1、地源熱泵中央空調系統介紹節約“需要使用”的能源建筑物的節能設計；（維護結構材料、構造）合理的空調系統；（負荷計算、設計思路）科學的運行管理；（系統調節、使用維護）可利用的“可再生”能源；水？ 空氣陽光土壤人員、照明及設備散熱其它“不可再生”的能源；煤氣電油其它熱 泵 空 調熱泵原理：熱泵技術是全世界近年來倍受關注的一項新型能源技術。其基本原理基于逆卡諾循環，采用電能驅動，從低溫熱源中吸取熱量，并將其傳輸給高溫熱源以供使用，傳輸到高溫熱源中的熱量不僅大于所消耗的能量，而且大于從低溫熱源中吸收的能量，在標準工況下，系統消耗一個單位的能量，從低溫熱源中提取二個單位的能量，合在一起輸出三個單位的能量。

2、熱 泵 空 調 優 點熱泵有四大優點，第一是節能，有利于能源的綜合利用，第二點是有利于環境保護，第三點是冷熱結合，設備應用率高，節省初投資，第四因為它是電驅動，所以它調控比較方便，因此熱泵備受大家的關心。是一種節能、環保空調技術。熱泵系統主要由四部份構成熱泵系統主要由四部份構成，分別是壓縮機、散熱盤管（俗稱冷凝器）、膨脹閥、吸熱盤管（俗稱蒸發器）。不同方式制熱運行費常見的熱泵系統空氣源熱泵系統；水源熱泵系統；1、水源熱泵中央空調系統2、水環熱泵戶式空調系統3、海水水源熱泵系統土壤源熱泵系統；空氣源熱泵空氣源熱泵機組：空氣源熱泵系統通過空氣蓄能獲取低溫熱源，經系統高效整合后成為冷熱源，用來供冷、

3、供暖或供應熱水。空氣源熱泵機組由室外機和室內機兩部分組成，它在冬季作為熱源，提供低溫熱水采暖，在夏季作為冷源，提供冷水給風機盤管制冷。室外機與空氣進行熱交換，通過氟22介質將冷熱傳送到室內機，室內機通過板式換熱器將氟22的冷熱水，由冷熱水在居室內循環，冷熱合一，節省初投資。 廣西桂林位于長江以南地區，冬季氣溫不是很低但濕度較大，而夏季異常炎熱，這就要求空氣源熱泵機組必須有較強的溫度、濕度適應能力。空氣源熱泵機組不但可以夏季制冷、冬季供熱，不用設冷卻塔，避免了因冷卻塔水污染而產生的軍團菌對室內空氣的污染；不單獨占用機房、運行費用低，是節能、環保、安全的中央空調系統。 空氣源熱泵機組使用圖地源熱泵

4、中央空調系統地源熱泵中央空調系統簡介地源熱泵空調系統技術在20世紀40年代就在美國國會大廈使用，于50年代形成第一次高潮。直至20世紀70年代世界石油危機使得人們關注節能時，地源熱泵的推廣才迅速展開。經過50多年的發展，地源熱泵技術在北美和歐洲已非常成熟，在美國，地源系統占整個供暖空調系統的20%，并且地源熱泵銷量正以每年的20%速度遞增。 地源熱泵中央空調系統簡介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有借鑒意義。建設部于2006年推出了地源熱泵系統工程技術規范及財政部 建設部關于可再生能源建筑應用專項資金管理暫行辦法的通知；和廣西住建 廳下發的廣西壯族自治區可再生能源建筑應

5、用管理辦法不但對地源熱泵的設計、施工及驗收進行規范并從政策及資金上給予大力支持。桂林市2011年被列為國家第三批可再生能源建筑應用示范城市，桂林市政府將在建筑領域大力推廣使用可再生能源建筑應用技術，凡屬于全市范圍內新建、改建、擴建的公共建筑或居住建筑以及既有建筑改造項目，均可申報可再生能源建筑應用示范項目，符合申報條件的將獲得專項補助資金。 地源熱泵中央空調系統簡介目前地源熱泵技術的應用已從單一的供暖發展到同時供暖、供冷、供生活熱水。熱源也從地下水發展到江、河、湖、海、城市污水等。地源熱泵系統通過大地（土壤、地下水等）天然資源吸收或釋放能量，再由熱泵機組向建筑物供冷供暖供熱，是一種利用可再生能

