1、地源熱泵講稿第1頁，共29頁，2022年，5月20日，10點51分，星期二發展背景建筑業的迅猛發展，建筑節能的要求越來越高減少我國冬季采暖所造成的大氣污染降低供暖空調系統的能耗地源熱泵供暖空調系統吸收大地的能量，包括土壤、井水、湖泊等天然能源冬季從大地吸收熱量，夏季向大地放出熱量由熱泵機組向建筑物供冷供熱和常規的供熱空調系統相比大約節能50%利用可再生能源的高效節能、無污染的既可供暖又可制冷的新型空調系統應用于商業樓宇、公共建筑、住宅公寓、學校、醫院等建筑物。第2頁，共29頁，2022年，5月20日，10點51分，星期二第3頁，共29頁，2022年，5月20日，10點51分，星期二國外的發展歷

2、史地源熱泵的概念最早出現在1912年瑞士的一份專利文獻中開放式地下水熱泵系統在20世紀30年代被成功應用20世紀50年代歐洲和美國開始了研究地源熱泵（GSHP）的第一次高潮，美國愛迪生電子學院最早研究閉式環路熱泵系統20世紀70年代，瑞典的研究人員開始應用塑料管在閉式環路地源熱泵系統上，地源熱泵的推廣應用迅速展開。第4頁，共29頁，2022年，5月20日，10點51分，星期二國外的發展歷史地源熱泵技術在北美和歐洲已非常成熟系統設計和安裝有一整套標準、規范、計算方法和施工工藝美國地源熱泵系統占整個空調系統的20%到1997年底，美國有超過3萬臺GSHP每年約提供8000 11000 GWh的終端

3、能量美國有600多所學校安裝有GSHP美國地源熱泵的銷售數量以每年20%的速度遞增2000年全美銷售數量達40萬臺。第5頁，共29頁，2022年，5月20日，10點51分，星期二國外的發展歷史北美對地源熱泵應用偏重于地源熱泵全年冷熱聯供采用閉式水環熱泵系統（WLHP）；歐洲國家偏重于冬季供暖采用熱泵站方式集中供熱供冷。我國氣候條件與美國比較相似北美的地源熱泵方式對我國更具借鑒意義。第6頁，共29頁，2022年，5月20日，10點51分，星期二我國的發展歷史中國：地源熱泵的研究起始于20世紀80年代最近5年成了國內建筑節能及暖通界熱門的研究課題掀起了一股“地熱空調”的熱潮。研究領域：實驗研究的重

4、點均放在土壤熱泵的地下埋管換熱器上單位管長的放熱量和吸熱量確定；換熱器合理管間距的確定；土壤熱物性參數的確定等。埋地換熱器的傳熱模型與管間距和大地初始溫度的研究。工程應用方面：山東、河南、北京、遼寧、河北、江蘇、上海等地建成了地源熱泵工程第7頁，共29頁，2022年，5月20日，10點51分，星期二原理和系統組成- 地源熱泵地源熱泵（GSHP）是一個廣義的術語地耦合熱泵系統（ground coupled heat pump systems, GCHPs）,或地下熱交換器地源熱泵系統（ground heat exchanger）；地下水熱泵系統(groundwater heat pumps, G

5、WHPs),地表水熱泵系統（surface water heat pumps, SWHPs）地源熱泵通常還被稱為：地熱熱泵（geothermal heat pumps, GHPs）地能系統（earth energy systems）地源系統（ground source systems, GS）等1997年以后，由ASHRAE統一為標準術語 - 地源熱泵（ground source heat pump, GSHPs）。第8頁，共29頁，2022年，5月20日，10點51分，星期二原理和系統組成地源熱泵熱泵系統室外熱源和冷源（如：土壤換熱器、地下水換熱器、地表水換熱器、太陽能集熱器）水環管路和熱泵

6、機組室內末端輸配系統（加壓送風系統或地板盤管、風機盤管）有時還要增加輔助鍋爐和冷卻塔。第9頁，共29頁，2022年，5月20日，10點51分，星期二原理和系統組成室內第10頁，共29頁，2022年，5月20日，10點51分，星期二第11頁，共29頁，2022年，5月20日，10點51分，星期二第12頁，共29頁，2022年，5月20日，10點51分，星期二第13頁，共29頁，2022年，5月20日，10點51分，星期二二、地源熱泵空調系統的優點 1、高效節能 地溫常年維持恒定，冬季溫度比環境空氣溫度高，夏季比環境空氣溫度低，熱泵機組效率高 ；可以節約用戶3040的供熱制冷空調的運行費用； 2、

