地源热泵系统与传统供热对比分析

1、地源热泵系统与传统供热对比 分析一、什么是地源热泵我们先来简单的认识一下什么的地源热 泵，地源热泵是利用浅层地能进行供热制冷的新 型能源利用技术，是热泵的一种，热泵是利用卡 诺循环和逆卡诺循环原理转移冷量和热量的设 备。地源热泵通常是指能转移地下土壤中热量或 者冷量到所需要的地方。通常热泵都是用来做为 空调制冷或者采暖用的。地源热泵还利用了地下 土壤巨大的蓄热蓄冷能力，冬季地源把热量从地 下土壤中转移到建筑物内，夏季再把地下的冷量 转移到建筑物内，一个年度形成一个冷热循环。 二、一般比较：地源热泵中央空调和传统中央空调相比，最大的 特点就在于它的节能性，这也是很多用户不顾高 额初投资选择地源热

2、泵中央空调的原因， 地源热 泵除了节能外，还有很多的优点，我们可以通过 与传统中央空调的对比来分析地源热泵到底具 有哪些优势，为什么如此深受用户青睐。地源热泵中央空调与传统中央空调对比：环境保从土壤源热泵的整个运行原理来看，土壤源热泵系统实际是真正意义的绿色环保空调，不管 是冬季还是夏季的运行，都不会对建筑外大气环 境造成不良影响。而普通中央空调系统，将废热 气或水蒸气排向室外环境，无一例外的都对环境 造成了极大的污染。以地球表面浅层地热资源作为冷热源，利用清洁的、近乎 无限可再生的能源，符合可持续发展的战略要 求。地源热泵中央空调与传统中央空调对比：运行效 率对于普通中央空调系统，不管是采用

3、风冷热 泵机组还是采用冷却塔的冷水机组，无一例外的 要受外界天气条件的限制，即空调区越需要供冷 或供热时，主机的供冷量或供热量就越不足，即 运行效率下降，这在夏热冬冷地区的使用就受到 了影响。而土壤源热泵机组与外界的换热是通过 大地，而大地的温度很稳定，不受外界空气的变 化而影响运行效率，因此，土壤源热泵的运行效 率是最高的。地源热泵中央空调与传统中央空调对比：经济方 面地源热泵系统还可以集采暖、空调制冷和提 供生活热水于一体。一套热泵系统可以替换原有 的供热锅炉、制冷空调和生活热水加热的三套装 置或系统，从而减少使用成本，十分经济。地源热泵中央空调与传统中央空调对比：运行费 用地源热泵系统在

4、运行中的节能特点也是显 而易见的：通常地源热泵消耗1kW的能量，用户 可以得到4kW以上的热量或冷量，其制冷、制热 系数可达4以上，与传统的空气源热泵相比，要 高出40%其运行费用为普通中央空调的 50%- 60%达到相同的制冷制热效率，土壤源热泵主 机的输入功率较小，即为业主提供了较低运行费 的空调系统，在全年时间使用空调的场所，这种 效果尤为明显。锅炉只能将 70%-90%勺燃料内 能为热量，因此地源热泵要比电锅炉加热节省三 分之二以上的电能，比燃料锅炉节省约二分之一 的能量。地源热泵中央空调与传统中央空调对比：主机设 置对于普通中央空调系统，若设置风冷热泵机 组进行冷热空调，则风冷热泵主

5、机的设置必须要 与外界通风良好，要么设置于屋顶，要么设置于 地面，这对别墅空调受限就更严重。而土壤源热 泵主机的设置就非常灵活，可以设置在建筑物的 任何位置，而不受考虑位置设置的限制。 若设置 冷水机组+锅炉进行冷热空调，冷却塔和锅炉的 位置就更受限制。因此，就主机的设置而言，地 源热泵系统的主机设置是非常灵活的。地源热泵中央空调与传统中央空调对比：系统简 单一机多用，节约设备用房，应用范围广。地 源热泵可供暖、空调，还可用于生活热水供应系 统，一套系统可替代锅炉加空调的两套系统，因此一机多用，节省了建筑空间及设备的初投资， 机组紧凑，节省设备用房空间，由此而产生的经 济效益相当可观。地源热泵

