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地源熱泵空調系統系統形式及其優(yōu)缺點
點擊次數：2178 發(fā)布時間：2016-6-29
制冷快報訊：地源熱泵空調系統在我國還屬初級階段，需要因地制宜、統籌規(guī)劃、使用能量特點和水文地質條件相結合，逐步合理的推進地源熱泵空調技術，這樣才能有利于優(yōu)化能源結構，在環(huán)保的前提下，提高能源利用效率。以下就為您詳細分析地源熱泵的系統形式及其優(yōu)缺點。
形式：
1、水平式地源熱泵
通過水平埋置于地表面2～4以下的閉合換熱系統，它與土壤進行冷熱交換。此種系統適合于制冷供暖面積較小的建筑物，如別墅和小型單體樓。該系統初投資和施工難度相對較小，但占地面積較大。
2、垂直式地源熱泵
通過垂直鉆孔將閉合換熱系統埋置在50M～400M深的巖土體與土壤進行冷熱交換。此種系統適合于制冷供暖面積較大的建筑物，周圍有一定的空地，如別墅和寫字樓等。該系統初投資較高，施工難度相對較大，但占地面積較小。
3、地表水式地源熱泵
地源熱泵機組通過布置在水底的閉合換熱系統與江河、湖泊、海水等進行冷熱交換。此種系統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，初投資小。但需要建筑物周圍有較深、較大的河流或水域。
4、地下水式地源熱泵
地源熱泵機組通過機組內閉式循環(huán)系統經過換熱器與由水泵抽取的深層地下水進行冷熱交換。地下水排回或通過加壓式泵注入地下水層中。此系統適合建筑面積大，周圍空地面積有限的大型單體建筑和小型建筑群落。
近幾年來，地能開發(fā)取得突破性進展。地球表面水源和土壤是一個巨大的集熱器，收集來自太陽48%的能量，比人類每年利用能量的500倍還多。按換熱載體分區(qū)，地源熱泵空調主要有四種形式：一是地埋管地源熱泵；二是地下水地源熱泵；三是地表水地源熱泵（包括海水源，江湖河溪水或地表潛水）；四是混合式地源熱泵。
地表向下30～130米左右，一年四季的溫度是相對恒定的，一般在15～20℃左右。地源熱泵正是利用地能這一特性，通過消耗少量的電能，實現由低溫位向高溫位或由高溫位向低溫位的轉換，從而充分地利用地能。在冬天把低位熱源中的熱量轉移到需要供熱或加溫的地方，在夏天可以將室內的余熱轉移到低位熱源中，達到降溫或制冷的目的。
優(yōu)缺點：
一、地源熱泵空調的優(yōu)點
從理論和能耗的角度上分析，地源熱泵空調技術利用儲存于地表淺層或地下的取之不盡的能源，成為可再生能源的一種形式。地源熱泵空調之所以節(jié)能，是因為其將土壤、地表水或地下水作為能源，在同等工況下，只需消耗約50%的能源，就可提供同等能量，比溴化鋰技術節(jié)能高可達65%；比蒸汽壓縮式節(jié)能高達40%；供熱工程相當于燃煤鍋爐的2/3.在系統運行時，由于不使用氟利昂、天然氣、汽油等冷媒和燃料，可以大大減少對臭氧層的破壞作用，減少CO，的排放。
二、地源熱泵空調使用可能帶來的問題
地源熱泵空調系統主要包括兩大部分：一是建筑物內的水環(huán)路空調系統；二是地源熱泵空調系統的地下部分，即地下耦合熱泵系統的地下熱交換器、地表水熱泵系統的地表水熱交換器、地下水熱泵系統的水井系統。
（1）地表水熱泵系統：地表水溫度受氣候的影響較大，與空氣源熱泵類似，在利用深層河水、湖水、海水進行吸熱與放熱的地表水水源熱泵系統時，首先必須強調的是水體要有一定深度，沒有5m深度的河流、湖泊、海域就不必考慮，一般來說，只有10m以下深度才有利用價值。對于屬于地源熱泵的水源熱泵機組，如果是流動的江、河、溪水，水溫合適的情況下，才可以使用。
例如，武漢東湖等淺水性湖泊夏季水溫高于濕球溫度，無利用價值，冬季水溫略高于氣溫，可用作熱源水；寧波奉化江水7m深31.2℃，珠江底層31.8℃，江水熱污染很厲害，利用價值不大。可利用長江水作為地表水熱泵系統的熱源，但冬季江水水位很低，從取水的經濟性及防洪角度考慮，實際利用還是極難的。
一定的地表水體能夠承擔的冷熱負荷與其面積、深度和溫度等多種因數有關，需要根據具體情況進行計算。這種熱泵的換熱對水體中生態(tài)環(huán)境有無影響應預先加以考慮。深水湖在夏季會產生溫度的分層，湖底保持較低的溫度；冬季湖面結冰后會限制湖水溫度的下降。從目前的實際工程情況來看，自然形成的淺水性湖泊受外界氣候或熱污染影響較大，因為是不流動的湖水，那就要看向湖水中排放的熱量能不能經過湖水的自穩(wěn)定性恢復，如果不能恢復，就不能使用，否則改變湖水溫度，危及湖中生物；即使海邊的建筑可以考慮海水源熱泵，但一定要注意對洋流的影響，注意是否影響海洋生物的生存。
工程所在地與設置地下水換熱器現場的距離超過500m的工程，必須認真進行全面的技術經濟比較分析。如果忽略其應用條件是否具備，在推廣地表水水源熱泵系統的同時，后可能導致河水、湖水、海水的水泵輸配能耗抵消在水源熱泵上所獲得的節(jié)能效益。
為經濟可行地利用江、河、海水冷熱源，只能對江、河、海水作粗效預處理，以解決大量泥沙和懸浮物對流通面的阻塞問題，但水中依然含有小粒徑的固體物，將影響換熱器的流動換熱特性，這樣也增加了運行、保修的費用。
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