地源热泵系统
地源热泵系统是一种利用大地岩土、地下水和地表水作为其热源或热汇的热泵系统。
由于地层深处温度常年维持不变,远高于冬季的室外温度,低于夏季室外温度地源热泵有效地克服了空气能热泵的温限和技术障碍,大大提高了效率。另外,还具有低噪音、占地面积少、无污染物排放,不抽取地下水(循环式)、运行及维修费用低廉、寿命长等优点,被广泛应用于各类建筑物的空调系统中。
简单介绍
地源热泵系统是以岩土体、地下水、地表水为低温热源,其中包括土壤热源,并水源热泵机组、地热交换系统、建筑物内部系统组成的空调系统。采用地源热泵系统,可以充分发挥地下岩土体的蓄能作用。地源热泵具有可再生性、节能高效、一机多用、环境效益显著、系统寿命高、运行管理方便等优点。
工作原理
地源热泵系统主要由浅层地热能采集系统、热泵机组、室内供暖空调系统、输配系统四部分组成。其中,浅层地热能采集系统是指通过系统循环介质将岩土体或地下水、地表水中的热量采集出来并输送给热泵机组暖气热水器。在夏季制冷工况下,将浅层地热能采集系统与热泵机组冷凝器相连,利用浅层地热能采集系统内低温循环介质作为冷却水,冷却热泵机组冷凝器内高压高温气态制冷剂,制取5~7C冷冻水,调节建筑室内温度、湿度,同时蓄存热量以备冬季用;在冬季制热工况下,通过将浅层地热能采集系统采集的低品位热能送至热泵机组蒸发器内,热泵机组通过逆卡诺循环将其提高为高品位热能,在热泵机组冷凝器侧制取供暖热水,对建筑进行供暖,同时蓄存冷量以备夏季用。热泵机组主要利用采集的冷(热)量通过制冷、制热运行制取冷冻水、供暖热水。浅层地热能采集系统通常有地埋管换热系统.地下水换热系统、地表水换热系统。室内供暖空调系统主要有风机盘管系统地暖系统、柜式空调系统,组合机系统。输配系统指将热泵机组冷冻水、供暖热水输送至室内供暖空调系统的管道及设备。
系统分类
地源热泵系统按照低品位能源的类型可分为地下水地源热泵系统、地埋管地源热泵系统和地表水地源热泵系统;按照地下换热器敷设方式的不同可分为闭式系统、开式系统和直接膨胀式系统;如果地源热泵设置辅助系统,可以分为冷却塔补偿系统和太阳能辅助系统。
结构形式
地源热泵系统有多种结构形式,随着其种类和应用的不同而不同。而典型的结构形式,它是一种间接式地下水地源热泵系统。在初级回路里流动的是地下水,次级回路里灌注的是用于能量转换和传递的工质。该地源热泵系统用于建筑空调,由以下设施和部件组成:地热井、回灌井、循环泵、冷凝器、换向阀、压缩机、节流器、蒸发器和房间换热器等。
相关优点
通常来说,地源热泵技术利用三种浅层地热资源进行供热或制冷,即土壤、地下水和地表水。由于浅层地面的土壤、水源通常一年四季保持较为恒定的温度,因此夏季可吸取冷量,冬季可吸取热量,再通过热泵机组输送到建筑物,一套系统便能同时达到制冷、制热的效果。地源热泵用于城市供暖具有显著的优点。热泵的本质是一种热量提升装置,其本身在工作时只需消耗较少的电能,从环境中提取的热能却能达到其消耗电能的数倍,通过在浅层地表和室内转移能量实现调节温度的作用,因此是一种十分节能、经济的技术。
此外,该技术属于可再生能源技术,其利用的是地表浅层的地热资源,是地表土壤、地下水或河流吸取太阳辐射和地热能而形成的热能,可以说是取之不尽、用之不竭,拥有巨大的开发潜能。地源热泵也具有显著的环境效益,在运行过程中没有燃烧,不产生大量排放和废弃物。虽然初次安装成本较高,但是地源热泵在后续使用过程中维护成本较低。整套系统中的机械运动部件较少,并且设备主要分布在地下、水下或者室内,而不需要暴露在空气中,能够避免恶劣天气造成的设备损耗。
系统应用
2019年11月,为了实现节能、清洁供热,白城市投资27万元,在新建的教学楼和宿舍楼里,采用地源热泵技术解决取暖问题。截至2019年,白城市采用地源热泵的供热面积达到234万平方米。
参考资料
清洁供热 | 地源热泵为什么越来越受欢迎?.今日头条.2023-11-15
“供热又温暖又干净”——吉林白城清洁能源供热见闻.今日头条.2023-11-15