6、中央空调与传统中央空调对比：无需除 霜大地土壤温度一年四季相对保持恒定，冬季 也能保持在15C以上，埋地换热器不会结霜， 可节省因结霜、除霜而消耗的能量。通过详细对比，我们很容易发现地源热泵中 央空调优势非常明显，从这里我们也可以看出， 为什么政府会大力推广地源热泵系统，地源热泵 的普及不仅关系到家庭用户的切身利益，也很大 程度上降低建筑能耗，缓解环境能源压力，优化 生态环境。舒适360积极响应政府号召，一直倡 导舒适健康、节能环保的室内舒适家居生活，已 经成功安装多套家用地源热泵系统。三、其他数据比较分析:比较项目地源热泵中央空调漠化锂吸收式 直燃机组水冷机组+燃油（气）热水 锅炉水冷机组+

7、电热锅炉机房占地面积小，也可不占地面积设专用机房，采用小机组灵活安装在各个房间机房占地面积较大需要冷冻机房和锅炉房，占需要冷冻机房和锅炉房，占地面积大地面积大主机25年，地埋系统50 设备寿命年以上10-15 年冷水机组15-20 年燃油锅炉10年冷水机组15-20 年燃油锅炉15年水资源利用土壤和地下水的热消耗量，不消耗水资源夏季冷却水消耗量为循环量的1%-2%,冬季供热需排污补水夏季冷却水消耗量为循环量的1%-2%,冬季供热需排污补水夏季冷却水消耗量为循环量的1%-2%,冬季供热需排污补水能源消耗电能，能效比46以上燃油或燃气，能源利用率80%夏季利用电能，能效比3.54.5 ,冬季燃油或

8、燃气，能源利用率80%电能，能效比3.54.5环境保护无燃烧排放，无热岛效应有燃烧污染，冷却塔有一定 的噪音和水霉菌污染有燃烧污染，冷却塔有一定 的噪音和水霉菌污染无燃烧污染，冷却塔有一定的 噪音和水霉菌污染系统组成简单，维护量小，运行维护维护方便，节能效果明显，节能率40% 70%水泵、冷却塔能耗大，机组需要制冷供热两套机组和 冷量衰减快，维护运行费用 维护人员，运行维护复杂， 高 锅炉房需要设置安全措施需要制冷供热两套机组和维 护人员，运行维护复杂，冬季 运行费用高3由0可分区域控制，各区域可控制灵单独制冷或制热，互不影活性伯响,可分期投资，根据实际需投资要逐台安装集中控制，不能单独选择制

9、冷或供热一次性投资集中控制，不能单独选择制冷或供热一次性投资集中控制，不能单独选择制冷或供热一次性投资序号投资及费用采用型式使用条件对比一次能源利用环境污染程度1传统中央空调+热力外网配套初投资高，受热力外网距离制约不可再生有污染2蒸汽漠化锂机组+热力外网初投资高，运行费高，受热力外网距离 制约不可再生有污染3模块风冷热泵+采暖（油、气、电）锅 炉初投资高，运行费最高不可再生有污染4直燃漠化锂机组+（燃油、燃气）初投资高，运行费高不可再生有污染5传统中央空调+燃煤锅炉房受政策限制，环保条件差，占地面积大不可再生污染极大6传统中央空调+燃油锅炉房受消防要求限制，运行费极高不可再生有污染7传统中央

10、空调+燃气锅炉房运行费较高不可再生有污染8地源热泵初投资低，运行费低可再生健康环保类型项目地源热泵冷水主机+冷却塔+锅炉家用中央空调普通家用空调节能运行费用低、节能夏季较节能，但冬季用燃油 锅炉产生热水，其能效比 低，运行费用高能效比低，运行费用高运行费用高，耗能环保性有专用空调机房，无噪声夏季冷却塔设置在室外，有 水飞溅，冷却塔积水容易产 生军团病菌。冬季热水锅炉室外机有噪声有热污染室外机有噪声有热污染1:有燃油尾气污染大气运行效果稳定，不受大气温度影响夏季高温高湿，冷却塔制冷 量下降，影响制冷效果。冬 季热水供暖，不受大气温度 影响。夏季高温高湿，制冷效果下 降；冬季室外温度低，需停机 除

11、霜，制热效果差。夏季高温高湿，制冷效果下 降；冬季室外温度低，需停 机除霜，制热效果差。安全性稳定可靠燃油锅炉设有储油罐，有一 定危险稳定可靠稳定可靠舒适性全中央空调，夏天可提供免费 卫生热水全中央中央空调，夏天可提供卫生热水全中央空调调节房间温度可自行调节， 空调主机可在10%100%无级调节房间温度可自行调节，空调主机可在10%100%有级调节房间温度可自行调节， 空调主机可在10%100%有级调节房间温度可自行调节，但调 节性差对房间装修及外观影响风机盘管可结合房间装修整 体布置无室外挂机对小区环境无影 响风机盘管可结合房间装修 整体布置室外有冷却塔对小区环境 有一定影响风机盘管可结合房