6、源的高效節能的新型空調系統，可廣泛應用于商業樓宇、公共建筑、住宅公寓、學校、醫院等建筑物。地源熱泵中央空調系統簡介 和傳統空調相比，地源熱泵的維護成本非常低，無需專人看管，節省占地空間，沒有氨氧化物，二氧化硫和煙塵的排放，沒有污染。根據現有的工程測算，采用地下水式地源熱泵，冷熱源部分系統初期投資為每平方米300400元，與采用冷機組加鍋爐中央空調系的投資大致相同。如果全國每年在2000萬平方米建筑中推廣使用地源熱泵系統供暖空調，則可節約70萬立方米標準煤或億立方米天燃氣，同時減少約470噸氮氧化物和40噸顆粒物的排放。淺層地溫能的利用一般將土壤、地下水和地表水這些溫度低于25的熱能稱之淺層地能

7、。我國淺層地能資源潛力巨大，據專家測算，我國近百米內的土壤每年可采集的低溫能源是我國目前發電裝機容量4108kW的3750倍，而百米內地下水每年可采集的低溫能量也有2108kW。廣西能源自給率僅為1/4，建筑能耗占全社會總耗能將近1/5。桂林市能源資源極為有限，能源供應以外地調入為主。石油和天然氣尚未發現可供開采的工業儲量。電力供應60從南方電網調入，天然氣、原油全部由外地調入，能源問題直接關系到桂林市現代化建設的進程，大力開發利用淺層地溫能可以優化能源結構，緩解能源供應壓力。淺層地溫能的利用淺層地溫能開發利用的重點是建筑用能。建筑能耗在全社會總能消耗中所占比例較大。發達國家建筑能耗占全社會總

8、能耗的35，我國住宅能耗占全國總能耗的37，是能耗大戶，而城市住宅中的供暖制冷又占了絕大部分，如果供暖制冷這部分能源的7080利用淺層地溫能，那么，社會總能耗中10以上可來自可再生能源。目前，我國水電總量只占全國總能量的7，可以預見，在不遠的將來，淺層地溫能用好后，其意義可能會超過水電。地源熱泵中央空調系統簡介地源熱泵中空調系統的熱源來自土壤及各種水源（如地下水、江、河、湖、海水及廢水等）。不論是夏季還是冬季，桂林的的地下水常年穩定在14至16之間，而空氣的溫度夏季高達40左右，冬季可低至4左右。顯然，在桂林地區對地表水提取能量要更加有效 地源熱泵中央空調系統簡介. 但并不是所有的城市都適合采

9、用地源熱泵特別是目前廣泛推廣的地下水源熱泵，一定要以保護水源作為前題，要保證有充足的地下水并完全回灌回地下，才能保證水源熱泵系統的成功使用，而水源熱泵系統成井工藝是該系統成功運行的保證所以一定能要由專業的公司及施工人員負責做好打井、回灌工作。沒有適合可靠的的水源，就不能使用地下水熱泵。地源熱泵中央空調系統的組成及特點地源熱泵概念 地源熱泵技術是一種利用地球表面淺層地熱能資源進行供熱、制冷的高效、節能、環保的空調系統。地源熱泵通過輸送少量的高品味能源-電能實現低溫熱能向高溫熱能的轉移。地熱能在冬季可作為熱泵供熱的熱源;在夏季又可以作為熱泵制冷的冷源。通常熱泵消耗1KW的熱能，主機部分可以得到約4

10、KW的熱量或6KW的冷量。地源熱泵概念地源熱泵系統是成熟的技術，在設計合理的情況下可以可靠、穩定、經濟的運行。地源熱泵的特點是從地 下水中或土壤“取能” ，不 取“水”，在完全保證回灌的條件下不會造成地面沉降；由于循環水在完全封閉的地下管路中流動，對地下環境無任何污染。地源熱泵系統按取能方式不同分為水源熱泵系統和土壤源熱泵系統兩種。采用地源熱泵時，應按國家頒布的供水水文地質勘察規范（GB50027-2001） 、地源熱泵系統工程技術規范 （GB50366-2005）的要求進行水文地質勘察工作，在地下水及地質條件具備時經相關部門審批后方可采用。地源熱泵中央空調系統設計流程圖建筑物空調系統選擇方案

11、工程立項建筑冷、熱負荷設計地源熱泵系統常規空調系統土壤源地下水源地表水水文地質勘察土壤熱響應試驗地表水水質勘察地源熱泵機組設備選型系統集成設計系統集成實施系統調試系統運行淺層地溫勘察（水文地質）地源熱泵系統組成（系統工程）室內用戶系統常規空調（供熱、制冷）系統主機機房系包括水源熱泵主機、循環水泵、水處理、控制系統水源水系統包括抽水井（地下耦合管地埋管）、回灌井、井室、潛水泵等 水源熱泵中央空調系統 水源熱泵中央空調系統示意圖水源熱泵中央空調系統江、河、湖，海？地下水；污水；工業廢水；市水？常溫水源熱泵水源水溫度建議在745 ；水源熱泵中央空調系統常溫水源熱泵可以提供555 之間的空調、工藝用水

