地源热泵技术（地源热泵是什么原理）

今天我就来分享一下地源热泵技术的知识，讲解一下地源热泵的原理。如果你碰巧解决了你现在面临的问题，别忘了关注这个网站，现在就开始！

地源热泵原理示意图

地源热泵原理

地源热泵遵循逆卡诺原理，即热泵从外界获得较少的功耗W，从低温环境TL中吸收大量的低温热QL，这样热泵就可以输出温度高得多的热QH，送到高温环境th中，回收不能直接利用的低温热。

基本信息

中文名

地源热泵原理

应用学科

能源科学

自由翻译

通过从外部向热泵供给较少的功耗W，并从低温环境TL中吸收大量的低温热QL，热泵可以输出高得多的温度热QH，并将其送到高温环境th中，从而回收不能直接利用的低温热。

原料

室外地热换热系统、水源热泵机组系统和室内采暖空末端系统。

简介

热泵是一种从天然气、水或土壤中获取低品位热能，并通过电功输出可利用的高品位热能的设备。它能将消耗的高品位电能转化为三倍甚至更多的热能，是一种高效的供能技术。热泵技术在空调节领域的应用可以分为三类:空空空气源热泵、水源热泵、地源热泵。因为热泵是从大自然中提取能量，效率高，无污染物排放，是当今最清洁、最经济的能源方式。在资源日益匮乏的今天，热泵技术作为人类利用低温热能的更先进方式，在世界范围内受到广泛关注和重视。

地源热泵原理结构图

地源热泵原理结构图

地源热泵原理结构图

地源热泵原理结构图

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地源热泵

地源热泵(又称地源热泵)是利用地下土壤和地下水在常温下相对稳定的特性，通过建筑物周围的埋地管道系统或地下水，采用热泵原理，通过少量高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移，从而完成与建筑物的热交换的技术。

地源热泵空调节系统主要分为室外地能换热系统、水源热泵机组系统和室内供暖空调节末端系统三部分。水源热泵机组主要有两种:水-水型机组或水-空气型机组。三个系统之间的热量传递依靠水或空气体换热介质，水源热泵与地热能之间的换热介质为水，建筑供暖空调节末端的换热介质可以是水或空气体。

地源热泵示意图

地源热泵的工作原理是:冬季，热泵机组从地源(浅层水或岩土)吸收热量，为建筑供暖；夏季，热泵机组从室内吸收热量，并将其传递给地源，实现建筑的空调制制冷。根据地热交换系统形式的不同，地源热泵系统可分为地下水地源热泵系统、地表水地源热泵系统和地源热泵系统。

地源热泵技术及其应用实例

蔡建新

(天津京津堂地热科技发展有限公司)

地源热泵的原理和特点

1.1地源热泵原理

地源热泵的原理与普通热泵相同，只是为热泵提供的热源是储存在自然介质中的热源，可以利用自然界的水和土壤收集地下热能和太阳能(图1)。

图1热泵示意图

如果建筑物附近有可利用的湖泊、海洋或水池，且水温适宜(10 ~ 20℃)，地表水系统最节能、最经济。夏季，冷凝器吸收的冷却水通过管道进入湖、海或水池，利用温度较低的表面散热；在冬季，它从海、湖或水池中的水吸收热量作为热泵的低温热源，由热泵收集并加热，然后转移到室内供暖。利用地表水的地源热泵系统是我国黄河以南至长江、珠江流域最适宜的地区，夏热冬冷。

地下水系统一般采用开式循环系统。地下井水通过热泵吸热(冬季放热)，向地下深井放热(冬季吸热)。地下水系统适用于地下水丰富的地区。地下水温度常年稳定，基本不受外界温度影响，能使热泵机组高效运行。

对于地表水和地下水资源匮乏，地下水开采量有限的地区，土壤埋管系统将是更佳选择。管道埋在浅层地下土壤中，循环水通过水管与地下土壤进行热交换。土壤在夏季作为热汇吸热，在冬季作为热源为热泵机组供热。水平埋管通常用于浅埋，对开口和控制的技术要求不高，但换热量相对较小，面积较大；垂直U型埋管换热能力强，占地面积相对较小。由于我国北方冬季供暖用热量大，通常采用垂直埋管。

1.2地源热泵的特点

1.2.1地源热泵是一项清洁的可再生能源利用技术。

地表浅层的土壤和水是一个巨大的太阳能集热器，地球深层的热能也会通过地表散失到大气中。人类每年消耗的总能量只是地表吸收和散发的太阳能和地热能的极小一部分。地表能量被利用后，可以被太阳能和从地球深部传导的热量迅速平衡，不会对自然能量系统产生不利影响。因此，浅层地热能是取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源库。

