1、第二章市場分析預測、太陽能與地水源熱泵結合技術原理1、地源熱泵概述 地源熱泵系統是隨著全球性的能源危機和環境問題的出現而逐漸興起的的一門熱泵技術，上世紀七十年代能源危機的爆發，促使地源熱泵系統研究得到了突飛猛進的發展，并逐漸用于實例當中。地源熱泵系統由于具有節能效果好，14環保效益高、合理使用可再生的淺層低位能等優越性，成為 了傳統暖通空調與熱水供應的優良替代技術，地源熱泵技術 克服了傳統暖通空調和熱水供應中能源的單向性、能耗高、 污染環境等問題，真正達到了人與自然和諧相處的境界。地源熱泵技術有著突出的技術優點：高效、節能、環保、無污染。地源熱泵系統在冬季供熱時，不需要鍋爐或任何輔 助電加熱，

2、而且經過設計的地源熱泵系統還可以做到一機三 用一一供熱、供冷、提供生活熱水。它不但系統簡單操作時僅需一個人就可以完成且維護與運行費用低。系統的使用年限在五十年以上，機組的時候壽命也可以達到20年，這是家用空調和其他供暖系統所不能達到的。2、地水熱泵的基本原理 地源熱泵是利用淺層低能進行供熱與供冷的新型能源利用技術。利用水與地能（地下水、土壤或地表水）進行冷 熱交換來作為供熱或供冷的冷熱源。簡單的來說就是利用埋在地下的管材設備在冬季時提取地下深處中的“熱量”，供給室內采暖。相反夏季則是把室內的熱量取出，重新返還到 地下，最后滿足冬季和夏季中需要的暖氣和冷氣。水源熱泵系統與地源熱泵系統工作原理基本

3、相同，不同的是取源方面水源系統從熱源上可以有城市污水源、工業尾 水源和地下水資源的區別，水資源熱泵系統作為地緣系統的種形式，通過水源熱泵機組可將江水或原生污水、工業尾 水中難以利用的低品位熱能提取出來，經過系統的優化整合以后實現對建筑物的供熱或制冷。采用水源熱泵系統供暖可實現電熱轉換率可達到300400%即使考慮到發電熱效率為33%其總體轉換效率也達 到了 100 133%遠高于區域鍋爐房集中隔熱系統，在夏季作為空調使用可比傳統空調降低3040%勺制冷電能耗，機房的占地面積僅有鍋爐系統的1/3，不需儲煤和堆渣場地等。3、工藝流程 基本工藝流程是，由水源熱泵機組把地下水抽上來加熱，再由壓力泵把熱

4、水送到供熱終端，冷卻水由管道回放到 地下，實現水資源的循環利用，達到供熱的目的。第一循環是熱量采集循環，將管道接入水井，通過水泵把地下水的熱源帶入蒸發器，在蒸發器中與第二循環進行能 量交換，被提取熱量后的地下水， 通過回水管注入回水井中。第二循環是蒸發冷凝循環。通過與第一循環采集的水源能量進行交換，工質吸收后蒸發，變為低溫低壓氣體，然后 進入壓縮機內經壓縮后成為高溫高壓氣體，進入冷凝器中 在冷凝器中與第三循環的空調水進行交換，放熱后變為液態 水流出冷凝器，敬節流閥減壓后又進入蒸發器內吸收第一循 環中的熱量變為氣體，進行新一輪的工質蒸發冷凝循環。第三循環是房間的能源利用循環。循環系統中的空調水不

5、斷流經冷凝器，與第二循環中得工質進行能量交換，吸熱后帶入室內散熱器中，公房間取暖，從而實現水源的能量采集與利用。4、太陽能集熱系統i取I水i井工藝流程圖如下:地水熱泵技術工藝流程圖工程設計內容太陽能集熱工程是項目供熱的核心工程，太陽能熱水系統主要有太陽集熱（管）器、水箱、支架、控制系統、管路及循環系統、輔助加熱系統等組成。工程設計選用熱管真空集熱管，主要基于以下特點:1、熱管傳熱，管內不進水，避免了因結水垢而引起水道堵塞和管內結垢影響輸出功率等問題。2、抗冷熱沖擊好，運行安全可靠，避免損壞一支集熱管而造成整套熱水系統不能運行的問題。3、特殊防凍技術，在-45 C以下的嚴寒條件下，仍無凍壞之憂。