12、；水源熱泵系統特點冷、熱一體，一套系統滿足冬夏使用要求；省去鍋爐房、冷卻塔等設備，減少占地面積，無飄水損失，易于運行管理；無污染；COP高；可實現熱回收；水源部分投資大？在很多地方，水的應用受到限制；冬季能夠提供的空調水為低溫熱水？水源熱泵的原理壓縮機、冷凝器、蒸發器、膨脹閥；冬夏季運行工況的調整是通過系統，而不是主機本身，即主機內部蒸發器永遠是蒸發器，冷凝器永遠是冷凝器；解決了兩器功能轉換時，換熱面積不匹配的矛盾；水源熱泵工作原理（冬季）水源熱泵工作原理（夏季）水源熱泵的原理示意圖水源熱泵的原理水源熱泵的COP水源水系統水量充足、水溫適度、水質適宜；1、水源水主要類型；2、取水構筑物；3、輸

13、水管道；4、水處理；水源和水質再生水源；自然水源；溫度（ 745 ） ；含沙量、混濁度（含沙量10萬分之一每立方米） ；酸堿度、硬度、腐蝕性（水質硬度在500700毫克/升以下） ；地表水（江水源熱泵系統 ）江水源熱泵系統可分為兩種類型，即直接式和間接式。直接式是江水經過處理后直接進入熱泵機組的換熱器作為其冷熱源實現供熱、制冷，而間接式系統的江水需經過換熱器進行換熱，江水與熱泵機組沒有直接連通，形成兩個獨立環路。兩種方式各有利弊，應根據具體項目情況來選擇比較合適的系統。 以下將直接式與間接式江水源熱泵系統比較、選擇、設計。無論是直接式系統還是間接式系統,水源具有腐蝕性，系統的關鍵設備、部件須進

14、行耐腐蝕設計。 間接式江水源系統間接式江水源熱泵系統間接式的江水熱泵系統的換熱器常用的主要有兩種類型，一種為殼管式換熱器，一種為板式換熱器。 殼管換熱器污水、軟化水間換熱溫差大，一般為5以上，換熱效率較低，易受水量局限，且造價高，占地面積大，一般不推薦該方式。采用殼管式換熱器的間接式江水源熱泵系統示意圖間接式江水源系統板式換熱器江水、軟化水間換熱溫差一般可低至2左右，換熱效率高，利用溫差為大，換熱溫差愈小所需板片面積越大，會增加換熱器投資，設計為2換熱溫差。采用板式換熱器的間接式江水源熱泵系統示意圖間接式江水源系統間接式系統把江水和熱泵系統分為兩個獨立環路，熱泵空調系統只利用江水源的溫差換熱，

15、不受水質影響，熱泵主機為常規水源熱泵機組，機組效率高，在系統投資方面具有優勢。但在運行維護方面，江水的過濾和換熱環節需增加投入，進行換熱器的定期清洗以保持長期高效換熱效率，整體系統的經濟性高。直接式江水源熱泵系統直接式江水源熱泵系統對熱泵機組的技術要求比較高。由于江水的腐蝕、結垢特性，熱泵機組必須進行非標設計，且在使用季節的切換時需對系統進行徹底的清洗，同時進入熱泵前的江水前端處理中，須設計自清洗過濾系統，需對系統的關鍵設備、部件進行耐腐蝕設計，須設計熱泵換熱器自清洗系統。該系統的初投資費用較高，但系統簡潔，江水利用效率高。直接式江水源熱泵系統示意圖直接式江水源熱泵系統與間接式系統比較將直接式

16、江水源熱泵系統和間接式江水源熱泵系統進行綜合比較，如下所示。分項直接式間接式熱泵機組非標準設計高效，標準化設計水泵能耗低中江水源水溫受限條件小受限條件大江水源水量受限條件小受限條件大江水源水質直接影響熱泵機組，處理精度要求低與熱泵機組無直接接觸處理精度要求較高系統總造價高低系統維護性難易江水源取水構筑物地下水水源熱泵系統地下水源熱泵系統，也就是通常所說的深井回灌式水源熱泵系統。通過建造抽水井群將地下水抽出地下水，通過二次換熱（閉式）或直接（開式）送至水源熱泵機組，經提取熱量或釋放熱量后，由回灌井群灌回地下原地下水中。其優點是：系統簡便易行。綜合造價低，水井占地面積小，可以滿足大面積的建筑物的供

