工程質(zhì)量 ｜ 地源熱泵技術(shù)全解析
時(shí)間:2022-01-14
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一、地源熱泵概述
地源熱泵是利用淺層地能進(jìn)行供熱制冷的新型能源利用技術(shù)，是熱泵的一種,熱泵是利用卡諾循環(huán)和逆卡諾循環(huán)原理轉(zhuǎn)移冷量和熱量的設(shè)備.地源熱泵通常是指能轉(zhuǎn)移地下土壤中熱量或者冷量到所需要的地方.通常熱泵都是用來(lái)做為空調(diào)制冷或者采暖用的.地源熱泵還利用了地下土壤巨大的蓄熱蓄冷能力,冬季地源把熱量從地下土壤中轉(zhuǎn)移到建筑物內(nèi),夏季再把地下的冷量轉(zhuǎn)移到建筑物內(nèi),一個(gè)年度形成一個(gè)冷熱循環(huán)。
二、地源熱泵由來(lái)
'地源熱泵'的概念，最早于1912年由瑞士的專(zhuān)家提出，而該技術(shù)的提出始于英、美兩國(guó)。北歐國(guó)家主要偏重于冬季采暖，而美國(guó)則注重冬夏聯(lián)供。由于美國(guó)的氣候條件與中國(guó)很相似，因此研究美國(guó)的地源熱泵應(yīng)用情況，對(duì)我國(guó)地源熱泵的發(fā)展有著借鑒意義。
三、熱泵工作原理
作為自然界的現(xiàn)象，正如水由高處流向低處那樣，熱量也總是從高溫流向低溫。但人們可以創(chuàng)造機(jī)器，如同把水從低處提升到高處而采用水泵那樣，采用熱泵可以把熱量從低溫抽吸到高溫。所以熱泵實(shí)質(zhì)上是一種熱量提升裝置，它本身消耗一部分能量，把環(huán)境介質(zhì)中貯存的能量加以挖掘，提高溫位進(jìn)行利用，而整個(gè)熱泵裝置所消耗的功僅為供熱量的三分之一或更低，這也是熱泵的節(jié)能特點(diǎn)
工作原理
1.制冷模式：在制冷狀態(tài)下，地源熱泵機(jī)組內(nèi)的壓縮機(jī)對(duì)冷媒做功，使其進(jìn)行汽-液轉(zhuǎn)化的循環(huán)。通過(guò)蒸發(fā)器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)將由風(fēng)機(jī)盤(pán)管循環(huán)所攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)同時(shí)再通過(guò)冷凝器內(nèi)冷媒的冷凝，由水路循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收，最終由水路循環(huán)轉(zhuǎn)移至地表水、地下水或土壤里。在室內(nèi)熱量不斷轉(zhuǎn)移至地下的過(guò)程中，通過(guò)風(fēng)機(jī)盤(pán)管，以13℃以下的冷風(fēng)的形式為房間供冷。
2.供暖模式:在供暖狀態(tài)下，壓縮機(jī)對(duì)冷媒做功，并通過(guò)換向閥將冷媒流動(dòng)方向換向。由地下的水路循環(huán)吸收地表水、地下水或土壤里的熱量，通過(guò)冷凝器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)，將水路循環(huán)中的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時(shí)再通過(guò)蒸發(fā)器內(nèi)冷媒的冷凝，由風(fēng)機(jī)盤(pán)管循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收。在地下的熱量不斷轉(zhuǎn)移至室內(nèi)的過(guò)程中，以35℃以上熱風(fēng)的形式向室內(nèi)供暖。
四、地源熱泵組成
1.地源熱泵機(jī)組的組成
熱泵與制冷的原理和系統(tǒng)設(shè)備組成及功能是一樣的，對(duì)蒸氣壓縮式熱泵（制冷）系統(tǒng)主要由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器和節(jié)流閥組成：
壓縮機(jī)：起著壓縮和輸送循環(huán)工質(zhì)從低溫低壓處到高溫高壓處的作用，是熱泵（制冷）系統(tǒng)的心臟；