6、4、熱管式集熱管熱容小，啟動快，熱量輸出快。水箱：水箱內膽采用日本進口SUS304食品級不銹鋼板，外殼為藍色彩鋼板，保溫材料采用聚氨酯發泡80mm循環水泵：進口水泵；噪音低，使用壽命長，功率可比同級水泵低3 5倍。控制系統：實現自動化智能控制，它采用硬件控制和專用微電腦芯片技術相結合的控制方式，關鍵元器件采用進口產品，并實現可遠程操作，水溫、水位控制手動、自動控制;澡作系統簡單可靠。管道及保溫：采用品牌 PP-R管、管件。管道保溫采用 30mn厚高壓發泡聚乙烯 0型保溫管，外扎鋁玻。系統工作原理本系統采用定溫分區進水和溫差控制循環及定溫管道 循環三種結合的運行方式，系統全自動運行。太陽能集熱系

7、統工作原理圖（1）、溫差循環集熱器接受太陽光輻射，溫度上升；當溫度傳感器（集熱器溫度） 測的溫度比溫度傳感器（水箱溫度）高8度時（可調整），集熱器循環 水泵開始啟動，將儲熱水箱中低溫的水輸送到集熱器陣列， 同時太陽 能集熱器中高溫度的熱水流回儲熱水箱，當溫度傳感器（集熱器溫度） 測的溫度比溫度傳感器（水箱溫度）高 2度時（可調整），循環泵停止 工作。循環泵的高效間歇運行，確保循環泵的使用壽命和運行效果。把太陽系統產生的熱量帶入水箱中儲存。（2）、溫控補水隨著溫差循環的不斷進行，水箱中的水溫升高，當溫度傳感器（水 箱溫度）測的溫度高于設定度時，補冷水電磁閥打開，開始向水箱補 冷水，當溫度低于另一

8、設定度時停止補冷水，又進入溫差循環階段。當水箱中加滿水時，將不再補冷水，而一直保持溫差循環，把熱量全 部帶到水箱中。(3) 、防凍循環在冬季當溫度傳感器(管路溫度)測的管路的溫度低于4度時,循環泵啟動，進入防凍循環狀態，當溫度高于10度時，循環停止。確保在寒冷的冬季不會把管路凍壞。(4) 、地水熱泵輔助熱水系統連接采用熱泵熱水管道經電磁閥直接由水箱上部進入水箱，水箱內可以設置換熱盤管，熱水管道實現自動控制，當太陽 能水溫無法滿足時，地水熱泵站自動啟動供應熱水，送至儲 熱水箱，當溫度達到設定值控制電磁閥停止進熱水，此時關 閉集熱循環功能。匚程總體設計基本原理工程由兩部分組成：太陽能集熱系統為夏季

9、提供生活用熱水，冬季提供采暖與生活用熱水。地水源空調在冬季提供 取暖熱水，夏季提供冷空氣。采用調控系統將二者集合在 起，形成完整的空調系統，可大大節約能源。工程設計基本原理圖(1、熱水：冬季地下冷水直徑進入太陽能，金太陽能系統加熱后供給生活熱水，在太陽不 好時和地源熱泵配合使用，使用地源熱泵加熱生活水。2、冷暖：上述系統夏季制冷直接采用地下熱水，不經過地源熱泵機組制冷)1、運行系統設計(1)、太陽能熱水供應系統集熱供水系統由太陽能集熱器、保溫水箱、智能控制系統、管路配件等有機組合而成，整個系統自動運行，使用安 全、維護方便、節能環保。可根據用水量、安裝場地、用戶 要求進行靈活的排列組合。根據用