17、暖、供冷空調要求及生活熱水。地下水水源熱泵系統由于地層的隔熱，地下水的溫度不受季節溫度的影響，常年恒溫，對熱的運行很有力,能效比可達供暖1：4，供冷1：6.缺點是：受當地的水文地質條件的制約 ，只有在地下水源豐富、穩定、水質較好，并有較好的回灌地質條件的區域才能采用地下水水源熱泵系統 。 地下水成井技術水源熱泵水源水（地下水）成井構成異井回灌系統雙井抽灌系統按回灌方式的不同分為： 一抽一灌：一口抽水井對應一口回灌井。 一抽多灌：一口抽水井對應兩口或兩口以上回灌井。異井回灌系統示意圖 同井回灌系統 含水層為明顯的分層分布，且含水層之間有很好的隔水層（粘土層）；需水量小的建筑物。同井回灌適宜的地層

18、情況同井回灌的致命缺陷短路 如果地層結構只是在局部（井孔處）分層明顯，其它部位并沒有明顯的分層，即含水層是相通的，同井回灌系統極易“短路”。同井回灌的致命缺陷短路 含水層不分層，地層為單一的砂礫石、卵漂石為主的富水地層，很明顯同井回灌會造成 “短路”。輸水管水源水輸水管道埋地設置；管材選擇；保溫；不保溫；水源熱泵系統輔助設備循環水泵；電子水處理儀；定壓補水裝置；水過濾器；除砂器；換熱器、混水裝置；分、集水器；循環水泵為系統提供動力，（立式泵、臥式泵；離心泵，管道泵）；一般民用建筑水源熱泵系統水泵參數： 流量：30200 t/h； 揚程：0.250.38 MPa；電子水處理儀水中分布最廣的離子有

19、CL-、SO42-、HCO3-等 ；形成高壓靜電場；能夠處理的水質硬度在500700毫克/升以下；對水中離子的束縛力約為10002000m ；定壓補水裝置定壓罐；補水箱；補水泵；補水泵揚程要求高，流量較小；除砂器旋流除沙器對水源水進行旋流，使沙粒與水進行分離集中，沉淀后進行清理；除沙設備整體除沙率可在90%以上（測試條件為粒徑在以上的沙粒）；適用介質溫度不超過100 ；過濾器一般采用Y型過濾器；過濾孔徑為1830目/cm2；反沖洗過濾器分、集水器末端系統劃分不同區域的，可在分、集水器上設置相應的管道系統，便于調節、控制；對系統的循環水起到穩壓、分流的作用；典型的水源熱泵中央空調系統海水源熱泵相

20、通之處-以海水為提取或釋放熱能場所的熱泵空調系統；特點-海洋生物滋生； 海水腐蝕性強； 某些時段溫度過低； 海水冰點低；海水源熱泵青島海洋局1999年資料海水源熱泵青島海洋局1999年資料海水源熱泵夏季：最熱時段水溫在20.426.7 ；冬季：最冷時段水溫在5.48.8 ；夏季十分適宜；冬季可以采用；水源水處理必須重視；海水源熱泵系統圖（一）海水源熱泵系統圖（二）土壤源熱泵以土壤為提取或釋放熱能場所的熱泵空調系統；包括一個土壤耦合地熱交換器；土壤源熱泵系統地下換熱器傳熱面積（管長和直徑）；大地的熱工性能；1、大地和循環水之間的溫差驅動熱傳遞；2、大地的溫度接近全年的地表面平均溫度；3、大地的溫

21、差波動在較深（15米以下）的地方消失，在這里認為土壤是一個恒溫體；不同巖土層換熱量及地埋管占地面積參考數據方式與數值每孔深換熱量（W/m）建筑面積與地埋管占地面積之比土層巖土層巖石層土層巖土層巖石層豎直埋管單U型管3040405050603:14:15:1雙U型管3648486060704:15:16:1不同巖土層換熱量及地埋管占地面積參考數據注：以上數據為地埋管與巖土層換熱前未受熱干擾時的數據，僅為初步設計方案參考。不同的地質構造和具體氣候降水對巖土層含水量及徑流流速都會影響到地下埋管的換熱量，涉及到具體項目均應進行土壤熱物性測試以取得實測數據為設計依據。地埋管換熱器方案設計 地源熱泵中采用

