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　　地源熱泵是利用地球表面淺層水源（如地下水、河流和湖泊）和土壤源中吸收的太陽(yáng)能和地?zé)崮?，并采用熱泵原理，既可供熱又可制冷的高效?jié)能空調(diào)系統(tǒng)。
　　目錄
　　地源熱泵簡(jiǎn)介
　　冷熱源
　　形式
　　可再生性
　　高效節(jié)能
　　優(yōu)點(diǎn)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益顯著
　　一機(jī)多用，應(yīng)用廣泛
　　自動(dòng)運(yùn)行
　　工作原理
　　熱泵原理
　　熱泵分類
　　地源熱泵原理
　　地源熱泵組成
　　地源熱泵發(fā)展
　　系統(tǒng)類型地源熱泵簡(jiǎn)介
　　冷熱源
　　形式
　　可再生性
　　高效節(jié)能
　　優(yōu)點(diǎn) 環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益顯著
　　一機(jī)多用，應(yīng)用廣泛
　　自動(dòng)運(yùn)行
　　工作原理
　　熱泵原理
　　熱泵分類地源熱泵原理地源熱泵組成地源熱泵發(fā)展系統(tǒng)類型展開(kāi) 編輯本段地源熱泵簡(jiǎn)介
　　地源熱泵概述 　　地源熱泵是一種利用淺層地?zé)豳Y源（也稱地能，包括地下水、土壤或地表水等）的即可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)設(shè)備。地?zé)釤岜猛ㄟ^(guò)輸入少量的高品位能源（如電能），實(shí)現(xiàn)由低溫位熱能向高溫位熱能轉(zhuǎn)移。地能分別在冬季作為熱泵供熱的熱源和夏季制冷的冷源，即在冬季，把地能中的熱量取出來(lái)，提高溫度后，供給室內(nèi)采暖；夏季，把室內(nèi)的熱量取出來(lái)，釋放到地能中去。通常地源熱泵消耗1KW的能量，用戶可以得到4kw以上的熱量或冷量。
　　編輯本段冷熱源
　　地源熱泵
　　目前，地源熱泵已成功利用地下水、江河湖水、水庫(kù)水、海水、城市中水、工業(yè)尾水、坑道水等各類水資源以及土壤源作為水源熱泵的冷熱源：
　　編輯本段形式
　　地源熱泵
　　水源/地源熱泵有開(kāi)式和閉式兩種。 　　開(kāi)式系統(tǒng)：是直接利用水源進(jìn)行熱量傳遞的熱泵系統(tǒng)。該系統(tǒng)需配備防砂堵，防結(jié)垢、水質(zhì)凈化等裝置。 　　閉式系統(tǒng)： 　　是在深埋于地下的封閉塑料管內(nèi)，注入防凍液，通過(guò)換熱器與水或土壤交換能量的封閉系統(tǒng)。閉式系統(tǒng)不受地下水位、水質(zhì)等因素影響。 　　 地源熱泵
　　1、垂直埋管--深層土壤 　　垂直埋管可獲取地下深層土壤的熱量。垂直埋管通常安裝在地下50-150米深處，一組或多組管與熱泵機(jī)組相連，封閉的塑料管內(nèi)的防凍液將熱能傳送給熱泵，然后由熱泵轉(zhuǎn)化為建筑物所需的暖氣和熱水。垂直埋管是地源熱泵系統(tǒng)的主要方式，得到各個(gè)國(guó)家的政府部門大力支持。 　　2、水平埋管--大地表層　在地下2米深處水平放置塑料管，塑料管內(nèi)注滿防凍的液體，并與熱泵相連。水平埋管占地面積大，土方開(kāi)挖量大，而且地下?lián)Q熱器受地表氣候變化的影響。 　　3、地表水 　　江、河、湖、海的水以及深井水統(tǒng)稱地表水。地源熱泵可以從地表水中提取熱量或冷量，達(dá)到制熱或制冷的目的。利用地表水的熱泵系統(tǒng)造價(jià)低，運(yùn)行效率高，但受地理位置（如江河湖海）和國(guó)家政策（如取深井水）的限制。
　　編輯本段可再生性
　　地源熱泵