1.2.2是一项高效节能的技术。

热泵本身的加热效率相对较高。因为热泵产生的热量不是燃烧或电加热直接产生的，而是低温热源传递过来的热量。我们可以通过一次能源的利用率来说明热泵的高效率。

能量利用系数e是设备的加热能力与消耗的一次能源的比率。

假设热泵消耗的能量为电能，火力发电效率为0.35，输配电效率为0.95，则热泵的e值为:

E = E = 0.35∫0.95∫COP(COP为热泵的制热系数)。

表1热泵供暖时相当于传统供暖方式E值的COP值。

目前高效热泵的COP可以达到3.5 ~ 4以上，所以e = 0.35× 0.95× 4 = 1.33。可以看出，利用一次能源(燃煤)的热泵总体效率高于效率更高的热电联产。

此外，土壤热交换器、地下水和外热源热泵的地表水作为热源或热汇。冬季供暖时，地下水温度高于环境温度，使得水源热泵蒸发温度远高于风冷热泵等其他类型，且没有除霜运行，能效比大大提高，至少在40%以上；在夏季，由于地下水和地表水的温度低于环境温度，冷凝压力和压缩机的输入功率降低，制冷性能比风冷或冷却塔制冷机组大大提高。大量试验数据表明，机组效率提高，节能20%以上。与地源热泵相比，风冷热泵的效率较低。最节能的风冷空空调制能耗比只有2.8。地源热泵夏季最小能耗比空也在4以上。

环境保护

地源热泵抽取地表水或地下水，保证100%地下水回灌，即使不抽取地下水(土壤换热器)，也不会对环境造成破坏。热泵采用电力驱动，运行时不会直接对环境造成有害污染，而大型火力发电有成熟的技术减少或控制污染物排放(如果是水电或核电，污染更低)。因此，地源热泵系统具有良好的环保效果。

1.2.4一机多用，稳定可靠。

地源热泵系统可以提供采暖、制冷和生活热水。对于同时需要供暖和制冷的建筑，可以同时解决一个地源热泵系统，节省配套建设费用和配套设施占地面积。

此外，地表水、地下水和浅层地温的变化范围远小于环境温度，使得地源热泵全年稳定运行。结合热泵系统的高度自动化，地源热泵供热空调节系统比传统的供热空调节系统更安全。

1.2.5应用市场广，适用性强。

(1)我国大部分地区夏热冬冷，因此建筑供暖和空供冷可以统一在地源热泵系统中，尤其是办公或商务建筑，基本需要集中空调节系统。地源热泵的使用既解决了供暖问题又解决了空调节问题，一举两得。

(2)建筑能耗占能源消耗的比重越来越大，发达国家达到40% ~ 45%，我国达到35%。建筑能耗可以使用温度较低的低品质能源，因此在建筑供暖空调节领域使用地源热泵系统是最经济合理的。

两个工程应用案例

近年来，天津京津塘地热科技发展有限公司设计施工了多个地源热泵空调度工程。我给你简单介绍一下。

2.1天津开发区海滨大道发展有限公司办公楼(2002年)

原设计参数:建筑面积:；设计热负荷:189kW；设计冷负荷:236kW。

土壤换热器:设计孔深；100m设计孔数:40个。热泵机组:1台制冷:254kW；供暖:339千瓦。

海滨大道有限公司机房

表2

2.2中国华能集团小汤山培训中心(2005年)

中国华能集团小汤山培训中心原建筑面积；原来的供暖系统是地热井；原空调节系统是冷却塔的中央空调节系统。新建建筑面积:20000平方米。乍一看，原始地热井的具体参数如下:地热井温度:65℃；更大水量:80 m3/h；原排水温度:40℃；更大热量:；北京地热水资源费:3元/立方米。

因为如果地热井出现故障，会导致大楼停止供暖8 ~ 24小时。因此，考虑到供暖的安全性和经济性，决定增加地源热泵作为新建建筑的中央空调节系统，地热井热源互为备用。并且可以考虑，如果使用地热井供暖成本过高，可以部分或全部用地源热泵替代。

设计孔深；150m设计孔数:200个；热泵机组:两台克莱门特热泵(psrhh 3002)；制冷:1092千瓦，制热:1280千瓦。

2.3塘沽华凯商业广场(2005年)

建筑面积，设计热负荷240kW，设计冷负荷320kW。土壤换热器:设计孔深100m，设计孔数26个，埋管数3670m。热泵机组:1台LWP 1200，制冷量343kW，制热量452kW。