蒸發(fā)器：是輸出冷量的設(shè)備，它的作用是使經(jīng)節(jié)流閥流入的制冷劑液體蒸發(fā)，以吸收被冷卻物體的熱量，達(dá)到制冷的目的；
冷凝器：是輸出熱量的設(shè)備，從蒸發(fā)器中吸收的熱量連同壓縮機(jī)消耗功所轉(zhuǎn)化的熱量在冷凝器中被冷卻介質(zhì)帶走，達(dá)到制熱的目的；膨脹閥或節(jié)流閥：對(duì)循環(huán)工質(zhì)起到節(jié)流降壓作用，并調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器的循環(huán)工質(zhì)流量。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，壓縮機(jī)所消耗的功（電能）起到補(bǔ)償作用，使循環(huán)工質(zhì)不斷地從低溫環(huán)境中吸熱，并向高溫環(huán)境放熱，周而往復(fù)地進(jìn)行循環(huán)。
2.地源熱泵系統(tǒng)組成
地源熱泵系統(tǒng)主要分三部分（如下圖）：室外地能換熱系統(tǒng)、地源熱泵機(jī)組和室內(nèi)采暖空調(diào)末端系統(tǒng)。其中地源熱泵機(jī)主要有兩種形式：水—水式或水—空氣式。三個(gè)系統(tǒng)之間靠水或空氣換熱介質(zhì)進(jìn)行熱量的傳遞，地源熱泵與地能之間換熱介質(zhì)為水，與建筑物采暖空調(diào)末端換熱介質(zhì)可以是水或空氣。
五、地源熱泵優(yōu)點(diǎn)：
1.高效節(jié)能，穩(wěn)定可靠
地能或地表淺層地?zé)豳Y源的溫度一年四季相對(duì)穩(wěn)定，土壤與空氣溫差一般為17度，冬季比環(huán)境空氣溫度高，夏季比環(huán)境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源，這種溫度特性使得地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率要高40%～60%，因此要節(jié)能和節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用40％－50％左右。通常地源熱泵消耗1KW的能量，用戶(hù)可以得到5KW以上的熱量或4KW以上冷量，所以我們將其稱(chēng)為節(jié)能型空調(diào)系統(tǒng)
2.無(wú)環(huán)境污染
地源熱泵的污染物排放，與空氣源熱泵相比，相當(dāng)于減少40％以上，與電供暖相比，相當(dāng)于減少70％以上，真正的實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。
3.一機(jī)多用
地源熱泵系統(tǒng)可供暖、制冷，還可供生活熱水，一機(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替換原來(lái)的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。
4.維護(hù)費(fèi)用低
地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部件要比常規(guī)系統(tǒng)少，因而減少維護(hù)，系統(tǒng)安裝在室內(nèi)，不暴露在風(fēng)雨中，也可免遭損壞，更加可靠，延長(zhǎng)壽命。
5.使用壽命長(zhǎng)
地源熱泵的地下埋管選用聚乙烯和聚丙烯塑料管，壽命可達(dá)50年。要比普通空調(diào)高35年使用壽命。
6.節(jié)省空間
沒(méi)有冷卻塔、鍋爐房和其它設(shè)備，省去了鍋爐房，冷卻塔占用的寶貴面積，產(chǎn)生附加經(jīng)濟(jì)效益，并改善了環(huán)境外部形象。
六、地源熱泵特點(diǎn)