10、戶的需要和實際情況，可 選配輔助加熱器，以滿足陰雨天使用熱水的要求，實現光電互補、微電腦智能化控制，確保全年每天24小時供應熱水。太陽能集熱系統與冷水泵站相連接，冷水被加熱后，進入保溫水箱，然后進入智能調控系統，把水溫調節到適合的 溫度，供給用戶生活用水。在冬季同時與地水源熱泵站協同，為用戶提供取暖用熱水源。太陽能集熱供水系統全年提供生活用熱水，冬季提供取暖熱太陽能熱水供應原理圖 (只有太陽能系統供暖， 本系統會造成熱源的浪費， 應該使用太陽能 循環系統和室內管線相互獨立的系統，太陽能集熱器熱量和室內系統進行熱交換，這樣不會排走多余的熱量，可在設計兩個水箱，一個熱水箱(水的溫度可高可低于恒溫水

11、箱)和；一 個恒溫水箱，室內循環水通過在恒溫水箱的盤管和恒溫水箱進行熱交換)水源，用風機轉換成熱空氣，供給室內取暖。生活用廢水排入廢水管道。冬季取暖用熱水冷卻后回放到回水井。在夏季太陽能集熱系統多余的熱水還可直接放入回水井，儲存在地下儲水層里，供冬季使用。(2)、地水源空調系統地水源空調系統由熱泵站、配水間、風機和供水管網組成。為彌補冬季太陽能集熱系統供熱的不足，有熱泵站提供輔助熱源，熱水進入保溫箱，與太陽能熱水一起進入智能控制系統，為 用戶提供熱源。夏季利用地下水溫度低的特點， 將冷水與風機結 合，由風機把冷空氣送入室內，為住戶提供冷空氣，制冷后的循 環水最后進入回水井。地水源空調系統主要功

12、能在夏季提供制冷工質，通過抽取低 溫地下水，用風機轉換為冷空氣，達到室內降溫的目的。地水源空調系統原理圖（下圖制熱系統為太陽能和地源熱泵，冬季使用地源熱泵 和太陽能結合使用，夏季只是用地下水和室內風機配合使用即可， 不需要地源熱 泵）從上圖可以看出，冬季取暖由太陽能集熱系統和地水源熱泵系統共同供給熱源，以滿足用戶需要。夏季制冷由地水源系統供 給，生活用熱水由太陽能加熱系統供給。該項工程的核心是風機與水源控制。通過水源溫度控制，實 現在不同季節進行供熱和制冷的功能轉換。項目建設的必要性1、環境保護的需要。水源熱泵技術可利用淺層地熱能資源進行供熱，具有良好的節能與環境效益。自1932年第 臺水源熱

13、泵在瑞士應用以來，水源熱泵技術在西方發達國 家應用已有70年歷史。近年來，隨著我國經濟的發展和人們 節能環保觀念的增強，水源熱泵技術受到人們的普遍關注 在國內具備條件的地方得到了日益廣泛的應用。太陽能集熱 技術已經十分成熟，可作為主要熱源供應來源，為項目區提 供全年熱水供應。2、節約土地資源和水資源的需要。水源熱泵技術占地 面積少，水資源消耗量低，是資源節約型的技術，符合國家 土地資源和水資源保護的有關政策，也符合項目區節約土地 資源的實際要求。3、節約能源的需要。水源熱泵機組可利用的水體溫度 冬季為12-15 C,水體溫度比環境空氣溫度高，所以熱泵循 環的蒸發溫度提高，能效比也提高。而夏季水

14、體為15-18 C, 水體溫度比環境空氣溫度低，所以制冷的冷凝溫度降低，使 得冷卻效果好于風冷式和冷卻塔式，機組效率提高。據美國環保署EPA估計，設計安裝良好的水源熱泵，平均來說可以節約用戶3040%的供熱和制冷空調的運行費用。如果與太 陽能集熱技術結合起來使用，可大大減少電力使用，節能效 果更為顯著。四、項目建設的可行性1、技術條件成熟。在我國熱泵技術的研究于五六十年代開始，并于六十年代生產出第一臺空氣-水熱泵，但由于 設計及制造上的原因，并未真正投入商業應用，從八十年代 開始，我國在熱泵技術的研究和產品的開發取得了較大的發 展，且基本上以R12作為熱泵工質，并以空氣作為熱源，對 于采用地下