　　地源熱泵是一種利用地球所儲(chǔ)藏的太陽(yáng)能資源作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖制冷空調(diào)系統(tǒng)，地源熱泵利用的是清潔的可再生能源的一種技術(shù)。地表土壤和水體是一個(gè)巨大的太陽(yáng)能集熱器，收集了47%的太陽(yáng)輻射能量，比人類每年利用的500倍還多（地下的水體是通過(guò)土壤間接的接受太陽(yáng)輻射能量）；它又是一個(gè)巨大的動(dòng)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)散相對(duì)的平衡，地源熱泵技術(shù)的成功使得利用儲(chǔ)存于其中的近乎無(wú)限的太陽(yáng)能或地能成為現(xiàn)實(shí)。
　　編輯本段高效節(jié)能
　　地源熱泵機(jī)組利用土壤或水體溫度冬季為12-22℃，溫度比環(huán)境空氣溫度高，熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高，能效比也提高；土壤或水體溫度夏季為18-32℃，溫度比環(huán)境空氣溫度低，制冷系統(tǒng)冷凝溫度降低，使得冷卻效果好于風(fēng)冷式和冷卻塔式，機(jī)組效率大大提高，可以節(jié)約30--40%的供熱制冷空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用，1KW的電能可以得到4KW以上的熱量或5KW以上冷量。 　　與鍋爐（電、燃料）供熱系統(tǒng)相比，鍋爐供熱只能將90%以上的電能或70～90%的燃料內(nèi)能為熱量，供用戶使用，因此地源熱泵要比電鍋爐加熱節(jié)省三分之二以上的電能，比燃料鍋爐節(jié)省約二分之一的能量；由于地源熱泵的熱源溫度全年較為穩(wěn)定，一般為10～25℃，其制冷、制熱系數(shù)可達(dá)3.5～4.4，與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比，要高出40%左右，其運(yùn)行費(fèi)用為普通中央空調(diào)的50～60%。因此，近十幾年來(lái)，尤其是近五年來(lái)，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在北美如美國(guó)、加拿大及中、北歐如瑞士、瑞典等國(guó)家取得了較快的發(fā)展，中國(guó)的地源熱泵市場(chǎng)也日趨活躍，可以預(yù)計(jì)，該項(xiàng)技術(shù)將會(huì)成為21世紀(jì)最有效的供熱和供冷空調(diào)技術(shù)。 　　表一： 　　地源熱泵與其它加熱方式相比的能源消耗情況比較： 　　 表一
　　比較后可得出地源熱泵是所有加熱方式中最節(jié)約能源的。 　　表二：地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)各方面的特點(diǎn)相比： 　　 表二
　　地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在各方面都比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)表現(xiàn)優(yōu)秀。 　　表三：300平米別墅，供暖季供暖和生活熱水運(yùn)行費(fèi)用與其它供暖方式相比： 　　注：表三研究對(duì)象為北京的一套高檔別墅，面積為300平米，采用1臺(tái)DL-A120機(jī)組，由達(dá)隆公司設(shè)計(jì)并完成施工安裝。各種價(jià)格參數(shù)取自市政府相關(guān)部門發(fā)布的《2004年度北京能源利用報(bào)告》，以及《2006年度北京能源利用報(bào)告》，2個(gè)年度的能源價(jià)格變動(dòng)較大。本表按用戶每天運(yùn)行15小時(shí)，一個(gè)采暖季計(jì)算。 　　 表三
　　編輯本段優(yōu)點(diǎn)