1.屬可再生能源利用技術(shù)地源熱泵是利用了地球表面淺層地?zé)豳Y源（通常小于400米深）作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。地表淺層地?zé)豳Y源可以稱(chēng)之為地能（Earth Energy），是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太陽(yáng)能、地?zé)崮芏N(yùn)藏的低溫位熱能。地表淺層是一個(gè)巨大的太陽(yáng)能集熱器，收集了47％的太陽(yáng)能量，比人類(lèi)每年利用能量的500倍還多。它不受地域、資源等限制，真正是量大面廣、無(wú)處不在。這種儲(chǔ)存于地表淺層近乎無(wú)限的可再生能源，使得地能也成為清潔的可再生能源一種形式。
2、屬經(jīng)濟(jì)有效的節(jié)能技術(shù)地能或地表淺層地?zé)豳Y源的溫度一年四季相對(duì)穩(wěn)定，冬季比環(huán)境空氣溫度高，夏季比環(huán)境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源，這種溫度特性使得地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率要高40%，因此要節(jié)能和節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用40%左右。另外，地能溫度較恒定的特性，使得熱泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。據(jù)美國(guó)環(huán)保署EPA估計(jì)，設(shè)計(jì)安裝良好的地源熱泵，平均來(lái)說(shuō)可以節(jié)約用戶(hù)30～40％的供熱制冷空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用。
3、環(huán)境效益顯著地源熱泵的污染物排放，與空氣源熱泵相比，相當(dāng)于減少40％以上，與電供暖相比，相當(dāng)于減少70％以上，如果結(jié)合其它節(jié)能措施節(jié)能減排會(huì)更明顯。雖然也采用制冷劑，但比常規(guī)空調(diào)裝置減少25％的充灌量；屬自含式系統(tǒng)，即該裝置能在工廠(chǎng)車(chē)間內(nèi)事先整裝密封好，因此，制冷劑泄漏機(jī)率大為減少。該裝置的運(yùn)行沒(méi)有任何污染，可以建造在居民區(qū)內(nèi)，沒(méi)有燃燒，沒(méi)有排煙，也沒(méi)有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場(chǎng)地，且不用遠(yuǎn)距離輸送熱量。
4一機(jī)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(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替換原來(lái)的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)；可應(yīng)用于賓館、商場(chǎng)、辦公樓、學(xué)校等建筑，更適合于別墅住宅的采暖、空調(diào)。此外，機(jī)組使用壽命長(zhǎng)，均在15年以上；機(jī)組緊湊、節(jié)省空間；維護(hù)費(fèi)用低；自動(dòng)控制程度高，可無(wú)人值守。當(dāng)然，象任何事物一樣，地源熱泵也不是十全十美的，如其應(yīng)用會(huì)受到不同地區(qū)、不同用戶(hù)及國(guó)家能源政策、燃料價(jià)格的影響；一次性投資及運(yùn)行費(fèi)用會(huì)隨著用戶(hù)的不同而有所不同；采用地下水的利用方式，會(huì)受到當(dāng)?shù)氐叵滤Y源的制約，實(shí)際上地源熱泵并不需要開(kāi)采地下水，所使用的地下水可全部回灌，不會(huì)對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生污染。
5.地源熱泵同空氣源熱泵相比，有許多優(yōu)點(diǎn)：
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。
冬季運(yùn)行不需要除霜，減少了結(jié)霜和除霜的損失。
地源有較好的蓄能作用。
七、地源熱泵的分類(lèi)
地源按照室外換熱方式不同可分為三類(lèi)：
1.地表水系統(tǒng)