3设计和工程中的问题

(1)地下水开采-回灌与土壤换热器的比较:近年来，地源热泵的主要发展形式是地下水开采-回灌水源热泵系统。这种形式面临的更大问题是充值。华北和华东的地下水位下降，地面沉降问题变得非常严重。例如，天津和上海多年来一直面临着严重的地面沉降问题。天津有专门的地面沉降办公室，地下回灌控制地面沉降的技术也开展了很多年，积累了很多经验教训，也知道回灌这个地层有多难。天津水务部门尚未开通利用地下水源作为热泵低温热源或热汇的规定。

天津地区地下咸水层较浅，埋井时会与咸水层连通。为了防止水层相连，应采取必要的措施。而且天津市水利部门加强了对这项工作的管理，实行行政许可管理。

使用垂直埋管土壤换热器，无需开采和回灌地下水，也无需担心破坏自然环境。另一个好处是系统运行更加稳定安全，无需更新维修潜水泵。

(2)冬季避免使用防冻介质。很多资料都介绍了防冻液的种类和性质。但我认为，在我国北方和南方，由于地下温度不是很低，只要设计足够多的土壤换热器，水是可以满足需求的。尽量不要使用防冻剂，避免因使用不慎造成环境问题，并因低温降低热泵效率。

(3)系统的管材质量必须合格，只能使用pe或PB管材。土壤换热器系统的设计应保证水系统的平衡，避免使用室外阀门进行调节。

(4)关于单U型管或双U型管的垂直埋置，从工程实践来看，我认为单U型管方式优于双U型管方式。这个问题的讨论比较复杂，应该从土壤换热器的整体能量容量来考虑。土壤换热器的总能量还与换热器的布局和形状有关。我希望有机会再次讨论这个问题。

参考数据

1.尹平。地源热泵在中国。现代空调. 2001

[2]王继云、马伟斌、龚玉烈。可再生能源系列地热利用技术。北京:化学工业出版社

[3]傅主编。夏热冬冷地区建筑节能技术。北京:中国建筑工业出版社

[4]徐伟等《地源热泵工程技术指南》。北京:中国建筑工业出版社。

地源热泵空空技术及特点

不管是夏天热还是冬天冷，人们都可以用科技来抵御。提到耐热产品，大家肯定会想到声音空，这种产品已经被广泛使用。炎炎夏日，待在空音乐室里，凉爽舒适。不过空音更大的缺点就是耗电高，尤其是老款空音。耗电量大是非常不鼓励的，与环保的主题背道而驰，于是新能源合理利用的地源热泵空出现了。

地源热泵空调节

地源热泵空是一种节能环保的地源热泵系统，其冷热源灵活易控制，也称为土壤耦合热泵系统。具体采用垂直埋管方式，以水作为冷热的载体，水在埋于土壤中的换热管中随热泵机组循环，实现机组与土壤之间的热交换。

地源热泵空调节技术

地源热泵空调制技术是利用浅层水源(地下水、河流、湖泊、海洋)吸收的太阳能和地热能形成低温低位热能，利用热泵原理，通过少量电能输出，实现低位热能向高位热能转换的技术。

地源热泵空采用全新的可再生能源进行能量转换。它开辟了使用清洁能源的新途径。

与常规的中央空调控相比，效果更加稳定。只需要少量的电能输出，就可以将低能量转化为高能量，更加清洁环保。而且实现了制冷、地暖和生活热水供应，具有功能多、性能稳定、使用寿命长的优点。

地源热泵空调节的特点

(1)可再生能源利用:属于可再生能源利用技术。

地源热泵从常温土壤或地表水(地下水)中吸热或放热，利用可再生的清洁能源进行可持续利用。

(2)效率高，运行成本低:是一种经济有效的节能技术。

地源热泵冷热源温度全年相对稳定，冬季高于环境空温度，夏季低于环境空气体温度。这种温度特性使得地源热泵的运行效率比传统空调节系统高40%，因此需要节约能源和运行费用40%左右。另外，地热能的恒温使得热泵机组运行更加可靠稳定，也保证了系统的高效性和经济性。制热制冷时，输入1KW的电就可以获得5KW以上的制冷制热。运营成本仅为每年每平方米15-18元，比常规的中央空调度系统低40%左右。

(3)节水节地:1)以土壤(水)为冷热源，向其释放或吸收热量，不会消耗水资源，不会对其造成污染。2)省略了锅炉房、辅助煤场、储油间、冷却塔等设施，机房面积比常规空调度系统小得多，节省了建筑空，也有利于建筑的美观。