15、熱源（地下水、土壤熱源等）為熱泵熱源的應用 僅僅從九十年代中期開始。采用低溫地下水作為熱源的應用 已得到了成功的應用，并在逐步推廣。太陽能熱水器在國內 得到了廣泛的應用，已有許多大型太陽能采暖工程的成功范 例，技術已十分成熟。項目采用招標方式，選用國內專業公 司進行工程建設和設備安裝調試，技術有切實的保障。2、項目區有豐富的地水資源和太陽能資源可供利用。應用太陽能和地下水源熱泵技術聯合進行冬季供暖、夏季制 冷的前提是項目的工程場地具備必要的資源和場地條件 即水源條件、太陽能資源和場地條件。項目以太陽能熱水器 為主要供熱系統，水源作為熱泵機組從中獲取熱量進行冬季 供暖的輔助熱源，并在夏季做為制冷

16、工質。項目區地下水埋深淺，出水量大，可以保證項目用水。當地較強的太陽能輻 射能為太陽能熱水系統提供可靠的能量來源，保證項目在低 成本、低耗能的狀態下運行。五、市場分析預測1、市場環境分析地源熱泵系統從1998年開始陸續投放到中國一線城市的公共建設中，北京、上海、大連等城市地水源熱泵的項目 越來越多，并且開始從市政建設公共建筑向商品房經濟適用 房轉移。2012年上半年，隨著國家節能減排政策的推進和能源趨緊，地水源熱泵技術優勢越來越彰顯。僅上半年國內地水熱泵市場銷售額為20億元人民幣左后，同比增長約30%其中小型機組達到13億元，占比為67%大型機組（主要運用于北方市場）達到7億元，占全國熱泵技術

17、使用總量的33%在未來的幾年中，中國的眾多一線二線城市將面臨巨大的能源壓力。一方面，國家要求經濟保持高速度的增長，另一方 面，又得考慮環保和可持續發展問題。所以在未來很長一段 時間地水源熱泵市場會越來越廣闊。目前，我國大力倡導環境保護和節約能源，使得太陽能技術日趨完善。太陽能與建筑相結合也成為目前建筑行業發 展的一大趨勢，而太陽能生產廠家也越來越多的開始與建筑體化的相關產品項目的研發。集中供熱系統也是大型供熱水的必然趨勢。2、市場同類競爭以目前來看，傳統的空調系統還是市場主導產品。但是從使用過地水源熱泵新技術反饋回來的顧客信息中我們可 以了解到，傳統空調系統和地水源熱泵是沒有可比性的。雖 然地

18、水源熱泵技術看起來和傳統空調功能性上很相似，但其 中卻有很大區別:(1) 地水源熱泵系統使用時間長：由于熱泵系統不同于空調，可以長時間工作，幾乎可以365天常年運行，所以 就對熱泵系統的設計、安裝、配比提出了更高的要求，空調 的技術與性能遠遠達不到熱泵的要求。(2) 地水源系統熱泵的工作穩定性更咼：熱泵系統不但需要高性能的配件，包括壓縮機、蒸發器、換熱器等，更 需要科學合理的組合，需要專業的技術人員進行全年氣候條 件的標準試驗模擬才能生產、應用。一旦投入使用其壽命是般空調系統的幾倍，保養得當可使用長達50年左右。(3) 地水源熱泵系統經濟效益更強：由于制冷方式和技術設備使用不同，地水源熱泵只需要花傳統空調系統所需 的30%的用電量，就可以達到傳統空調的制冷取暖效果，且 還可以提供生活熱水。(4 )太陽能采暖技術與地水源熱泵系統結合起來，可以大大減少冬季供暖和夏季制冷