地表水地源熱泵系統(tǒng)，由潛在水面以下的多重并聯(lián)的塑料管組成的地下水熱交換器取代了土壤熱交換器，與土壤熱交換器地源熱泵一樣，它們被連接到建筑物中。一般情況下，只要地表水冬季不結(jié)冰，均可作為低溫?zé)嵩词褂?。我?guó)有豐富的地表水資源，用其作為熱泵的低溫?zé)嵩矗色@得較好的經(jīng)濟(jì)效益。地表 水相對(duì)于室外空氣是溫度較高的熱源，且不存在結(jié)霜問(wèn)題，冬季溫度也比較穩(wěn)定。利用地表水作為熱泵的低溫?zé)嵩矗皆O(shè)取水和水處理設(shè)施，如清除浮游生物和垃圾，防止泥沙等進(jìn)入系統(tǒng)，影響換熱設(shè)備的傳熱效率或堵塞系統(tǒng)，而且應(yīng)考慮設(shè)備和管路系統(tǒng)的腐蝕問(wèn)題。
2.土壤熱交換器系統(tǒng)
土壤是熱泵良好的低溫?zé)嵩?。通過(guò)水的流動(dòng)和太陽(yáng)輻射熱的作用，土壤的表層貯存了大量的熱能。土壤的溫度變化不大，并有一定的蓄熱作用。熱泵可以從土壤表層吸收熱量，土壤的持續(xù)吸熱率(能量密度)為20-40w／m2，一般在25w／m2左右。土壤的主要優(yōu)點(diǎn)是：(1)溫度穩(wěn)定，全年波動(dòng)較小，冬季土壤溫度比空氣高，因此熱泵的制熱系數(shù)較高；(2)土壤的傳熱盤(pán)管埋于地下，熱泵運(yùn)行中不需 要通過(guò)風(fēng)機(jī)或水泵采熱，無(wú)噪聲，換熱器也不需要除霜；(3)土壤有蓄能作用。
3.地下水系統(tǒng)
八、地源熱泵地下?lián)Q熱器形式與埋管
土壤熱交換器是地源泵機(jī)組設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。地源熱土壤換熱器有多種形式,如水平埋管、豎直埋管等。這兩種埋管型式各有自身的特點(diǎn)和應(yīng)用環(huán)境。在中國(guó)采用豎直埋管更顯示出其優(yōu)越性:節(jié)約用地面積,換熱性能好,可安裝在建筑物基礎(chǔ)、道路、綠地、廣場(chǎng)、操場(chǎng)等下面而不影響上部的使用功能,甚至可在建筑物樁基中設(shè)置埋管,見(jiàn)縫插針充分利用可利用的土地面積。
1.豎直埋管材料和深度
埋管材料最好采用塑料管,因與金屬管相比,塑料管具有耐腐蝕、易加工、傳熱性能可滿(mǎn)足換熱要求、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。可供選用的管材有高密度聚乙烯管(PE管),鋁塑管等。豎直埋管的管徑也可有不同選擇,如DN20、DN25、DN32、DN50等。豎直埋管可須根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件而定,可以從20m-200m。確定深度應(yīng)綜合考慮占地面積、鉆孔設(shè)備、鉆孔成本和工程規(guī)模。如果地表土壤層很厚,鉆孔費(fèi)用相對(duì)便宜,宜采用較深的豎直埋管,反之,采用淺埋。埋管間距一般以5-6m及以上,要綜合考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)及土壤的傳熱情況。
2.豎直埋管換熱器回填、靈敏度
豎直埋管換熱器的形成是從地面向下鉆孔達(dá)到預(yù)計(jì)深度,將制作好的U型管下入孔中,然后在孔中回填不同材料。在接近地表層處用水平集水管、分水管將所有U型管并聯(lián)構(gòu)成地下?lián)Q熱器。根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同,回填材料可以選用澆鑄混凝土、回填沙石散料或回填土壤等。材料選擇要兼顧工程造價(jià)、傳熱性能、施工方便等因素。從實(shí)際測(cè)試比較澆鑄混凝土換熱性能最好,但造價(jià)高、施工難度大,但可結(jié)合建筑物樁基一起施工。
3.豎直埋管換熱器中傳熱的衰減