　　環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益顯著
　　地源熱泵
　　地源熱泵機(jī)組運(yùn)行時(shí)，不消耗水也不污染水，不需要鍋爐，不需要冷卻塔，也不需要堆放燃料廢物的場(chǎng)地，環(huán)保效益顯著。地源熱泵機(jī)組的電力消耗，與空氣源熱泵相比也可以減少40%以上；與電供暖相比可以減少70%以上，它的制熱系統(tǒng)比燃?xì)忮仩t的效率平均提高近50%，比燃?xì)忮仩t的效率高出了75%。
　　一機(jī)多用，應(yīng)用廣泛
　　地源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)制冷，還可提供生活熱水，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)，特別是對(duì)于同時(shí)有供熱和供冷要求的建筑物。地源熱泵有著明顯的優(yōu)點(diǎn)。不僅節(jié)省了大量的能量，而且用一套設(shè)備可以同時(shí)滿足供熱、供冷、供生活用水的要求，減少了設(shè)備的初投資，地源熱泵可應(yīng)用于賓館、居住小區(qū)、公寓、廠房、商場(chǎng)、辦公樓、學(xué)校等建筑，小型的地源熱泵更適合于別墅住宅的采暖、空調(diào)。
　　自動(dòng)運(yùn)行
　　地源熱泵機(jī)組由于工況穩(wěn)定，可以設(shè)計(jì)成簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，部件較少，機(jī)組運(yùn)行可靠，維護(hù)費(fèi)用用低，自動(dòng)控制程度高，使用壽命長(zhǎng)。
　　編輯本段工作原理
　　在自然界中，水總是由高處流向低處，熱量也總是從高溫傳向低溫。人們可以用水泵把水從低處抽到高處，實(shí)現(xiàn)水由低處向高處流動(dòng)，熱泵同樣可以把熱量從低溫傳遞到高溫。 所以熱泵實(shí)質(zhì)上是一種熱量提升裝置，工作時(shí)它本身消耗很少一部分電能，卻能從環(huán)境介質(zhì)（水、空氣、土壤等）中提取4-7倍于電能的裝置，提升溫度進(jìn)行利用，這也是熱泵節(jié)能的原因。　地源熱泵是熱泵的一種，是以大地或水為冷熱源對(duì)建筑物進(jìn)行冬暖夏涼的空調(diào)技術(shù)，地源熱泵只是在大地和室內(nèi)之間“轉(zhuǎn)移”能量。利用極小的電力來(lái)維持室內(nèi)所需要的溫度。 在冬天，1千瓦的電力，將土壤或水源中4-5千瓦的熱量送入室內(nèi)。在夏天，過(guò)程相反，室內(nèi)的熱量被熱泵轉(zhuǎn)移到土壤或水中，使室內(nèi)得到?jīng)鏊目諝?。而地下獲得的能量將在冬季得到利用。如此周而復(fù)始，將建筑空間和大自然聯(lián)成一體。以最小的低價(jià)獲取了最舒適的生活環(huán)境。
　　編輯本段熱泵原理
　　熱泵機(jī)組裝置主要有：壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器和膨脹閥四部分組成，通過(guò)讓液態(tài)工質(zhì)(制冷劑或冷媒)不斷完成：蒸發(fā)（吸取環(huán)境中的熱量） →壓縮→冷凝（放出熱量）→節(jié)流→再蒸發(fā)的熱力循環(huán)過(guò)程，從而將環(huán)境里的熱量轉(zhuǎn)移到水中。 壓縮機(jī)(Compressor)：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(Evaporator)：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(Condenser)：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(Expansion Valve)或節(jié)流閥(Throttle)：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)。