12、间装修整 体布置室外有风冷热泵对小区环境 有一定影响室内壁挂机和柜机占地并影响装修整体效果家用空调室外机放置在外 墙对小区环境有影响维修、操作操作简单，基本无维修操作较简单，冷却塔需要更 换填料，热水管道容易结 垢，需清洗操作简单，基本无维修。冬季 热泵用辅助电加热易损坏， 需 每年更换操作简单，基本无维修使用寿命20年以上15年以内10年以内10年以内1.1 地源热泵技术分析1）地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源（通常小于400 m¥）作为冷热源，进行能量转 换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之 为地能（Earth Energy）,是指地表土壤、地下水 或河流、湖泊中吸收太

13、阳能、地热能而蕴藏的低 温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热 器，收集f 47%的太阳能量，是人类每年利用能 量的500多倍。它不受地域、资源等限制，真正 是量大面广、无处不在。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 再生能源的一种形式。地源热泵能够充分利用可 再生能源，是一项可持续发展技术。2）传统的空调系统不论是水冷还是风冷，由 子它的换热器必须置于暴露的空气中，因此会对 建筑造型造成不好的影响，破坏建筑的外观；而 地源热泵把换热器埋于地下，且远离主建筑物， 故不会对其造型产生影响。3）风冷换热器与水冷换热器的换热环境均 为大气，故不可避免地受到环境条件变化的

14、影 响，会明显降低换热效率；而地源热泵换热器是 和大地换热，大地初始温度大约等于年平均温 度，基本不受外界环境的影响。2.2 地源热泵环境分析普通空调对环境的影响是很严重的，由十夏 季将废热排入大气，冬季吸收大气中的热量而使 大气、住宅周围的环境更加恶劣；而地源热泵可 以利用大地的蓄热能力，把夏季多余的排人大地 的热能在冬季取用，把冬季多余的冷能在夏季取 用，以达到冬夏两季室内的供暖供冷。 虽然也使 用制冷剂，但比常规空调装置减少 25%勺充灌量 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，制冷剂泄漏几率大为减少。传 统的空调系统的冷却塔或室外机有噪声扰民，而 地源热泵没有此噪

15、声。该装置的运行几乎没有任 何污染，可以建造在居民区内，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。2.3 地源热泵的经济性分析根据某地区的情况和现行的价格体系对地 源热泵空调与传统空调方式的初投资及运行费 用抬标作一比较1）初投资与运行费用比较a.在初投资方面。地源热泵系统可以代替原 来的锅炉加制冷机两套装置或系统，实现对建筑 物的供热和制冷，省去了锅炉房和冷却塔减少初 投资，地源热泵的钻井费昂贵。但从总休初投资 来看，地源热泵系统的初投资比传统空调系统 高。b在运行费用方面。地源热泵使用电能大大 提高了一次能源的利用率。通常通过直接燃烧矿 物燃料煤、石

16、油、天然气）产生热量，并通过 若干个传热环节最终为建筑供热，锅炉及供热管 线的热损失比较大，一次能源利用率比较低如果 先利用燃烧燃料产生的高温热能发电，然后利用 电能驱动热泵从周围环境中吸收低品位的热能， 适当的提高温度再向建筑供热，就可以充分利用 燃料中的高品位能量，大大降低供热的一次能源 消耗供热用热泵的性能系数，即供热量与消耗 的电能之比可达3-4。天然气、轻柴油价格比电 贵，再加上利用率低，致使传统空调的燃料费用 比地源热泵系统高。地源热泵系统不需要冷却 塔，故冷却塔的运行费用可省去。地源热泵系统 的运行费要比传统空调低。综合计算每年初投资 与运行费之和，由表中数据可以看出地源热泵系

17、统较其他常规空调系统经济。2）普通空调寿命一般在15年左右，而地源 热泵的地下换热器由于采用高强度惰性材料，埋 地寿命至少20年。因此，从使用寿命和运行费 来考虑，地源热泵的经济性是高于传统空调的。 3）地源热泵空调系统的经济性取决于多种因 素。不同地区，不同地质条件，不同能源结构及 价格等将直接影响到其经济性，根据国外的经验，山于地源热泵运行费用低，增加的初投资可 在3年一 7年内收回地源热泵系统在整个服务周 期内的平均费用将低于传统的空调。3结语地源热泵在北美和欧洲的许多国家已得到广泛 的应用，是一种成熟的技术；但我国在地源热泵 的应用方面还刚刚起步。推广地源热泵技术需要 政府的政策引导、

