地源熱泵系統介紹及其優點

  隨著空調工業的發展，先進的中央空調系統不斷的出現，空調在現代建筑中扮演著越來越重要的角色。人們對空調的要求也不斷提高，節能、環保、靈活成s為今后共同追求的目標。近年來，隨著國際經濟技術合作的不斷深入，地源熱泵中央空調系統進入了我國，并通過在工程中的成功運用得到了空調界人士的認可和推崇，成為了我國中央空調發展的趨勢，體現了節能、環保、靈活、舒適的新概念。美國環境保護局已經宣布，地源熱泵系統是目前可使用的對環境最友好和最有效的供熱、供冷系統。

 

  組成

 

  地源熱泵空調機組是一種水冷式的供冷/供熱機組。機組由封閉式壓縮機、同軸套管式水/制冷劑熱交換器、熱力膨脹閥（或毛細膨脹管）、四通換向閥、空氣側盤管、風機、空氣過濾器、安全控制等所組成。機組本身帶有一套可逆的制冷/制熱裝置，是一種可直接用于供冷/供熱的熱泵空調機組。

 

  原理

 

  地源熱泵系統是一種由雙管路水系統連接起建筑物中的所有地源熱泵機組而構成的封閉環路的中央空調系統。

 

  在冬季，地源熱泵系統通過埋在地下的封閉管道（稱為環路）從大地收集自然界的熱量，而后由環路中的循環水把熱量帶到室內。再由裝在室內的地源熱泵系統驅動的壓縮機和熱交換器把大地的能量集中，并以較高的溫度釋放到室內。

 

  在夏季，此運行程序則相反，地源熱泵系統將從室內抽出的多余

 

  熱量排入環路而為大地所吸收，使房屋得到供冷。尤如電冰箱那樣，從冰箱內部抽出熱量并將它排出箱外使箱內保持低溫。

 

  系統

 

  系統是由下列部分所組成：模塊式地源熱泵機組、循環水泵、水管環路、水系統控制箱和室內溫控器等。

 

  地源熱泵機組采用標準構件,需要時各部件的修配和更換很方便。因為設計簡單，并不需要高技術的操作工程人員的服務。唯一需要經常保養的是空氣過濾網和凝結水盤的清潔。

 

  系統設計簡單，靈活、安裝快速。機組己在工廠組裝好并自帶溫度控制裝置，現場工作只是少量低壓風管、電氣連接裝置和不需要保溫的水管的連接。管道可采用鋼管、銅管或塑料管。維修方便快捷，機組結構堅固，壽命長久。熱泵機組的功率系數(COP)可達到5.0以上，即1千瓦電輸入，有5千瓦多冷量輸出的高效率。

 

  優勢

 

  1.    地源熱泵系統能充分利用蘊藏于土壤和湖泊中的巨大能量，循環再生，實現對建筑物的供暖和制冷。因而運行費用較低。

 

  2.    地源熱泵比風冷熱泵節能40%，比電采暖節能70%。比燃氣爐效率提高48%。所需制冷劑比一般熱泵空調減少50%。

 

  3.    地源熱泵系統運動部件要比常規系統少，因而減少維護，系統安裝在室內，不暴露在風雨中，也可免遭損壞，更加可靠，延長壽命。

 

  4.    地源熱泵系統在運行中無需燃燒，因此不會產生有毒氣體，也不會發生爆炸。

 

  5.    由于地源熱泵系統的供冷、供熱更為平穩，降低了停、開機的頻率和空氣過熱和過冷的峰值。這種系統更容易適合供冷、供熱負荷的分區。

 

  6.    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50年。

 

  7.    一年四季任何時間都可以隨時提供空調，可以隨意設定室內溫度，達到五星級要求。

 

  8.    提供新風，保證室內空氣新鮮。

 

  9.    設計簡單靈活，安裝快速。

 

  應用

 

