地(水)源熱泵機(jī)組的工作原理

 

  是利用水與地能(地下水、土壤或地表水)進(jìn)行冷熱交換來(lái)作為水源熱泵的冷熱源，冬季把地能中的熱量“取”出來(lái)，供給室內(nèi)采暖，此時(shí)地能為“熱源”；夏季把室內(nèi)熱量取出來(lái)，釋放到地下水、土壤或地表水中，此時(shí)地能為“冷源”。具有高效節(jié)能、經(jīng)濟(jì)環(huán)保、安全可靠、可自動(dòng)運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。

 

  地源熱泵同空氣源熱泵相比，有什么優(yōu)點(diǎn)

 

  地源熱泵同空氣源熱泵相比，有許多優(yōu)點(diǎn)：

 

  (1)全年溫度波動(dòng)小。冬季溫度比空氣溫度高，夏季比空氣溫度低，因此地源熱泵的制熱、制冷系數(shù)要高于空氣源熱泵，一般可高于40%，因此可節(jié)能和節(jié)省費(fèi)用40%左右。

 

  (2)冬季運(yùn)行不需要除霜，減少了結(jié)霜和除霜的損失。

 

  (3)地源有較好的蓄能作用。

 

  地源熱泵系統(tǒng)的分類及其各自的優(yōu)缺點(diǎn)

 

  1)Groundwaterheatpumps,GWHPs地下水熱泵系統(tǒng)，也就是通常所說(shuō)的深井回灌式水源熱泵系統(tǒng)。通過(guò)建造抽水井群將地下水抽出，通過(guò)二次換熱或直接送至水源熱泵機(jī)組，經(jīng)提取熱量或釋放熱量后，由回灌井群灌回地下。

 

  其最大優(yōu)點(diǎn)是非常經(jīng)濟(jì)，占地面積小，但要注意必須符合下列條件：水質(zhì)良好；水量豐富；回灌可靠；符合標(biāo)準(zhǔn)。

 

  2)(a)Horizontalground-coupledheatpump水平埋管地源熱泵系統(tǒng)(b)Verticalboreholeground-coupledheatpump垂直埋管地源熱泵系統(tǒng)。(a)和(b)兩種方式都?xì)w屬于Ground-coupleheatpumpsGCHPs(地下耦合熱泵系統(tǒng))，也稱埋管式土壤源熱泵系統(tǒng)。還有另外一個(gè)術(shù)語(yǔ)叫Groundheatexchanger地下熱交換器地源熱泵系統(tǒng)。這一閉式系統(tǒng)方式，通過(guò)中間介質(zhì)(通常為水或者是加入防凍劑的水)作為熱載體，使中間介質(zhì)在埋于土壤內(nèi)部的封閉環(huán)路中循環(huán)流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)與大地土壤進(jìn)行熱交換的目的。

 

  對(duì)于垂直式埋管系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)有：較小的土地占用，管路及水泵用電少，其缺點(diǎn)是鉆井費(fèi)用較高；對(duì)于水平式埋管系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)有：安裝費(fèi)用比垂直式埋管系統(tǒng)低，應(yīng)用廣泛，使用者易于掌握，其缺點(diǎn)有：占地面積大，受地面溫度影響大，水泵耗電量大。

 

  3)Surface-waterheatpumps,SWHPs地表水熱泵系統(tǒng)。通過(guò)直接抽取或者間接換熱的方式，利用包括江水、河水、湖水、水庫(kù)水以及海水作為熱泵冷熱源。歸屬于水源熱泵方式。

 

  其優(yōu)點(diǎn)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(tǒng)投資要小，水泵能耗較低，高可靠性，低維修要求、低運(yùn)行費(fèi)用，在溫暖地區(qū)，湖水可做熱源，其缺點(diǎn)有：在淺水湖中，盤管容易被破壞，由于水溫變化較大，會(huì)降低機(jī)組的效率。

 