豎直埋管換熱器中流動(dòng)的循環(huán)水的溫度是不斷變化的。夏季供冷工況進(jìn)行時(shí),由于蓄熱地溫提高,機(jī)組運(yùn)行時(shí)水溫不斷上升,停機(jī)時(shí)水溫又有所下降,當(dāng)建筑物得熱達(dá)到最大時(shí)水溫升至最高點(diǎn)。冬季供熱工況運(yùn)行時(shí)則相反,由于取熱地溫下降,當(dāng)建筑物失熱最多時(shí),換熱器中水溫達(dá)到最低點(diǎn)。對(duì)于淺埋管尤其嚴(yán)重。設(shè)計(jì)時(shí),首先應(yīng)設(shè)定換熱器埋管中循環(huán)水最高溫度和最低溫度。同時(shí),由于埋管換熱器的表面結(jié)垢等影響,設(shè)計(jì)時(shí)要考慮衰減,設(shè)定值應(yīng)通過(guò)經(jīng)濟(jì)比較選擇最佳狀態(tài)點(diǎn)。
4.串聯(lián)或并聯(lián) 地下熱交換器中流體流動(dòng)的回路形式有串聯(lián)和并聯(lián)兩種，串聯(lián)系統(tǒng)管徑較大，管道費(fèi)用較高，并且長(zhǎng)度壓降特性限制了系統(tǒng)能力。并聯(lián)系統(tǒng)管徑較小，管道費(fèi)用較低，且常常布置成同程式，當(dāng)每個(gè)并聯(lián)環(huán)路之間流量平衡時(shí)，其換熱量相同，其壓降特性有利于提高系統(tǒng)能力。因此，實(shí)際工程一般都采用并聯(lián)同程式。結(jié)合上文，即常采用單U型管并聯(lián)同程的熱交換器形式。
5.選擇管材 一般來(lái)講，一旦將換熱器埋入地下后，基本不可能進(jìn)行維修或更換，這就要求保證埋入地下管材的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定并且耐腐蝕。常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)中使用的金屬管材在這方面存在嚴(yán)重不足，且需要埋入地下的管道的數(shù)量較多，應(yīng)該優(yōu)先考慮使用價(jià)格較低的管材。所以，土壤源熱泵系統(tǒng)中一般采用塑料管材。目前最常用的是聚乙烯（PE）和聚丁烯（PB）管材，它們可以彎曲或熱熔形成更牢固的形狀，可以保證使用50年以上；而PVC管材由于不易彎曲，接頭處耐壓能力差，容易導(dǎo)致泄漏，因此，不推薦用于地下埋管系統(tǒng)。
6.確定管徑 在實(shí)際工程中確定管徑必須滿(mǎn)足兩個(gè)要求：（1）管道要達(dá)到足夠保持最小輸送功率；（2）管道要小到足夠使管道內(nèi)保持紊流以保證流體與管道內(nèi)壁之間的傳熱。顯然，上述兩個(gè)要求相互矛盾，需要綜合考慮。一般并聯(lián)環(huán)路用小管徑，集管用大管徑，地下熱交換器埋管常用管徑有20mm、25mm、32mm、40mm、50mm，管內(nèi)流速控制在1.22m/s以下,對(duì)更大管徑的管道，管內(nèi)流速控制在2.44m/s以下或一般把各管段壓力損失控制在4mH２O/100m當(dāng)量長(zhǎng)度以下
7.確定豎井?dāng)?shù)目及間距
國(guó)外，豎井深度多數(shù)采用50～100m，設(shè)計(jì)者可以在此范圍內(nèi)選擇一個(gè)豎井深度H ，計(jì)算結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，若計(jì)算結(jié)果偏大，可以增加豎井深度，但不能太深，否則鉆孔和安裝成本大大增加。 關(guān)于豎井間距有資料指出：U型管豎井的水平間距一般為4.5m，也有實(shí)例中提到DN25的U型管，其豎井水平間距為6m，而DN20的U型管，其豎井水平間距為3m。若采用串聯(lián)連接方式，可采用三角形布置，來(lái)節(jié)約占地面積。
8.計(jì)算管道壓力損失 在同程系統(tǒng)中，選擇壓力損失最大的熱泵機(jī)組所在環(huán)路作為最不利環(huán)路進(jìn)行阻力計(jì)算?？刹捎卯?dāng)量長(zhǎng)度法，將局部阻力件轉(zhuǎn)換成當(dāng)量長(zhǎng)度，和管道實(shí)際長(zhǎng)度相加得到各不同管徑管段的總當(dāng)量長(zhǎng)度，再乘以不同流量、不同管徑管段每100m管道的壓降，將所有管段壓降相加，得出總阻力。