  地源熱泵系統的能量來源于地下能源。它不向外界排放任何廢氣、廢水、廢渣、是一種理想的“綠色空調”。被認為是目前可使用的對環境最友好和最有效的供熱、供冷系統。該系統無論嚴寒地區或熱帶地區均可應用。可廣闊應用在辦公樓、賓館、學校、宿舍、醫院、飯店、商場、別墅、住宅等領域。

 

  1.地源熱泵空調系統性能分析

 

  高效節能

 

  地源熱泵技術是利用土壤溫度相對穩定的特性，通過輸入少量的高品位能源（如電能），運用土壤與建筑物內部進行熱量的交換，實現低品位熱能向高品位轉移的冷暖兩用空調系統。夏季高溫差的散熱和冬季低溫差的取熱，使得地源熱泵系統換熱效率很高。因此在產生同樣熱量或冷量的時候，只需小功率的壓縮機就可實現，從而達到節能的目的，其耗電量僅為普通中央空調與鍋爐系統的40%—60%。

 

  環保清潔

 

  地源熱泵系統在冬季供暖時，不需要鍋爐，無燃燒產物排放，可大幅度降低溫室氣體的排放。據美國地熱泵協會提供的報告，僅美國肯塔基州路易斯威爾市總建筑面積15.8萬平方米的高特.豪斯飯店地源熱泵系統，每年可減排CO2 849噸；SO2 19.97噸；NOX 14.98噸；微塵 2.49噸。

 

  舒適低噪

 

  地源熱泵系統，采用全空氣系統，舒適性好。空調系統送風均勻，溫度分布合理，氣流速度小于0.3米/秒，無吹風感。噪音小，采取降噪措施后可小于40分貝。

 

  一機多用

 

  地源熱泵可完全代替冷水機組+鍋爐兩種設備，解決了供暖制冷設備分開使用給用戶帶來的不便，同時其熱回收功能可高效提供大量高品質的生活熱水。

 

  節省空間

 

  沒有中央機房、冷卻塔、鍋爐房和其它室外設備，省去了鍋爐房，冷卻塔及附屬的煤場、渣場所占用的寶貴面積，產生附加經濟效益，并改善了環境外部形象。室內系統是分散式的系統，故每個區域內的主風管道截面高度較小，不會像傳統空調系統那樣過多占用建筑內的吊頂空間，從而保證每層的使用空間。

 

  運行靈活

 

  安全可靠

 

  每臺機組可獨立供冷或供熱，個別機組故障不影響整個系統的運行。機組的運行工況穩定，幾乎不受環境溫度變化的影響，即使在寒冷的冬季制熱量也不會衰減，更無結霜除霜之慮。無儲煤、儲油罐等衛生及安全隱患。

 

  壽命最長

 

  空調設計壽命10年，燃氣鍋爐為8-10年；地源熱泵機組運行工況穩定，其壽命為20年以上，它比所有各種空調系統和采暖設備的壽命都要長。

 

  控制簡單

 

  根據用戶要求設體積很小的終端控制器，中央控制僅需選擇水路控制，除去了一般中央空調集中控制所有參量的復雜環節，從而降低控制成本。利于采用全系統可編程智能化遠程中央計算機控制，具有隨人流變化而自動調整地熱泵制冷或供暖出力，實現節能最大化，運行費用最小化。還可設置顯示和打印設備，可存儲、分析各種采暖、制冷、維修等經濟及技術數據，促進系統運行最優化。

 

  低維護費

 

  自動化程度高，無需專業人員操控。地源熱泵系統不設冷卻塔、屋頂風機，壓縮機工作穩定，不會出現傳統設備中制冷劑壓力過高或過低的現象，維護費用大大低于傳統空調；

 

  一套設備實現制冷、制熱和生活熱水，減少對主機設備的維護量。

 

  2.幾種空調方案性能比較

 

  項目

 

  地源熱泵

 

  VRV空調系統

 

  冷水機組+

 