(4)显著的环境效益。该装置可以建在住宅区，没有任何污染。供暖时没有燃烧、排烟和废弃物，不需要堆放燃料废弃物，不会产生城市热岛效应。它对环境非常友好，是一种理想的绿色产品。

没有科学技术的支持，我们的现代生活可以得到显著改善。虽然现代科学技术可以解决我们生活中的许多难题，但仍然需要不断的进步。目前空调制价格比较低，但是空调制功耗很高，这也是夏天短路的原因，城市用电量太高。地源热泵空利用地源热泵系统是一种节能环保的手段。希望大家以后能用上。

什么是地源热泵技术？

地源热泵技术是一种高效节能空调节系统，利用从地表浅层水源(如地下水、河流、湖泊)和土壤源中吸收的太阳能和地热能，采用热泵原理，既能供热又能供冷。现在更好用的是地源热泵，节能环保。

中华人民共和国(PRC) (PRC)国家标准《地源热泵系统工程技术规范》(-2005)2.0.1规定“地源热泵根据地源能量交换系统的不同形式，可分为地源(地源)热泵系统、地下水源热泵系统和地表水源热泵系统”。

地源热泵技术的优势

1.地源热泵技术属于可再生能源利用技术。地源热泵是利用地球表面浅层地热资源(通常深度小于400米)作为冷热源来转换能量的供热空调节系统。地表浅层地热资源可称为地热能，是指地表土壤、地下水或江河湖泊中含有的吸收太阳能和地热能的低温势能。浅层表层是一个巨大的太阳能收集器，每年收集47%的太阳能，是人类的500多倍。它不受地域和资源的限制，真的是浩如烟海，无处不在。这种储存在地表浅层的近乎无限的可再生能源，使得地热能成为一种清洁的可再生能源。

2.地源热泵是一种经济有效的节能技术。地热能或地表浅层地热资源的温度一年四季都比较稳定。冬季高于环境空温度，夏季低于环境空气体温度。它是热泵的良好热源和空冷却源。这种温度特性使得地源热泵比传统空更具优势。另外，地热能的恒温使得热泵机组运行更加可靠稳定，也保证了系统的高效性和经济性。根据环保局的估算，一个设计和安装良好的地源热泵平均可以为用户节省30-40%的供热制冷空调节和运行费用。

3.地源热泵的环境效益显著。与空/[K0/]空气源热泵相比，地源热泵减少污染物排放40%以上，减少电加热70%以上。如果结合其他节能措施，节能减排会更加明显。虽然也使用制冷剂，但充注量比常规空调节装置减少25%；它是一个独立的系统，即在工厂车间就可以提前对设备进行密封，因此制冷剂泄漏的概率大大降低。该装置无污染，可建在居民区，无燃烧、无排烟、无废弃物，不需要堆放燃料废弃物场地，不需要远距离输送热量。

4.地源热泵功能多样，应用广泛。地源热泵系统可用于供暖、空调节，也可用于生活热水。一个系统可以用空调整代替原来的两套装置或系统；可用于酒店、商场、写字楼、学校等建筑，更适用于别墅住宅的采暖和空调节。

5.地源热泵空调度系统维护费用低在同等条件下，建筑使用地源热泵系统可以降低维护费用。地源热泵非常耐用，而且机械运动部件很少。所有组件要么埋在地下，要么安装在室内，从而避免了恶劣的室外气候。地下部分可保50年，地上部分可保30年。因此，地源热泵是免维护的空，节省了维护成本，使用户的投资在3年左右就可以收回。另外，机组使用寿命超过15年；紧凑的单元，节省空房间；自动化控制程度高，无人值守。地源热泵的缺点当然，和任何事物一样，地源热泵也不是完美的，比如它的应用会受到不同地区、不同用户、国家能源政策、燃料价格的影响；对于不同的用户，一次性投入和运营成本会有所不同；地下水的使用将受到当地地下水资源的限制。其实地源热泵不需要开采地下水，使用过的地下水可以回灌，不会污染水质。

地源热泵与传统空调节的区别；

稳定性:整个系统运行稳定，不受室外气候条件影响；

舒适性:室温分布更合理，温差小，舒适性好。

节能:比传统空调节能量多40%-60%；

环保:无室外机，解决城市热岛效应，无污染排放。

以上是对地源热泵技术及其原理的介绍。不知道你有没有找到你需要的资料？如果你想了解更多这方面的内容，记得收藏并关注这个网站。