18、对设计和施工人员的培训、所 需设备和材料的瓦套以及提高公众对地源热泵 技术的了解程度、在供热空调中应用热泵技术的 主要制约因素是电力供应不足和人民群众消费 水平较低，对热泵空调系统的市场需求尚未形成 随着改革开放以来我国经济的发展和人民生活 水平的提高，以上两个制约因素已不复存在，空 调和供热已成为普通百姓的需求，并逐渐向农村 和南方扩展，市场前景很好。因此应增加技术资 金的投人和相关技术人才的培养。同时向世界上 热泵技术比较发达的国家学习，但在学习过程中 应注意：由于我国气候条件与那些国家的气候条 件不同，因此不能照搬外国的技术成果，而应注 意吸收国外正反经验，合理布局，稳步发展，在 条件相

19、对成熟的地区多进行试验和总结。地源热泵相关介绍一、地源热泵中央空调系统的组成和形式 地源热泵中央空调系统由室外换热系统和室内换热系统两大部分组成， 每一部分 都有多种不同的系统形式。室外换热系统有闭式 GSHP（:壤源）与开式WSHP水源热泵）两种系 统方式。1 .闭式换热方式的组成闭式换热方式由埋设在地下或抛 放在水中的PE管和循环水泵及相关附属部件组 成。由循环水泵驱动PE管路中的循环水，循环 水作为热量的载体将热量在室内房间与室外土 壤或地表水中进行转换。2 .开式换热方式的组成及各部分的功能 开式（水源热泵）换热方式由抽水 井、回灌井、调节水池、板式换热器、潜水泵、 回灌泵、循环水泵及

20、相关附属部件组成。由潜水 泵将地下水抽取到调节水池中。由循环水泵驱动 调节水池中的水流经板式换热器后在送回调节 水池。板式换热器将地下水与室内循环水进行隔 离性的热量交换。当调节水池中的地下水失去利 用价值后由回灌泵送回回灌井内。调节水池将抽 取上来的地下水进行暂时存放，当水温降低至不 可利用的温度（冬季）或当水温升高至不可利用 的温度（夏季）后再进行回灌，这样对地下水的 抽取及回灌都是间歇性的，充分利用了抽上来的 地下水的低位能源，减少了潜水泵的开机时间节 约了电能同时还降低了回灌的压力。二、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

21、冷热源，进 行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源 可以称之为地能（Earth Energy）,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。它不受地域、资源 等限制，真正是量大面广、无处不在。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一种形式。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一年四季相对稳定，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

22、效率要高40%因此要节能和节省运行费 用40函右。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，平均来说可以节约用户 3040%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，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，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。该装置的 运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没

23、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、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。止匕外，机组使用寿命长，均 在15年以上；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。三、对几种地源热泵系统在工程应用中的评述1）直接利用地下井水的地源热泵系统：其最大 优点是非常经济，占地面积小，但要注意必须符 合下列条件：水质良好；水量丰富；符合标准。2）地下埋管的地源热泵系统：对于垂直式

24、埋 管系统，其优点有：较小的土地占用，管路及水 泵用电少，其缺点是钻井费用较高；对于水平 式埋管系统，其优点有：安装费用比垂直式埋管 系统低，应用广泛，使用者易于掌握，其缺点有: 占地面积大，受地面温度影响大，水泵耗电量 大。3）地表水式热泵：其优点有：在10米或更深的 湖中，可提供10C的直接制冷，比地下埋管系 统投资要小，水泵能耗较低，高可靠性，低维修 要求、低运行费用，在温暖地区，湖水可做热源， 其缺点有：在浅水湖中，盘管容易被破坏，由于水温变化较大，会降低机组的效率。4）锅炉/冷却塔与地下埋管相结合的混合型地源 热泵系统：适用于空间小，不能单独采用地下埋 管换热系统的建筑，冷却塔和闭环

25、式系统相结合 制冷，节省成本；事实证明该系统是高效率、低 费用的。四、其他形式中央空调的制冷和取暖方式（1）冷水机组（制冷）+燃煤锅炉（采暖） （2）冷水机组（制冷）+燃油锅炉（采暖） （3）冷水机组（制冷）+燃气锅炉（采暖） （4）直燃式（燃油、燃气）漠化锂（冷 暖）五、冷、热量获取方式（1）地源热泵中央空调：电能+地下浅层 太阳能（2）冷水机组+燃煤锅炉：电能+煤碳 （3）冷水机组+燃油锅炉：电能+轻柴油 （4）冷水机组+燃气锅炉：电能+天然气 （5）直燃式（燃油、燃气）澳化锂：电 能+油（气）六、主机能耗比较（以1万平米办公楼为例） （1）地源热泵中央空调：夏天耗电138KW/h冬天耗电

