有人所称的“土壤源”地源热泵系统定义为地埋管地源热泵系统。3、地源热泵系统的工作原理 地源热泵空调系统一般由三个必需的环路组成：室外环

3、路、制冷剂环路、室内环路。 （1）、室外环路：一种方式是用高强度的塑料塑料管组成的地下循环的封闭环路，循环介质为水或防冻液；一种方式是用抽取地下水，换热后再回灌的水井系统。 （2）、制冷剂环路：是热泵机组内部的制冷剂循环。 制热运行时：压缩机不断地从蒸发器中抽出制冷剂蒸气，经过压缩机压缩，制冷剂由低温低压蒸气转变成高温高压蒸气。高温高压制冷剂蒸气在冷凝器内冷凝，放出大量热被热媒水吸收，从而达到制热的目的。被冷凝器冷凝的高压液体制冷剂经热力膨胀阀节流、降压，转变为低压制冷剂液体，低压制冷剂在蒸发器内蒸发，从地下水中吸收大量热量，从而降低了地下水的温度。低压制冷剂蒸气被压缩机抽取，从而形成一个制热

4、循环。 制冷时：压缩机不断地从蒸发器中抽出制冷剂蒸气，经过压缩机压缩，制冷剂由低温低压蒸气转变成高温高压蒸气。高温高压制冷剂蒸气在冷凝器内冷凝，放出大量热被地下水吸收，被冷凝器冷凝的高压液体制冷剂经热力膨胀阀节流、降压，转变为低压制冷剂液体。低压制冷剂在蒸发器内蒸发，从冷媒水中吸收大量热量，从而降低了冷媒水的温度，达到制冷的目的。低压制冷剂蒸气被压缩机抽取，从而形成一个制冷循环。 （3）、室内环路：是在建筑物内与热泵机组之间传递热量或冷量。 地塬热泵系统的工作原理：热泵机组通过室外环路进行热量交换，在冬季制热运行时从地下土壤（地层）、地下水吸收热量，夏季制冷运行时向地下土壤（地层）、地下水释放

5、热量。同时，热泵机组本身的制冷剂环路运行来把室外环路侧的热量或冷量交换到室内环路侧，室内环路进而把热量或冷量传递到建筑物内空调末端系统。 地源热泵系统流程图示：见下页单井抽灌系统单井抽灌系统 多井抽灌系统多井抽灌系统 热泵热泵抽水井抽水井潜水泵潜水泵回灌井回灌井地表河流地表河流垂直地埋管系统垂直地埋管系统 (BHE) 无需地下水热水罐热水罐深度可达深度可达400米米竖孔式换热器竖孔式换热器热泵热泵低温地板采暖低温地板采暖设置在建筑物地基下的垂设置在建筑物地基下的垂直地埋管系统直地埋管系统安装垂直地埋管安装垂直地埋管 目前，热泵冷热水机组市场空前繁荣，据慧聪暖通研究所估算生产家已由1995年的十

6、几家发展到现在40多家。产品规格齐全，据不完全统计，国内销售的热泵机组大概有40多个品牌，其中国产机组约占25%左右，其余为合资产品、台资产品和进口产品。 地地/ /水源热泵主要的竞争品牌水源热泵主要的竞争品牌 华南华南： 麦克维尔（深圳）、美的、中宇、以莱特（东莞、深圳）、麦克维尔（深圳）、美的、中宇、以莱特（东莞、深圳）、 万宝（广州）、麦特维特、华凌、大金、金星。万宝（广州）、麦特维特、华凌、大金、金星。 华东华东： 美意（上海）、特灵（江苏）、天加（南京）、汇中（江苏）、美意（上海）、特灵（江苏）、天加（南京）、汇中（江苏）、 劳特斯、绿特（山东）、科灵（山东）、宏力（山东）、富尔达、