7、環境效益顯著 不需要冷卻塔、鍋爐或其它輔助加熱設備，直接將冷量或熱量排入大地中，對人類的生存環境不會造成破壞； 3、運行費用低 系統效率高，壓縮機低功耗，耗電較少； 第14頁，共29頁，2022年，5月20日，10點51分，星期二原理和系統組成第15頁，共29頁，2022年，5月20日，10點51分，星期二原理和系統組成第16頁，共29頁，2022年，5月20日，10點51分，星期二熱泵系統的的設計要點地源熱泵空調系統的設計基礎資料總平面的水文地質、地表情況地質和水文地質的成分調查報告地表水應用調查報告地下水系統試驗井的調查報告垂直地下熱交換器系統的試驗孔調查報告水平地下熱交換器的試驗坑調查報

8、告監視井水的質量第17頁，共29頁，2022年，5月20日，10點51分，星期二熱泵系統的的設計要點地下水系統設計水井流量要求確定。地下水系統應使用不銹鋼板式熱交換器。地下水系統，較大的建筑物比小的建筑物好第18頁，共29頁，2022年，5月20日，10點51分，星期二熱泵系統的的設計要點土壤熱交換器系統設計垂直熱交換器通常用在6層以下的建筑物以滿足所用管道的壓力要求水管需要保溫以防結露目前是常用的管道材料是聚乙烯和聚丁烯管材料。PVC管不推薦用于地下熱交換器埋地部分。第19頁，共29頁，2022年，5月20日，10點51分，星期二熱泵系統的的設計要點地源熱泵應用時注意事項熱泵用于冬季采暖時，

9、校核末端設備的供熱能力。調查欲利用水源的條件（水量、水溫、水質）。利用地下水或地表水作時，應保證水質符合使用要求。利用地下水作為熱源的熱泵，防止地下水源污染，并應回灌。并應根據水文地質條件確定適當的采灌比。在長江以北，熱泵系統應采取必要的防凍措施。在容積率較低的地區，可利用土壤作為熱源的熱泵。第20頁，共29頁，2022年，5月20日，10點51分，星期二熱泵的技術經濟分析地源熱泵的技術特點高效、節能耗電量為冷水機組加鍋爐系統的30%-60%。環保、無污染運行費用低維護費用低簡單的控制設備運行靈活，系統可靠性強節省占地空間較長的使用壽命易于管理應用靈活可提供生活熱水第21頁，共29頁，2022

10、年，5月20日，10點51分，星期二熱泵的技術經濟分析投資概算地下水式地源熱泵，初投資約為300-400 元/m2左右土壤地源熱泵系統，初投資約為400-500元/m2左右運行費用供暖時，比傳統中央空調系統降低25% - 50%；制冷時，比傳統中央空調系統降低15%-30%。第22頁，共29頁，2022年，5月20日，10點51分，星期二地源熱泵系統與傳統中央空調系統的經濟效益比較地源熱泵系統比傳統中央空調系統：總投資減少12.5；年度運行費減少43.6；占地費減少50；初投資約為300元/平方米（稅后）工程應用舉例-北京嘉和麗園第23頁，共29頁，2022年，5月20日，10點51分，星期二

11、1應用地下水地源熱泵的限制條件可靠的水源：水資源量不足場地面積狹小，無處布井取水，水源的保證率，受降雨量和回灌量的影響較大。2政府的水源使用政策城市用水管理條理。地下水熱泵技術的要求沒有規定將水源的抽取和排放兩次受費調整地下水熱泵水源使用的政策，促使其健康有序的發展。存在的問題與思考第24頁，共29頁，2022年，5月20日，10點51分，星期二存在的問題與思考3水源的探測開采技術和發展4地下管井的設計與施工5地下水的回灌技術地質環境問題地面沉降海水入侵突發性巖溶坍塌。6地下水的水質處理第25頁，共29頁，2022年，5月20日，10點51分，星期二存在的問題與思考6地下水的水質處理7地源熱泵系統的整體設計8忽視設計基礎資料的收集工作9國產熱泵產品的性能和質量有待提高，水源熱泵系列產品有待開發正確、嚴格的設計計算，權威機構的檢測水水熱泵的國家標準產品規格型號較少第26頁，共29頁，2022年，5月20日，10點51分，星期二綜合利用可再生能源、走可持續發展道路地域廣闊，蘊藏著豐富的地表淺層地能資源和太陽能資源因地制宜采用不同形式的地源熱泵和太陽能熱泵技術促進建筑節能水平的提高和人民生活水平的改善節約能源，保護環境，符合國家資源和環境戰略發展前景第27頁，共29頁，2022年，5月20日，10點51分，星期二當前主要工作調查現有工程，發現問題，總結經驗收集水文地