隨著空調工業(yè)的發(fā)展，先進的中央空調系統(tǒng)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(jié)能、環(huán)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(tǒng)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(fā)展的趨勢，體現了節(jié)能、環(huán)保、靈活、舒適的新概念。美國環(huán)境保護局已經宣布，地源熱泵系統(tǒng)是目前可使用的對環(huán)境最友好和最有效的供熱、供冷系統(tǒng)。

 

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

 

  在冬季，地源熱泵系統(tǒng)通過埋在地下的封閉管道（稱為環(huán)路）從大地收集自然界的熱量，而后由環(huán)路中的循環(huán)水把熱量帶到室內。再由裝在室內的地源熱泵系統(tǒng)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(tǒng)將從室內抽出的多余

 

  熱量排入環(huán)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(tǒng)

 

  系統(tǒng)是由下列部分所組成：模塊式地源熱泵機組、循環(huán)水泵、水管環(huán)路、水系統(tǒng)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(yǎng)的是空氣過濾網和凝結水盤的清潔。

 

  系統(tǒng)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(yōu)勢

 

  1.    地源熱泵系統(tǒng)能充分利用蘊藏于土壤和湖泊中的巨大能量，循環(huán)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(jié)能40%，比電采暖節(jié)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(tǒng)運動部件要比常規(guī)系統(tǒng)少，因而減少維護，系統(tǒng)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(tǒng)在運行中無需燃燒，因此不會產生有毒氣體，也不會發(fā)生爆炸。

 

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

 

  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(tǒng)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(huán)境最友好和最有效的供熱、供冷系統(tǒng)。該系統(tǒng)無論嚴寒地區(qū)或熱帶地區(qū)均可應用。可廣闊應用在辦公樓、賓館、學校、宿舍、醫(yī)院、飯店、商場、別墅、住宅等領域。

 

  1.地源熱泵空調系統(tǒng)性能分析

 

  高效節(jié)能

 

  地源熱泵技術是利用土壤溫度相對穩(wěn)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(tǒng)。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(tǒng)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(jié)能的目的，其耗電量僅為普通中央空調與鍋爐系統(tǒng)的40%—60%。

 

  環(huán)保清潔

 

  地源熱泵系統(tǒng)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(xié)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(tǒng)，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(tǒng)，采用全空氣系統(tǒng)，舒適性好。空調系統(tǒng)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(jié)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(huán)境外部形象。室內系統(tǒng)是分散式的系統(tǒng)，故每個區(qū)域內的主風管道截面高度較小，不會像傳統(tǒng)空調系統(tǒng)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(tǒng)的運行。機組的運行工況穩(wěn)定，幾乎不受環(huán)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(wèi)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(wěn)定，其壽命為20年以上，它比所有各種空調系統(tǒng)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(huán)節(jié)，從而降低控制成本。利于采用全系統(tǒng)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(jié)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(tǒng)運行最優(yōu)化。

 

  低維護費

 

  自動化程度高，無需專業(yè)人員操控。地源熱泵系統(tǒng)不設冷卻塔、屋頂風機，壓縮機工作穩(wěn)定，不會出現傳統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)

 

  冷水機組+

 

  燃油鍋爐

 

  溴化鋰冷熱水機組

 

  優(yōu)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(jié)約40-60%

 

  通過在不同負荷下調節(jié)室外機的輸出功率及制冷劑流量來達到節(jié)能效果。

 

  需要機組和設備兩套機組，維護需要專業(yè)人員

 

  不需要用電，但是耗能比常規(guī)空調大30-40%，節(jié)電不節(jié)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(tǒng)實現制冷和制熱，但生活熱水系統(tǒng)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(tǒng)采用自控系統(tǒng)，系統(tǒng)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(jié)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(jié)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(jié)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(yè)人員

 

  不需要用電，但是耗能比常規(guī)空調大30-40%，節(jié)電不節(jié)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(tǒng)實現制冷和制熱，但生活熱水系統(tǒng)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(tǒng)采用自控系統(tǒng)，系統(tǒng)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(jié)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(jié)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(jié)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