7、劳特斯、绿特（山东）、科灵（山东）、宏力（山东）、富尔达、 际高、海尔（青岛）、蓝得（烟台）、贝莱特（德州）、际高、海尔（青岛）、蓝得（烟台）、贝莱特（德州）、WFIWFI。 西南西南： 希望深蓝（四川）。希望深蓝（四川）。 华北华北： 清华同方、圣环（北京）、金万众（北京）、银燕和风（北京）、清华同方、圣环（北京）、金万众（北京）、银燕和风（北京）、 天加（天津）。天加（天津）。 地/水源热泵厂家70.0%分布在山东、广东、北京地区，占领了大部分的地/水源热泵市场。 近两年来，随着我国政府对可持续发展、可再生能源的高度重视、政策、舆论、资金上的引导和支持、石油、天然气资源价格的节节攀升，热泵

8、技术用于暖通制冷的前景迅速被看好，大量厂家在热泵机组项目的研发，生产投入加大，由于技术标准不统一，各个厂家生产的热泵机组各有各的特点，各有各的优势和欠缺之处。 （1）高效节能、经济）高效节能、经济控制系统采用全自动微电脑控制装置，可根据室内实际使用负荷自动 调节压缩机起停机，从而大大节省了用户日后的运行费用。简单地说，用一份电可制造3.5份以上的热量或4份以上的冷量，其冷量、热量直接来源于地下所蕴藏的能量，并归还与地下。能源利用效率为电加热器的3-4倍以上，比一般中央空调节能30%-80%。 （2）绿色环保）绿色环保绿特地源热泵是绿色环保型中央空调。空调系统的驱动能采用电能，供热时可省去锅炉，

9、无需燃烧燃料，避免了排烟污染大气；供冷时可省去冷却塔，避免了冷却塔噪声和水的飘失；噪音低，不向室外排放热风，不会造成“热岛效应”，循环液在地下系统中密闭流动，不含有害物质，无任何污染。系统运行时不向周围环境排放COx、SOx、NOx等有害气体，属于真正环保意义的空调。 （3 3）一机多用）一机多用 绿特地源热泵系统既可冬季供暖、亦可夏季制冷，还可以提供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原有的锅炉加空调两套系统。特别是对于同时有供热和制冷要求的建筑物，地源热泵有着明显的优点。不仅节省了大量能源，而且减少了设备的初投资。 （4 4） 运行安全可靠运行安全可靠 由于土壤温度一年四季相对稳定，其波动

10、范围远远小于空气温度的波动，加上山东绿特地源热泵技术，以及精良的主机配置和完善的控制保护手段，使空调系统运行更可靠、更稳定，确保整个系统在各个工况点下的高效和经济性。 （5 5） 节水、省地节水、省地 、节资、节资既不消耗也不污染水资源，使用过程只不过是向水/地源取热或放热而已。省去了锅炉房和与之配套的煤场、煤渣以及冷却塔和其他室外设备。结构紧凑，体积小，占用空间少，不需要大量的基建投资。 （6 6） 模块化设计模块化设计机组采用模块化设计，使机组在任何负荷下均能保持最高的输出效率。每个模块又可分为两个或两个以上完全独立的热泵系统，这样一方面能使空调系统更紧凑，更节省空间，且易安装、调节和维护

11、，尤其当机组检修及维护时，并不影响机组总体使用效果；另一方面，可使系统更节能，尤其在气候变化大时，负荷工况随着不同的变化负荷，机组可单台运转，又可多台组合，可根据运行负荷大小自动确定压缩机开启台数，有效地减小对电网的冲击，最大限度的节省了电能，从而延长了机组使用寿命。 （7 7） 控制方便控制方便所有空调系统都有微电脑精确控制，主机与循环泵、潜水泵等附属设备均实现联网，联动运行，真正实现机电一体化控制功能，目的是根据冷热负荷情况适当地确定机组的运行台数，使系统自动控制处于高效节能运行，生活热水节能途径是根据生活用水压力的高低来确定供水泵运行转动。用户可独立计费，自主调节水温、室温，调节起停时间或远程监控。而且操作起来简单方便，无需专业人员看管维护，只需按动操作板面上“运行、停止”键。 （8 8）可靠性高、使用寿命长）可靠性高、使用寿命长机组采用进口名牌高质量零配件，精心装配而成，可靠性高，维修率低；与传统空调相比，