地源热泵技术原理及其优缺点资料

地源热泵技术原理及

其优缺点

地源热泵技术介绍

一、什么是热泵

热泵是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热，经过电力做

功，输出可用的高品位热能的设备，可以把消耗的高品位电能转换为3倍甚至

3倍以上的热能，是一种高效供能技术。热泵技术在空调领域的应用可分为空气源热泵、水源热泵以及地源热泵三类。由于热泵是提取自然界中能量，效率高，没有任何污染物排放，是当今最清洁、经济的能源方式。在资源越来越匮乏的今天，作为人类利用低温热能的最先进方式，热泵技术已经在全世界范围内受到广泛关注和重视。

二、什么是地源热泵

地源热泵（也称地热泵）是利用地下常温土壤和地下水相对稳定的特性，通过深埋于建筑物周围的管路系统或地下水，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移与建筑物完成热交换的一种技术。

三、地源热泵的结构

地源热泵空调系统主要分为三个部分：室外地能换热系统、水源热泵机组

系统和室内采暖空调末端系统。其中水源热泵机组主要有两种形式：水-水型机组或水-空气型机组。三个系统之间靠水或空气换热介质进行热量的传递，水源热泵与地能之间换热介质为水，与建筑物采暖空调末端换热介质可以是水或空气。

四、地源热泵的基础原理

地源热泵原理是：冬季，热泵机组从地源（浅层水体或岩土体）中吸收热 量，向建筑物供暖；夏季，热泵机组从室内吸收热量并转移释放到地源中，实 现建筑物空调制冷。根据地热交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地下水 地源热泵系统和地表水地源热泵系统和地埋管地源热泵系统。

1、 地源热泵制热原理

地源热泵系统在制冷状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，使其

进行汽-液转化的循环。通过冷媒/空气热交换器内冷媒的蒸发将室内空气循环 所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒 /水热交换器内冷媒 的冷凝，由循环水路将冷媒中所携带的热量吸收，最终通过室外地能换热系统 转移至地下水或土壤里。在室内热量通过室内采暖空调末端系统、水源热泵机 组系统和室外地能换热系统不断转移至地下的过程中，通过冷媒

-空气热交换器

（风机盘管），以13C 以下的冷风的形式为房供冷。

穗环介廉需定热量（『单位）=压绪机做功（1单位）斗帯圭盘何热蚤〔4单住）

图1夏季供冷原理图

工作

介

质

讀

环

2、 地源热泵制冷原理

地源热泵系统在制热状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，并通

过四通阀将冷媒流动方向换向。由室外地能换热系统吸收地下水或土壤里的热

量，通过水源热泵机组系统内冷媒的蒸发，将水路循环中的热量吸收至冷媒

中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/空气热交换器内冷媒的冷凝，由空气循环将 冷媒所携带的热量吸收。在地下的热量不断转移至室内的过程中，以室内采暖 空调末端系统向室内供暖。

从土壞中提取热量（3里位）4压编机做功门卑位）二供至拧间热量（4車位）

冬季供热原理囲

五、地源热泵的技术特点

①环保：使用电力，没有燃烧过程，对周围环境无污染排放；不需使用冷却

塔，没有外挂机，不向周围环境排热，没有热岛效应，没有噪音；不抽取地下

水，不破坏地下水资源。O 2使用寿命长：使用寿命20年以上，是分体式或窗式 空调器的2-4倍。乜地源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多 用。①全电脑控制，性能稳定，可以电话遥控，可以进行温湿度控制。

六、地源热泵的优势

1、 地源热泵技术属可再生能源利用技术

供热循环 A

扰盘

管

地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源(通常小于400米深)作为冷热

源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能( Earth En ergy)，是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳能

量，比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。

2、地源热泵属于经济有效的节能技术

地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度

高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源，这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%因此要节能和节省运行费用40% 左右。另外，地能温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。

3、地源热泵环境效益显著

地源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40%以上，与电

供暖相比，相当于减少70%以上，如果结合其它节能措施节能减排会更明显。虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25%的充灌量；属自含式系统，即该装置能在工厂车间内事先整装密封好，因此，制冷剂泄漏机率大为减少。该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。

4、地源热泵一机多用，应用范围广

地源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的

锅炉加空调的两套装置或系统；可应用于宾馆、购物商场、家电电脑办公楼、学校等建筑，更适合于别墅住宅的采暖、空调。

5、地源热泵系统维护费用低

在同等条件下，采用地源热泵系统的建筑物能够减少维护费用。地源热泵非常耐用，它的机械运动部件非常少，所有的部件不是埋在地下便是安装在室内，从而避免了室外的恶劣气候，其地下部分可保证50年，地上部分可保证

30年，因此地源热泵是免维护空调，节省了维护费用，使用户的投资在3年左

右即可收回。

6绿色环保，高效节能

地源热泵利用的是少量电能作为驱动力，汲取蓄存在大地的太阳能取暖，或把来自室内的热量排入大地制冷。是再生资源的转换，不排放任何污染，是清洁能源。研究和实践证明管道不会对自然环境有任何损害。垂直铺设管道用地面积更小，对草坪没有太大的影响。

地源热泵利用的地下水或土壤温度在15 C左右，只需要少量电能来实现热交换，因此机组的能效比可达到4.5-6以上，即用1kW的电可以达到4.5-6kW 的能量，比传统空调节能40—60%左右。2-4年即可收回多余投资。

六、地源热泵的局限性

当然，象任何事物一样，地源热泵也不是十全十美的，如其应用会受到不同地区、不同用户、不同地质及国家能源政策、燃料价格的影响；一次性投资及运行费用会随着用户的不同而有所不同；并不是所有的建筑都适用于地源热泵系统，这需要实地考察经过一定的实验及计算才能给出实际设计方案，而且节能效果也是随着不同的环境在变化，这都是需要实地考察才能得出具体数据。

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