地源热泵系统讲义

《地源热泵系统》

2010年10月1

地源热泵技术是一项值得大面积推广的建筑供能技术。地源热泵是一种利用浅层和深层的大地能量，包括土壤、地下水、地表水等天然能源作为冬季热源和夏季冷源，然后再由热泵机组向建筑物供冷供热的系统，是一种利用可再生能源的既可供暖又可制冷的新型中央空调系统。抽取地下水水源热泵，但由于技术限制，全部回灌不易做到，监督实施也比较困难，而且容易造成地下水污染。在国外目前大面积推广使用的是埋管式地源热泵技术，是充分利用浅层地热的最佳技术途径。目前埋管式地源热泵在欧美国家已得到普遍应用，已被充分证明是成熟可行的技术，在我国，建设部和一些省市的建筑节能政策中明确提出要推广使用地源热泵。（欧美普遍使用的是在别墅中，在冬天取暖、夏天空调的地区）地源热泵系统简介2345

6可再生能源：利用浅层地热能作为冷热源，实现冷热联供节能：性能系数高，节省运行费用30～50％；环保：取消锅炉，减少热污染；一机多用：一套系统实现三种用途，节省建筑空间性能稳定：温度波动小，不受环境影响美观：无室外机，不影响建筑外观

地源热泵系统优势7地源热泵系统限制因素初投资较高（打井、钻孔、埋管等）需要有一定的空间埋设埋管系统施工要求较高，需要专业施工队伍和设备冷热负荷平衡的问题8经济分析初投资比较机组初投资比冷水机组增加10%～30%增加打井费用无冷却水塔和冷却水系统无锅炉和锅炉房无入网费（天燃气、城市热力网）无储油罐安全费运行费用比较夏季制冷：节约费用＞20%夏季采用热回收，可免费提供生活热水冬季制热时，运转费用相当于燃气、燃油锅炉的50%左右全年运行费用节约40％左右9地源热泵与传统方式的比较地源热泵中央空调＋锅炉初投资北方：200～250元/m2南方：300～350元/m2北方：150～200元/m2南方：200～250元/m2运行费用北方：35～40元/m2南方：50～55元/m2北方：60～65元/m2南方：80～85元/m2回收期北方：2～3年南方：3～4年10地源热泵与其他系统的经济对比分析11上世纪50年代，天津大学进行了相关研究上世纪80年代末，国内各大院校开展相关研究工作2000年以后，地源热泵技术开始推广，并实现中小规模生产国内市场主要以常温（55℃以下）地源热泵机组为主，中科能、富尔达、清华同方等推出高温地源热泵机组，出水温度高达75℃以上。国内地源热泵系统应用主要以大型工程为主，近几年开始应用一些小型的地源热泵系统。中国地源热泵发展正在规范化，2005年出台《地源热泵供暖空调技术规程》、近期要出台的《浅层地热能勘查评价技术规范》。国内应用进展12地埋管换热器埋管形式选择：二种形式:

水平埋管换热管路埋置在水平管沟内的地埋管换热器

单层管最佳深度为0.8～1.Om，双层管为1.2～1.8m，

垂直埋管换热管路埋置在垂直钻孔内的地埋管换热器埋设深度不同分为浅埋(≤30m)、中埋(31～80m)和深埋(>80m)

考虑的因素:现场可用地表面积、当地岩土类型及钻孔费用。

当可利用地表面积较大，浅层岩土体的温度及热物性受气候、雨水、埋设深度影响较小时，宜采用水平地埋管换热器。否则，宜采用垂直地埋管换热器。尽管水平埋管通常是浅层埋管，可采用人工挖掘，初投资比垂直埋管要少些；但它的换热性能比垂直埋管差很多，并且往往受可利用土地面积的限制，所以在实际工程应用中，垂直埋管多于水平埋管。地埋管地源热泵系统设计

13地埋管地源热泵系统设计

14垂直埋管形式:U形管U形管是在钻孔的管井内安装，一般管井直径为100～150mm，井深10～200m，U形管直径一般在50mm以下，这主要是流量不宜太大所限。由于其施工简单，换热性能较好等原因，目前应用最多。套管式外管直径一般为100～200mm，内管直径为15～25mm套管式外管直径一般为100～200mm，内管直径为15～25mm

单管式。地埋管地源热泵系统设计

15地埋管地源热泵系统设计

16地埋管换热器环路形式选择：串联和并联

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地埋管地源热泵系统设计

17U形弯头：

地埋管地源热泵系统设计

181、广东省恩平市良西镇地表水式系统2、北京市海淀区地埋管式系统3、北京嘉和丽园地下水式系统工程范例19建筑总面积为2950m2;室外换热系统采用地表水式换热方式；室内换热系统为地源热泵机组换热系统。用地源热泵系统供暖时，其运行费用可比传统中央空调系统降低30%-70%；地源热泵系统制冷时，其运行费用可比传统中央空调系统降低40%-50%。广东省恩平市良西镇地表水式系统20四层综合楼，总建筑面积为2070.8m2。空调使用面积约为1600m2。制冷效果：室外38℃有太阳照射时，室内25℃以下；供暖效果：室外-15℃夜间时，室内20℃以上；舒适性：送风均匀，室内最大温差±1℃，气流速度小于0.3米/秒，无吹风感。空气品值大大优于风机盘管系统。北京市海淀区地埋管式系统21初投资大体与传统中央空调加锅炉系统的投资相同，但运行费用比传统中央空调加锅炉系统低40-60%，即使用地源热泵系统供暖后，其运行费用可比传统中央空调系统降低30%-70%；用地源热泵系统制冷后，其运行费用可比传统中央空调系统降低40%-50%，实现了真正意义上的节能，环保，舒适。北京市海淀区地埋管式系统22建筑类型：高档公寓总建筑面积：88，000平方米采暖空调面积：70，000平方米北