地源熱泵系統(tǒng)是一種利用大地巖土、地下水和地表水作為其熱源或熱匯的熱泵系統(tǒng)。
由于地層深處溫度常年維持不變，遠(yuǎn)高于冬季的室外溫度，低于夏季室外溫度地源熱泵有效地克服了空氣源熱泵的溫限和技術(shù)障礙，大大提高了效率。另外，還具有低噪音、占地面積少、無污染物排放，不抽取地下水(循環(huán)式)、運(yùn)行及維修費(fèi)用低廉、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各類建筑物的空調(diào)系統(tǒng)中。
簡(jiǎn)單介紹
地源熱泵系統(tǒng)是以巖土體、地下水、地表水為低溫?zé)嵩矗渲邪ㄍ寥罒嵩矗⑺礋岜脵C(jī)組、地?zé)峤粨Q系統(tǒng)、建筑物內(nèi)部系統(tǒng)組成的空調(diào)系統(tǒng)。采用地源熱泵系統(tǒng)，可以充分發(fā)揮地下巖土體的蓄能作用。地源熱泵具有可再生性、節(jié)能高效、一機(jī)多用、環(huán)境效益顯著、系統(tǒng)壽命高、運(yùn)行管理方便等優(yōu)點(diǎn)。
工作原理
地源熱泵系統(tǒng)主要由淺層地?zé)崮懿杉到y(tǒng)、熱泵機(jī)組、室內(nèi)供暖空調(diào)系統(tǒng)、輸配系統(tǒng)四部分組成。其中，淺層地?zé)崮懿杉到y(tǒng)是指通過系統(tǒng)循環(huán)介質(zhì)將巖土體或地下水、地表水中的熱量采集出來并輸送給熱泵機(jī)組換熱器。在夏季制冷工況下，將淺層地?zé)崮懿杉到y(tǒng)與熱泵機(jī)組冷凝器相連，利用淺層地?zé)崮懿杉到y(tǒng)內(nèi)低溫循環(huán)介質(zhì)作為冷卻水，冷卻熱泵機(jī)組冷凝器內(nèi)高壓高溫氣態(tài)制冷劑，制取5~7C冷凍水，調(diào)節(jié)建筑室內(nèi)溫度、濕度，同時(shí)蓄存熱量以備冬季用；在冬季制熱工況下，通過將淺層地?zé)崮懿杉到y(tǒng)采集的低品位熱能送至熱泵機(jī)組蒸發(fā)器內(nèi)，熱泵機(jī)組通過逆卡諾循環(huán)將其提高為高品位熱能，在熱泵機(jī)組冷凝器側(cè)制取供暖熱水，對(duì)建筑進(jìn)行供暖，同時(shí)蓄存冷量以備夏季用。熱泵機(jī)組主要利用采集的冷(熱)量通過制冷、制熱運(yùn)行制取冷凍水、供暖熱水。淺層地?zé)崮懿杉到y(tǒng)通常有地埋管換熱系統(tǒng).地下水換熱系統(tǒng)、地表水換熱系統(tǒng)。室內(nèi)供暖空調(diào)系統(tǒng)主要有風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)地板輻射供暖系統(tǒng)、柜式空調(diào)系統(tǒng)，組合機(jī)系統(tǒng)。輸配系統(tǒng)指將熱泵機(jī)組冷凍水、供暖熱水輸送至室內(nèi)供暖空調(diào)系統(tǒng)的管路及設(shè)備。
系統(tǒng)分類
地源熱泵系統(tǒng)按照低品位能源的類型可分為地下水地源熱泵系統(tǒng)、地埋管地源熱泵系統(tǒng)和地表水地源熱泵系統(tǒng)；按照地下熱交換器敷設(shè)方式的不同可分為閉式系統(tǒng)、開式系統(tǒng)和直接膨脹式系統(tǒng)；如果地源熱泵設(shè)置輔助系統(tǒng)，可以分為冷卻塔補(bǔ)償系統(tǒng)和太陽能輔助系統(tǒng)。
結(jié)構(gòu)形式
地源熱泵系統(tǒng)有多種結(jié)構(gòu)形式，隨著其種類和應(yīng)用的不同而不同。而典型的結(jié)構(gòu)形式，它是一種間接式地下水地源熱泵系統(tǒng)。在初級(jí)回路里流動(dòng)的是地下水，次級(jí)回路里灌注的是用于能量轉(zhuǎn)換和傳遞的工質(zhì)。該地源熱泵系統(tǒng)用于建筑空調(diào)，由以下設(shè)施和部件組成:地?zé)峋?/a>、回灌井、循環(huán)泵、冷凝器、換向閥、壓縮機(jī)、節(jié)流器、蒸發(fā)器和房間換熱器等。
相關(guān)優(yōu)點(diǎn)
通常來說，地源熱泵技術(shù)利用三種淺層地?zé)豳Y源進(jìn)行供熱或制冷，即土壤、地下水和地表水。由于淺層地面的土壤、水源通常一年四季保持較為恒定的溫度，因此夏季可吸取冷量，冬季可吸取熱量，再通過熱泵機(jī)組輸送到建筑物，一套系統(tǒng)便能同時(shí)達(dá)到制冷、制熱的效果。地源熱泵用于城市供暖具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。熱泵的本質(zhì)是一種熱量提升裝置，其本身在工作時(shí)只需消耗較少的電能，從環(huán)境中提取的熱能卻能達(dá)到其消耗電能的數(shù)倍，通過在淺層地表和室內(nèi)轉(zhuǎn)移能量實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)溫度的作用，因此是一種十分節(jié)能、經(jīng)濟(jì)的技術(shù)。地源熱泵的COP值達(dá)到了4以上，也就是說消耗1KWh的能量，用戶可得到4KWh以上的熱量或冷量。
此外，該技術(shù)屬于可再生能源技術(shù)，其利用的是地表淺層的地?zé)豳Y源，是地表土壤、地下水或河流吸取太陽輻射和地?zé)崮芏纬傻臒崮埽梢哉f是取之不盡、用之不竭，擁有巨大的開發(fā)潛能。地源熱泵也具有顯著的環(huán)境效益，在運(yùn)行過程中沒有燃燒，不產(chǎn)生大量排放和廢棄物。雖然初次安裝成本較高，但是地源熱泵在后續(xù)使用過程中維護(hù)成本較低。整套系統(tǒng)中的機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件較少，并且設(shè)備主要分布在地下、水下或者室內(nèi)，而不需要暴露在空氣中，能夠避免惡劣天氣造成的設(shè)備損耗。
系統(tǒng)應(yīng)用
2019年11月，為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能、清潔供熱，白城市投資27萬元，在新建的教學(xué)樓和宿舍樓里，采用地源熱泵技術(shù)解決取暖問題。截至2019年，白城市采用地源熱泵的供熱面積達(dá)到234萬平方米。
參考資料 >
清潔供熱 | 地源熱泵為什么越來越受歡迎？.今日頭條.2023-11-15
“供熱又溫暖又干凈”——吉林白城清潔能源供熱見聞.今日頭條.2023-11-15