  4)Standingcolumnwellheatpumps,SCW單井換熱熱井，也就是單管型垂直埋管地源熱泵，在國(guó)外常稱為"熱井"。這種方式下，在地下水位以上用鋼套作為護(hù)套，直徑和孔徑一致；地下水位以下為自然孔洞，不加任何固井設(shè)施。

 

  熱泵機(jī)組出水直接在孔洞上部進(jìn)入，其中一部分在地下水位以下進(jìn)入周邊巖土換熱，其余部分在邊壁處與巖土換熱。換熱后的流體在孔洞底部通過(guò)埋至底部的回水管被抽取作為熱泵機(jī)組供水。這一方式主要應(yīng)用于巖石地層，典型孔徑為150mm，孔深450m。       該系統(tǒng)適用于巖石地質(zhì)地區(qū)，該地區(qū)巖石鉆孔費(fèi)用高，而與巖石直接換熱，大大提高換熱效率，節(jié)省鉆孔、埋管費(fèi)用。須得注意分析具體地質(zhì)情況，做好隔熱、封閉、過(guò)濾、實(shí)際換熱量測(cè)算等具體工作。

 

  5)鍋爐/冷卻塔與地下埋管相結(jié)合的混合型地源熱泵系統(tǒng)：適用于空間小，不能單獨(dú)采用地下埋管換熱系統(tǒng)的建筑或內(nèi)外分區(qū)冬季有大量可利用的排熱的建筑物，冷卻塔和閉環(huán)式系統(tǒng)相結(jié)合制冷，節(jié)省成本；事實(shí)證明該系統(tǒng)是高效率、低費(fèi)用的。

 

  它的補(bǔ)充熱源有水地源、太陽(yáng)能、電鍋爐、城市熱網(wǎng)??，額外排熱由冷卻塔或水地源來(lái)解決。其系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要詳細(xì)計(jì)算各季節(jié)的散熱與排熱及總的中和后的散熱或排熱量來(lái)選擇熱源和冷卻塔。

 

  地源熱泵和水源熱泵的冷熱源區(qū)別：

 

  水源熱泵和地源熱泵都是從地位熱源的選取來(lái)定義的，水源熱泵通常指地位熱源來(lái)源于地表水、地下水、海水、污水；地源熱泵有時(shí)也被稱為土壤源熱泵，但是地下水作為低位熱源的也可稱為地源熱泵。此外，水環(huán)熱泵也可稱為水源熱泵。定義的角度不一樣，叫法也就不一樣。采用冷卻塔散熱的系統(tǒng)不能稱為水源熱泵，直埋地下的如果采用的是打井的方式，利用井水應(yīng)該成為水源熱泵，否則為土壤源熱泵。

 

  地源熱泵和水源熱泵的叫法區(qū)別：

 

  水源熱泵和地源熱泵以前確實(shí)叫法很亂，已經(jīng)出臺(tái)的地源熱泵相關(guān)規(guī)范，其中對(duì)叫法范圍作了明確說(shuō)明：       地源熱泵指所有使用大地作為冷熱源的熱泵全部稱為地源熱泵，包括土壤熱泵(即地耦合熱泵)，地下水熱泵，地表水熱泵(包括江河湖海的水)等，這是為區(qū)別水環(huán)熱泵而說(shuō)的。

 

  水源熱泵則是總稱，包括所有以水作為冷熱源的熱泵，當(dāng)然也包括土壤熱泵和水環(huán)熱泵了，這是為區(qū)別空氣源熱泵(風(fēng)冷熱泵)而說(shuō)的。

 

  所以以大分類來(lái)說(shuō)，水源熱泵包括地源熱泵和水環(huán)熱泵還有一些特殊的利用低位熱水能量的熱泵(比如利用工業(yè)廢水或發(fā)電廠冷卻循環(huán)水梯級(jí)利用等)。

 

  總之，簡(jiǎn)單的說(shuō)地源熱泵是泛指土壤源熱泵、地表水、地下水、海水、污水源熱泵。但現(xiàn)在人們習(xí)慣上把土壤源熱泵叫地源熱泵，把地表水、地下水、海水、污水源熱泵叫水源熱泵。