地源熱泵系統(tǒng)原理
熱泵技術(shù)在世界范圍內(nèi)的興起和應(yīng)用有幾十年的歷史，在我國有十余年的歷史。北歐國家已經(jīng)廣泛應(yīng)用熱泵，美國的熱泵應(yīng)用每年也在穩(wěn)步增長。
空調(diào)制冷大市場專家介紹，熱泵技術(shù)是指在高位能(電能)的拖動下，將熱量從低位熱源流向高位熱源的技術(shù)。它可以把不能直接利用的低品位熱能(自然界地表、水源、空氣中溫度較低的熱量)轉(zhuǎn)化為可以直接利用的高品位熱能(60℃以上)，用于采暖，衛(wèi)生熱水，從而達(dá)到節(jié)約部分高位能的目的。僅需提供20-30% 的電能用以驅(qū)動熱泵壓縮機做功，便可以節(jié)約80%左右的能源消耗。粗略計算，投入1kWh電能能夠產(chǎn)出4kWh的熱能。
熱泵的熱源來自于土壤，水和空氣，因此可以根據(jù)熱源劃分為地源(土壤源，水源)和空氣源等幾種規(guī)格?？諝庠礋岜糜惺覂?nèi)、室外安裝兩種形式，整個系統(tǒng)安裝簡便，無須集熱器。但由于空氣比熱容較低，無論是冬季采暖還是夏季制冷運行效率較土壤源，水源熱泵略低。地源熱泵的基礎(chǔ)熱源主要是地下水和土壤。冬季土壤和地下水的溫度比室外環(huán)境溫度高許多，夏季又低許多，水的熱容量比空氣高很多，且地下水冬夏溫差很小，所以水源熱泵冬季采暖夏季制冷效率高、運行費用低。
地源熱泵的特點
由于地源熱泵技術(shù)利用地殼表層低溫?zé)豳Y源作為空調(diào)機組的制冷制熱的冷熱源，所以具有以下優(yōu)點：
1、屬可再生能源利用技術(shù)
地表土壤和水體不僅是一個巨大的太陽能集熱器，收集了47%的太陽輻射能量，比人類第年利用能量的500倍還多(地下的水體是通過土壤間接的接受太陽輻射能量)，而且是一個巨大的動態(tài)能量平衡系統(tǒng)，地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發(fā)散的相對的均衡。這使得地源熱泵利用儲存于其中的近乎無限的太陽能或地能成為可能。所以說，地源熱泵利用的是清潔可再生能源的一種技術(shù)。
2、高效節(jié)能
地源熱泵機組可利用的土壤溫度冬季為15-18℃，土壤溫度比環(huán)境空氣溫度高，所以熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高，能效比也提高。而夏季土壤為17-20℃，土壤溫度比環(huán)境空氣溫度低，所以制冷的冷凝溫度降低，使得冷卻效果好于風(fēng)冷式和冷卻塔式，機組效率提高。據(jù)我們所實施的工程經(jīng)驗估計，設(shè)計安裝良好的地源熱泵，平均來說可以節(jié)約用戶30-40%的供熱制冷空調(diào)的運行費用。
3、運行穩(wěn)定可靠
土壤的溫度一年四季相對穩(wěn)定，其波動的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣的變動，是熱泵機組很好的冷熱源，土壤溫度較恒定的特性，使得熱機組運行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。不存在空氣源熱泵和冬季除霜等難點問題，克服了常規(guī)空調(diào)因外界氣溫的變化引起的多耗電，效果差等弊端。
4、環(huán)境效益顯著
地源熱泵的使用電能，電能本身為一種清潔的能源，但在發(fā)電時，消耗一次能源并導(dǎo)致污染物和二氧化碳溫室氣體的排放。所以節(jié)能的設(shè)備本身的污染就小，設(shè)計良好的地源熱泵機組折電力消耗，與空氣源熱泵相比相當(dāng)于減少30%以上，與電供暖相比相當(dāng)于減少70%以上。地源熱泵技術(shù)采用的環(huán)保制冷劑，可以是R22或 R134A、R407C和R410A等替代共質(zhì)。
5、一機多用，應(yīng)用范圍廣
地源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)，還可供生活熱水，一機多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。特別是對于同時有供熱和供冷要求的建筑物，地源熱泵有著明顯的優(yōu)點。不僅節(jié)省了大量能源，而且用一套設(shè)備可以滿足供熱和供冷的要求，減少了設(shè)備的初投資。
6、自動運行
地源熱泵機組由于工況穩(wěn)定，所以可以設(shè)計簡單的系統(tǒng)，部件較少，機組運行簡單可靠，維護(hù)費用低;自動控制程度高，使用壽命可長達(dá)25年以上。
7、可與其他熱源，如太陽能，燃油燃?xì)忮仩t配合使用
熱泵系統(tǒng)可以與太陽能，鍋爐完美匹配，聯(lián)動控制。集成的控制器甚至可以直接控制太陽能系統(tǒng)，避免在控制系統(tǒng)上的二次投資。
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