　　編輯本段熱泵分類
　　熱泵是需要冷凝器的熱量，蒸發(fā)器則從環(huán)境中吸熱，此時(shí)從環(huán)境取熱的對(duì)象稱為熱源；相反制冷是需要蒸發(fā)器的冷量，冷凝器則向環(huán)境排熱，此時(shí)向環(huán)境排熱的對(duì)象稱為冷源。 　　蒸發(fā)器冷凝器根據(jù)循環(huán)工質(zhì)與環(huán)境換熱介質(zhì)的不同，主要分為空氣換熱和水換熱兩種形式。 熱泵根據(jù)與環(huán)境換熱介質(zhì)的不同，可分為：水—水式，水—空氣式，空氣—水式，和空氣—空氣式共四類。 利用空氣作冷熱源的熱泵，稱之為空氣源熱泵?？諝庠礋岜糜兄凭玫臍v史，而且其安裝和使用都很方便，應(yīng)用較廣泛。但由于地區(qū)空氣溫度的差別，在我國(guó)典型應(yīng)用范圍是長(zhǎng)江以南地區(qū)。在華北地區(qū)，冬季平均氣溫低于零攝氏度，空氣源熱泵不僅運(yùn)行條件惡劣，穩(wěn)定性差，而且因?yàn)榇嬖诮Y(jié)霜問(wèn)題，效率低下。 利用水或地?zé)嶙骼錈嵩吹臒岜?，稱之為地源熱泵。水和地?zé)崾且环N優(yōu)良的熱源，其熱容量大，傳熱性能好，一般地源熱泵的制冷供熱效率或能力高于空氣源熱泵，但地源熱泵的應(yīng)用常受到水源或地?zé)岬南拗啤?br>　　編輯本段地源熱泵原理
　　地源熱泵則是利用水與地能（地下水、土壤或地表水）進(jìn)行冷熱交換來(lái)作為地源熱泵的冷熱源，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”。 　　左圖為開(kāi)式地源熱泵系統(tǒng)。 　　 地源熱泵供暖原理圖
　　右圖為冬季地源熱泵供暖原理圖。
　　空氣源　水源　土壤源
　　編輯本段地源熱泵組成
　　地源熱泵供暖空調(diào)系統(tǒng)主要分三部分：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。
　　編輯本段地源熱泵發(fā)展
　　美國(guó)（The United States） 1946年，美國(guó)第一臺(tái)地源熱泵系統(tǒng)在俄勒岡州的波蘭特市中心區(qū)安裝成功。 　　1973年，美國(guó)阿克拉荷馬大廈安裝了地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，并且進(jìn)行全面的系統(tǒng)研究。 　　1978年，美國(guó)能源部（DOE）開(kāi)始對(duì)地源熱泵投入了大量的科技研發(fā)基金。 　　1979年，美國(guó)阿克拉荷馬州能源部成立了地源熱泵系統(tǒng)科技研發(fā)基金會(huì)。 　　1987年，國(guó)際地源熱泵協(xié)會(huì)（IGSHPA）在阿克拉荷馬州大學(xué)成立。 　　1988年，美國(guó)俄克拉荷馬商務(wù)部開(kāi)始對(duì)地源熱泵進(jìn)行商務(wù)推廣。 　　1993年，美國(guó)環(huán)保署（EPA）大力宣傳地源熱泵系統(tǒng)，加深美國(guó)民眾對(duì)地源熱泵的認(rèn)識(shí)。 　　1994年，美國(guó)政府第一套地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在俄勒岡州國(guó)會(huì)大學(xué)安裝，地源熱泵從此在美國(guó)政府，軍隊(duì)，電力公司等得到了大量應(yīng)用。 　　1998年，美國(guó)環(huán)保署（EPA）頒布法規(guī)，要求在全國(guó)聯(lián)邦政府機(jī)構(gòu)的建筑中推廣應(yīng)用地源熱泵系統(tǒng)。美國(guó)總統(tǒng)布什在他的得克薪斯州宅邸中也安裝了地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。 