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1熱泵技術

1.1熱泵的概念

熱泵是一種機械裝置，可以將熱量從低溫熱源傳遞到高溫熱源熱泵消耗一定量的高級能源，將低溫熱能升級為高溫熱能。如果熱泵運行時消耗的高級能量是Q1，回收的低級能量是Q2，則輸出的高級能量Q是Q1和Q2的總和。熱泵輸出的能量Q與消耗的能量Q1之比，即熱泵的輸出功率與輸入功率之比，稱為熱泵的性能系數(shù)，即COP值締約方大會=(Q1+Q2)/Q1顯然，這個COP值大于1眾所周知，普通加熱設備如鍋爐和電加熱器的性能系數(shù)總是小于1

1.2熱泵的分類

根據(jù)低溫熱源的來源，熱泵可分為地源熱泵、污水源熱泵、工業(yè)余熱源熱泵等根據(jù)熱泵裝置的原理，熱泵可分為壓縮式熱泵、吸收式熱泵和吸附式熱泵。壓縮地源熱泵主要用于供暖和空調工程。

1.3壓縮式熱泵的工作原理

冬季供暖時，根據(jù)供暖情況進行操作。從壓縮機排出的高溫高壓蒸汽制冷劑流向冷凝器，在冷凝器中釋放熱量，將熱量傳遞給加熱介質，然后通過膨脹閥節(jié)流和減壓，在蒸發(fā)器中蒸發(fā)和吸收熱量，并從室外介質中吸收熱量熱泵加熱的原理如圖1所示?？照{在夏天冷卻時，根據(jù)制冷工況運行。壓縮機排出的高壓蒸汽通過換向閥進入冷凝器，制冷劑蒸汽冷凝成液體，液體向外散熱，通過節(jié)流裝置進入蒸發(fā)器，吸收蒸發(fā)器中的熱量，冷卻冷卻水蒸發(fā)的制冷劑蒸汽通過換向閥后被吸入壓縮機。熱泵制冷的原理如圖2所示

圖1熱泵制熱原理

圖2熱泵制冷原理

1.4地源熱泵分類

1)地下水源熱泵:地下水源熱泵技術分為直接型和間接型直接向熱泵機組供應地下水，如圖3(a)所示間接使用板式換熱器將水源熱泵的水源系統(tǒng)與地下水分開，如圖3(b)所示

圖3(a)直接地下水源系統(tǒng)

圖3(b)間接地下水源系統(tǒng)

2)地表水水源熱泵:地表水水源熱泵技術利用更好的地表水資源地表水熱交換系統(tǒng)分為封閉系統(tǒng)和開放系統(tǒng)，開放系統(tǒng)分為直接系統(tǒng)和間接系統(tǒng)。閉式地表水換熱系統(tǒng)將塑料盤管投入地表水源，盤管中的中間水與地表水進行換熱，因此不需要設置地表水進出水口，對地表水沒有影響。如圖4所示開式表面換熱系統(tǒng)直接抽取地表水，送至換熱器或熱泵機組進行換熱。開放系統(tǒng)分為開放直接系統(tǒng)和開放間接系統(tǒng)如圖5(a)和5(b)所示

3)地源熱泵:地源熱泵是將換熱管埋在地下土壤中，讓循環(huán)水在換熱管中流動，循環(huán)水通過換熱管的管壁與土壤進行熱交換在夏天，地下熱交換器將熱泵單元產生的熱量釋放到土壤中在冬天，熱量從土壤中吸收并供應給熱泵機組

圖4地表水源封閉系統(tǒng)

圖5(a)地表水源開放直接系統(tǒng)

圖5(b)地表水源間接系統(tǒng)

1.5地源熱泵系統(tǒng)組成

地源熱泵系統(tǒng)主要由能量提升系統(tǒng)、能量收集系統(tǒng)和能量釋放系統(tǒng)組成這三個系統(tǒng)通過水或空氣交換熱量。

1)能量提升系統(tǒng)

提能系統(tǒng)是指地源熱泵系統(tǒng)的核心設備熱泵機組。通常使用壓縮熱泵

2)能量采集系統(tǒng)

能量采集系統(tǒng)為室外地熱能熱交換系統(tǒng)，主要包括地下水系統(tǒng)、地表水系統(tǒng)和地埋管系統(tǒng)

a .地下水換熱系統(tǒng):地下水換熱系統(tǒng)主要由抽水井、回灌井、除砂器、管道閥門、潛水泵等組成。熱交換完成后，地下水被抽取并泵回含水層

b地表水換熱系統(tǒng):閉式地表水換熱系統(tǒng)主要采用湖水和水庫水，盤管外表面完全浸入水中進行換熱開放式地表水換熱系統(tǒng)直接抽取地表水進行換熱

c埋管換熱系統(tǒng):埋管換熱系統(tǒng)主要由埋管換熱器、循環(huán)水泵、恒壓補水裝置和循環(huán)管道組成地下?lián)Q熱器是由埋在地下的高密度聚乙烯管組成的封閉回路。

3)能量釋放系統(tǒng)

能量釋放系統(tǒng)，即室內終端循環(huán)系統(tǒng)，與其他供暖和空調系統(tǒng)相同，在此不再贅述。

2地源熱泵技術的優(yōu)勢

2.1經(jīng)濟性

地源熱泵系統(tǒng)可實現(xiàn)建筑物的采暖和制冷，也可用于一機多用的生活熱水一套系統(tǒng)可以取代原有的兩套裝置或鍋爐和冰箱系統(tǒng)。地源熱泵系統(tǒng)的另一個顯著特點是大大提高了一次能源的利用率，因此具有節(jié)能的優(yōu)勢。地源熱泵的核心技術是利用夏季溫度較低、冬季溫度較高的地源(土壤、地下水、海水、湖水)的特性來實現(xiàn)制冷和制熱功能。自研究以來，該技術已成功應用于各種建筑，實現(xiàn)了夏季建筑空調、冬季供暖、全年熱水供應的功能，與常規(guī)空調相似。冰箱+鍋爐。與傳統(tǒng)空調系統(tǒng)相比，地源熱泵的運行效率更高，約為40%~60%此外，地源的恒溫使得熱泵機組的運行更加可靠穩(wěn)定，整個系統(tǒng)的維護成本比鍋爐-冰箱系統(tǒng)大大降低，從而保證了系統(tǒng)的效率和經(jīng)濟性。

2.2節(jié)能

地源熱泵系統(tǒng)產生的熱量來自于地源能源和建筑物排放的余熱，這部分熱量主要來自于太陽能和建筑物內設備及人體排放的熱量。因此，地源熱泵系統(tǒng)主要充分利用可再生能源與傳統(tǒng)的中央空調技術相比，采用地源熱泵技術制冷可降低能耗20%以上。

2.3節(jié)水

當?shù)叵滤偷乇硭鳛榈臀粺嵩磿r，地源熱泵系統(tǒng)只從水中提取能量，換熱后的水全部送回，不消耗水

2.4環(huán)境保護

地源熱泵系統(tǒng)不排放煙氣、廢水和廢渣，也沒有燃料堆放區(qū)。同時，由于制冷系統(tǒng)向環(huán)境排放的熱量減少，可以減少建筑對環(huán)境熱污染造成的熱島效應，對周圍環(huán)境的影響不大。

3結論

地源熱泵稱為& ldquo&rdquo，21世紀節(jié)能環(huán)保的綠色空調技術；當水文、地質和工程場地滿足要求時，應盡可能將地源熱泵技術應用于供熱和空調工程。