9.水泵選型 根據(jù)上述計(jì)算最不利環(huán)路所得的管道壓力損失，再加上熱泵機(jī)組、平衡閥和其他設(shè)備元件的壓力損失，確定水泵的揚(yáng)程，需考慮一定的安全裕量。根據(jù)系統(tǒng)總流量和水泵揚(yáng)程，選擇滿(mǎn)足要求的水泵型號(hào)及臺(tái)數(shù)。
其它 與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)類(lèi)似，需在高于閉式循環(huán)系統(tǒng)最高點(diǎn)處（一般為1m）設(shè)計(jì)膨脹水箱或膨脹罐，放氣閥等附件。
九、地源熱泵應(yīng)用方式
地源熱泵的應(yīng)用方式從應(yīng)用的建筑物對(duì)象可分為家用和商用兩大類(lèi)，從輸送冷熱量方式可分為集中系統(tǒng)、分散系統(tǒng)和混合系統(tǒng)。
1.家用系統(tǒng)用戶(hù)使用自己的熱泵、地源和水路或風(fēng)管輸送系統(tǒng)進(jìn)行冷熱供應(yīng)，多用于小型住宅，別墅等戶(hù)式空調(diào)。
3.分散系統(tǒng)用戶(hù)單獨(dú)使用自己的熱泵機(jī)組調(diào)節(jié)空氣。一般用于辦公樓、學(xué)校、商用建筑等，此系統(tǒng)可將用戶(hù)使用的冷熱量完全反應(yīng)在用電上，便于計(jì)量，適用于目前的獨(dú)立熱計(jì)量要求。
4.混合系統(tǒng)：
將地源和冷卻塔或加熱鍋爐聯(lián)合使用作為冷熱源的系統(tǒng)，混合系統(tǒng)與分散系統(tǒng)非常類(lèi)似，只是冷熱源系統(tǒng)增加了冷卻塔或鍋爐。
南方地區(qū)，冷負(fù)荷大，熱負(fù)荷低，夏季適合聯(lián)合使用地源和冷卻塔，冬季只使用地源。北方地區(qū)，熱負(fù)荷大，冷負(fù)荷低，冬季適合聯(lián)合使用地源和鍋爐，夏季只使用地源。這樣可減少地源的容量和尺寸，節(jié)省投資。分散系統(tǒng)或混合系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一種水環(huán)路熱泵空調(diào)系統(tǒng)形式
5.水環(huán)路熱泵空調(diào)系統(tǒng)水環(huán)路熱泵(Water-Loop Heat Pump，簡(jiǎn)稱(chēng)WLHP)空調(diào)系統(tǒng)，它由許多臺(tái)水源熱泵空調(diào)機(jī)(WSHP)組成。這些機(jī)組由一個(gè)閉式的循環(huán)水管路連在一起，該水管路既作空調(diào)工況下的冷源，又作供暖工況下熱泵熱源。水環(huán)路的冷熱源可以是地源，或鍋爐、冷卻塔聯(lián)合方式。夏季運(yùn)行：全部或大多數(shù)機(jī)組為供冷，熱量水環(huán)路排至室外的冷源，如地源或冷卻塔。
十、常見(jiàn)問(wèn)題討論
1．為什么地源熱泵在美國(guó)、歐洲以及中國(guó)，尤其是近些年來(lái)為越來(lái)越多的用戶(hù)所認(rèn)識(shí)，市場(chǎng)日趨活躍呢？一方面是由于全世界范圍內(nèi)比以往更加關(guān)注能源、環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題，對(duì)于中國(guó)由于以燃煤為主的能源結(jié)構(gòu)已經(jīng)造成了極為嚴(yán)重的大氣污染，因此，要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，必須盡可能多地利用清潔的可再生能源，必須加大節(jié)能的力度，而既能在冬季供暖、又能在夏季制冷空調(diào)的地源熱泵系統(tǒng)是很好的一個(gè)選擇；
另一方面是地源熱泵系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多年的研究，在技術(shù)上已經(jīng)比較成熟，而且經(jīng)過(guò)多年的示范與實(shí)踐，確認(rèn)了地源熱泵系統(tǒng)的很多優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約能源、舒適、安全、性能穩(wěn)定、清潔、使用靈活等。
2．水環(huán)路熱泵（WLHP）系統(tǒng)與地源熱泵（GSHP）系統(tǒng)有什么異同？適用于什么場(chǎng)合？