目前，全球75%的地源熱泵系統(tǒng)安裝在北美地區(qū)。 　　美國(guó)：是世界上地源熱泵生產(chǎn)、使用和發(fā)展的頭號(hào)大國(guó)， 　　1985年：美國(guó)安裝的地源熱泵為14,000臺(tái)； 　　1997年：45,000臺(tái)； 　　2000年：400,000臺(tái)； 　　2004年：670,000臺(tái)； 　　2005年：1,000,000臺(tái)。 　　加拿大：2005年地源熱泵系統(tǒng)新增比例增加了50%。 　　瑞士、挪威：是世界上地源熱泵應(yīng)用人均比例最高的國(guó)家，應(yīng)用比例高達(dá)96%。 　　奧地利：應(yīng)用比例為45%。 　　丹麥：應(yīng)用比例為35%。 　　日本：是亞洲地源熱泵技術(shù)最先進(jìn)，使用比例最高的國(guó)家。 　　中國(guó)（China） 1997年，美國(guó)能源部（DOE）和中國(guó)科技部簽署了《中美能效與可再生能源合作議定書(shū)》，其中主要內(nèi)容之一是“地源熱泵”項(xiàng)目的合作。 　　1998年，國(guó)內(nèi)重慶建筑大學(xué)、青島建工學(xué)院、湖南大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)等數(shù)家大學(xué)開(kāi)始建立了地源熱泵實(shí)驗(yàn)臺(tái)，對(duì)地源熱泵技術(shù)進(jìn)行研究。 　　2006年，1月，國(guó)家建設(shè)部頒布《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》。 　　2006年，9月，沈陽(yáng)被國(guó)家建設(shè)部確定為地源熱泵技術(shù)推廣試點(diǎn)城市，到2010年底，實(shí)現(xiàn)全市地源熱泵技術(shù)應(yīng)用面積約占供暖總面積的1/3。 　　2006年，12月，建設(shè)部發(fā)布文件《“十一五”重點(diǎn)推廣技術(shù)領(lǐng)域》。作為新型高效，可再生能源新技術(shù)的水源熱泵技術(shù)被列入目錄。
　　編輯本段系統(tǒng)類型
　　1.水平式地源熱泵 　　 水平式地源熱泵
　　通過(guò)水平埋置于地表面2～4以下的閉合換熱系統(tǒng)，它與土壤進(jìn)行冷熱交換。此種系統(tǒng)適合于制冷供暖面積較小的建筑物，如別墅和小型單體樓。該系統(tǒng)初投資和施工難度相對(duì)較小，但占地面積較大。 　　地源熱泵 　　2.垂直式地源熱泵 　　 垂直式地源熱泵
　　通過(guò)垂直鉆孔將閉合換熱系統(tǒng)埋置在50M～400M深的巖土體與土壤進(jìn)行冷熱交換。此種系統(tǒng)適合于制冷供暖面積較大的建筑物，周圍有一定的空地，如別墅和寫(xiě)字樓等。該系統(tǒng)初投資較高，施工難度相對(duì)較大，但占地面積較小。 　　地源熱泵 　　3.地表水式地源熱泵 　　 地表水式地源熱泵
　　地源熱泵機(jī)組通過(guò)布置在水底的閉合換熱系統(tǒng)與江河、湖泊、海水等進(jìn)行冷熱交換。此種系統(tǒng)適合于中小制冷供暖面積，臨近水邊的建筑物。它利用池水或湖水下穩(wěn)定的溫度和顯著的散熱性，不需鉆井挖溝，初投資最小。但需要建筑物周圍有較深、較大的河流或水域。 　　地源熱泵 　　4.地下水式地源熱泵 　　 地下水式地源熱泵
　　地源熱泵機(jī)組通過(guò)機(jī)組內(nèi)閉式循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)換熱器與由水泵抽取的深層地下水進(jìn)行冷熱交換。地下水排回或通過(guò)加壓式泵注入地下水層中。此系統(tǒng)適合建筑面積大，周圍空地面積有限的大型單體建筑和小型建筑群落。