26、204KW/h(2)冷水机组+燃煤锅炉：夏天耗电156KW/h冬天燃煤314Kg/h+耗电15KW/h(3)冷水机组+燃油锅炉：夏天耗电156KW/h冬天燃油67Kg/h+耗电15KW/h(4)冷水机组+燃气锅炉：夏天耗电156KW/h冬天燃气70立方/h+耗电15KW/h(5)直燃式澳化锂：燃油70Kg/h+耗电33KW/h燃气192立方/h+耗电33KW/h七、主机房系统投资比较(以1万平米办公楼为例，未比较机房面积和建设费)(1)地源热泵中央空调： WSH地源热泵 主机、附属设备135万元GSH地源热泵主机、附属设备145万元(2)冷水机组+燃煤锅炉：冷水机组、冷却塔、附属设备84万元燃

27、煤锅炉25万元(3)冷水机组+燃油锅炉：冷水机组、冷却塔、附属设备84万元燃油锅炉31万元(4)冷水机组+燃气锅炉：冷水机组、冷却塔、附属设备84万元燃气锅炉40万元(不含市政接网费)(5)直燃式溟化锂：130万元其中地源热泵机房面积为70 m2八、主机系统运行费用比较(以1万平米办公楼为例)(主机运行时间10h/天，夏天制冷90天，冬天120天，电费0.5元/KW)(1)地源热泵中央空调：夏天6.21元/ m2冬天 12.24 元/ m2(2)冷水机组+燃煤锅炉：夏天7.02元/ m2冬 天11元/ of(3)冷水机组+燃油锅炉：夏天7.02元/ m2冬天27元/ m2(4)冷水机组+燃气锅

28、炉：夏天7.02元/ m2冬天21元/ m2(5)直燃式澳化锂：夏天16元/m2 冬天35元/ m2注：1、地源热泵主机用的冷热源来自地下恒定 的能源，不存在衰减问题，所以运行费用稳定， 其他形式机组均存在衰减问题，会引起运行费用 逐年增加。2、地源热泵主机为全自动电脑控制，无须专人看守和劳动；其他形式机组要有几个人 去管理和劳动。序号性能风冷热泵变频多联地源热泵1能量获得方式从空气中获取低品位 能量，大量应用将引 起城市热岛效应从空气中获取低品位 能量，大量应用将引起 城市热岛效应通过水于土壤或其他自然资源中 取能，能有效减小城市热岛效应系统形式风冷形式，热传递效 率较低风冷形式，热传递效率

29、 较低水冷形式，可更高效稳定的进行热 传递，令系统工作更稳定。3效率衰减高温和低温时，热泵 效率衰减量大，即最 需要空调时反而是空 调效率最低时高温和低温时，热泵效 率衰减量大，即最需要 空调时反而是空调效 率最低时地下温度全年波动幅度小，热泵效 率基本没衰减，在室外环境温度过 低和过高时能很好保持舒适性:4外机有外机，且外机噪音 大，如建筑有景观要 求时难处理有外机，且外机噪音 大，如建筑有景观要求 时难处理无外机，不需专用机房，提高建筑 使用率；没有外机噪音，能很好满 足建筑景观需求5容量限制无容量限制，更大自 由度的提供室内负荷 及提供某些日常很少 用空间的空调予留连接率不超过130%,

30、超过 100%时效率降低，超过130 时系统不工作。无容量限制，更大自由度的提供室 内负荷及提供某些日常很少用空 间的空调予留6新风新风自由连接到系统 中新风应另配系统，VRF系统内内机不可直接处理新风新风自由连接到系统中风冷换热器易于积嵌风冷换热器易于积嵌7室外换热器污垢，清洗不善严重污垢，清洗不善严重影水冷不易脏堵，无风冷换热器缺点影响效果响效果8维修单机维修将不影响整 个系统，主机故障将 影响整个系统单机与主机任何故障 都将影响整个系统维护时只需对单体进行检修，维护 管理方便，不影响系统9节能性COP值在3.0左右，效率不高COP值在3.0左右，效率不高COP值在4.0左右，效率较风冷 系统高出30%既有管长的衰减，同时10管路衰减管路衰减小，在10% 内还有内外机高差衰减， 一般要考虑25%以上 的总衰减量，相