  燃油鍋爐

 

  溴化鋰冷熱水機組

 

  優劣勢分析

 

  初投資

 

  初投資略高

 

  初投資高

 

  初投資相對較少

 

  初投資頗高

 

  運行費用

 

  可比一般的中央空調節約40-60%

 

  通過在不同負荷下調節室外機的輸出功率及制冷劑流量來達到節能效果。

 

  需要機組和設備兩套機組，維護需要專業人員

 

  不需要用電，但是耗能比常規空調大30-40%，節電不節能。

 

  設備結構

 

  一機三用，一臺機組就可以實現制冷、制熱和生活熱水

 

  一套系統實現制冷和制熱，但生活熱水系統需另配

 

  需要制冷和制熱兩套設備，能耗大

 

  一機三用

 

  維護管理

 

  系統采用自控系統，系統簡單，維護費用低

 

  隨著管道的加長，對管材材質、制造工藝、現場焊接等的要求也提高；滲漏等問題也增多。

 

  鍋爐房需設置安全裝置，需請壓力容器檢測站每年進行檢測，否則不準使用；冷卻塔需定期清洗；維護費用高

 

  水泵和冷卻塔能耗大，機組冷量衰減快。維護和運行費用高。

 

  節能

 

  使用的是儲存于地表的太陽能，只需要消耗少量的電能

 

  直接通過冷媒進行冷熱交換，無二次載體，比較節能

 

  通過水載體輸送到客戶末端，冷量/熱量損失大

 

  除非有廢氣、廢熱可利用，否則并不節能。

 

  機房占地

 

  當使用水-水機組時，需要小型機房，面積較小；使用水-空氣吊裝空調就不需要專門的機房

 

  室外機可采用壁掛或立式放置，不需機房，但嚴重影響建筑外觀

 

  需要冷凍站和鍋爐房；且冷卻塔和儲油設備也需要占地面積

 

  對設備及機房的要求很高

 

  使用壽命

 

  壽命最長，可達38000小時及以上

 

  一般為25000 小時左右

 

  平均使用壽命約為

 

  21000 小時

 

  平均使用壽命約為

 

  21000 小時

 

  需要機組和設備兩套機組，維護需要專業人員

 

  不需要用電，但是耗能比常規空調大30-40%，節電不節能。

 

  設備結構

 

  一機三用，一臺機組就可以實現制冷、制熱和生活熱水

 

  一套系統實現制冷和制熱，但生活熱水系統需另配

 

  需要制冷和制熱兩套設備，能耗大

 

  一機三用

 

  維護管理

 

  系統采用自控系統，系統簡單，維護費用低

 

  隨著管道的加長，對管材材質、制造工藝、現場焊接等的要求也提高；滲漏等問題也增多。

 

  鍋爐房需設置安全裝置，需請壓力容器檢測站每年進行檢測，否則不準使用；冷卻塔需定期清洗；維護費用高

 

  水泵和冷卻塔能耗大，機組冷量衰減快。維護和運行費用高。

 

  節能

 

  使用的是儲存于地表的太陽能，只需要消耗少量的電能

 

  直接通過冷媒進行冷熱交換，無二次載體，比較節能

 

  通過水載體輸送到客戶末端，冷量/熱量損失大

 

  除非有廢氣、廢熱可利用，否則并不節能。

 

  機房占地

 

  當使用水-水機組時，需要小型機房，面積較小；使用水-空氣吊裝空調就不需要專門的機房

 

  室外機可采用壁掛或立式放置，不需機房，但嚴重影響建筑外觀

 

  需要冷凍站和鍋爐房；且冷卻塔和儲油設備也需要占地面積

 

  對設備及機房的要求很高

 

  使用壽命

 

  壽命最長，可達38000小時及以上

 

  一般為25000 小時左右

 

  平均使用壽命約為

 

  21000 小時

 

  平均使用壽命約為

 

  21000 小時