兩者都可通過(guò)水源熱泵如水－空氣熱泵或水－水熱泵系統(tǒng)為建筑物提供熱量或冷量，區(qū)別是WLHP系統(tǒng)通常是指利用冷卻水塔和鍋爐保持全年冬夏兩季節(jié)的供水溫度穩(wěn)定的系統(tǒng)，
而GSHP系統(tǒng)則通常是指通過(guò)利用地下水、地下?lián)Q熱系統(tǒng)、地表水或者地下?lián)Q熱系統(tǒng)與冷卻塔、鍋爐相結(jié)合等形式維持供水溫度穩(wěn)定的系統(tǒng)。
對(duì)于WLHP系統(tǒng)適用于什么場(chǎng)合，有研究認(rèn)為，單純的供冷或單純的供熱選用水環(huán)路熱泵是不合理的；對(duì)同時(shí)具有制冷和制熱需要的空調(diào)建筑，當(dāng)其內(nèi)部余熱量較小或較大時(shí)，使用WLHP系統(tǒng)節(jié)能效果不明顯，只有當(dāng)機(jī)組排出的熱量與部分水源熱泵機(jī)組吸收的熱量相近時(shí)，才具有明顯的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。對(duì)于某一特定建筑，設(shè)計(jì)者需根據(jù)建筑物的冷熱負(fù)荷曲線(xiàn)、使用特點(diǎn)、功能，所處環(huán)境等諸多因素綜合評(píng)價(jià)使用WLHP系統(tǒng)是否節(jié)能、合適。
一般地說(shuō)，以下幾種情況可考慮使用WLHP：①有低品位穩(wěn)定可靠的廢熱可以利用；②建筑物內(nèi)同時(shí)有制冷和供熱的需要；制冷量不大，且又要求獨(dú)立計(jì)量電費(fèi)，使用時(shí)間不一，個(gè)別房間或區(qū)域經(jīng)常需在夜間或節(jié)假日獨(dú)立使用的建筑
地源熱泵系統(tǒng)的適用場(chǎng)合，對(duì)于分散式系統(tǒng)，類(lèi)似于上述水環(huán)路熱泵系統(tǒng)的情況；而對(duì)于集中式系統(tǒng)，即集中為建筑物各房間提供冷水或熱水的情況，則適用范圍較廣，尤其適用于辦公樓、學(xué)校及別墅等。
3．對(duì)幾種地源熱泵系統(tǒng)在工程應(yīng)用中的評(píng)述 1）直接利用地下井水的地源熱泵系統(tǒng)：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；符合標(biāo)準(zhǔn)。
2）地下埋管的地源熱泵系統(tǒng)：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）地表水式熱泵：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(pán)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）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，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。
4．地源熱泵的運(yùn)行費(fèi)用怎樣？經(jīng)濟(jì)性如何？ 影響地源熱泵使用經(jīng)濟(jì)性的因素有很多，如電價(jià)、用戶(hù)或居民行為、氣候條件以及例如非正常的炎熱或寒冷季節(jié)等其它因素。但就目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用實(shí)例分析來(lái)看地源熱泵比傳統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)制熱節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用約30~70%；制冷節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用40~50%。
十一、地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：
來(lái)源國(guó)產(chǎn)建筑節(jié)能大師