22、的地下埋管換熱器與其它工程中通常用的換熱器不同，它不是兩種流體之間的換熱，而是埋管中的流體與巖土層的換熱。由于地下埋管換熱器換熱效果受巖土熱物性、土壤凍融及地下水滲流的影響等，對地質長期保持影響較大，使得不同地區，甚至同一地區不同區域土壤的換熱特性差別很大，所以地下埋管換熱器設計計算是土壤源熱泵系統設計、保證土壤源熱泵系統正常運行的前提。為保證地下埋管換熱器設計符合建筑物需要，滿足使用要求，設計前應對現場巖土體熱物性進行測定，根據實測數據和建筑物全年動態負荷、巖土體溫度變化、地埋管及傳熱介質特性等進行設計計算。其埋管和盤管的形式、規格、長度，應按冷熱負荷、土地面積、土壤結構、土壤或水體溫度變化

23、規律和因素確定。 土壤源熱泵換熱器豎直U型對于豎直單U型地埋管，單位孔深的換熱量可按3060 W/m估算。雙U型地埋管在此基礎上增大15%左右。每米孔深換熱量與地下水位的高低和巖土層的含量水多少等因素有關。如地下水較高或巖土層含水量較大，可適當增大每米孔深換熱。同樣建筑面積與地埋管面積之比也與鉆孔、濃度地埋管間距和單位建筑面積負荷密切相關。土壤源熱泵換熱器對于最大吸熱量和最大釋熱量相差不大的工程，應分別計算供熱與供冷工況下地埋管的長度，取其大值確定地埋管長度；當兩者相差較大時，可通過技術經濟比較，采用增加冷卻塔輔助散熱或增加燃氣（油）、電鍋爐輔助供熱的方式。土壤源熱泵換熱器換熱量的重要性單位孔

24、深換熱量是地下換熱器設計中最重要的數據，它是確定熱泵機組參數、選擇循環泵流量與揚程、計算地埋管數量和尺寸等的依據。單位孔深換熱量估算偏大，必然導致埋管量偏小、循環液進出口溫度難已達到熱泵機組的要求。結果導致熱泵機組實際的制熱量、制冷量遠低于其額定值，使系統達不到設計要求。反之，單位孔深換熱量估算偏小，埋管量將大增加，使工程的初投資增大。根據北京巖土層與地下水分布情況，在地埋管總量一定時，鉆孔的深度一般為60120m.兩個孔之間的距離一般在45m，管間距離過小會影響換熱器的效能。土壤換熱測試用一個深度為100m、埋管形式為雙U的土壤換熱器進行測試。該測試簡單模擬地源熱泵空調系統夏季制冷的運行模式

25、，具體測試原理如下：將儀器的水路循環部分與所要測試換熱孔內的HDPE管路相連接，形成閉式環路，通過儀器內的微型循環水泵驅動環路內的液體不斷循環，同時儀器內的加熱器不斷加熱環路中的液體。該閉式環路內的液體不斷循環，加熱器所產生的熱量就不斷通過換熱孔內的換熱管釋放到地下。在閉式環路內的液體循環的過程中，將進/出儀器的溫度、流量和加熱器的加熱功率進行采集記錄，來進行分析計算土壤的熱物性參數。土壤換熱測試原理圖土壤源熱泵換熱器土壤計算參考溫度：1015 ；換熱器中熱媒介質溫度：035 ；換熱器中熱媒介質：水，乙二醇水溶液；換熱器盤管材質：PB（聚丁烯），PPR（無規共聚聚丙烯） ；換熱器盤管的管徑：2

26、0 40mm；土壤源熱泵換熱器水平式土壤熱交換器所需地表面積（m2/USRT）：垂直式土壤熱交換器所需地表面積（m2/USRT）：638（豎井深度50150m）每管溝雙管186325每管溝四管130223每管溝六管130223土壤源熱泵換熱器以普通辦公樓為例，單位建筑面積冷負荷取150w；水平布置換熱器系統為滿足1平米建筑物的空調需要，我們需要613平米的地表換熱面積！垂直布置換熱器系統為滿足1平米建筑物的空調需要，我們需要平米的地表換熱面積！地埋管方式 根據布置形式的不同，地下埋管可分為水平埋管和豎直埋管。水平埋管特點是在軟土地區造價較低，但傳熱條件受到外界氣候一定的影響，且占地面積大。豎直

27、埋管采用在地上向地下鉆孔，然后在孔中插入U型管構成一個地下換熱器。一個轉孔中可設置一組或兩組U型管。為保證不發生換熱短路，鉆孔間距應通過計算確定。巖土層吸、釋熱量平衡時宜取小值；反之，宜取大值。水平式熱交換器垂直式熱交換器土壤源換熱器是土壤源熱泵系統的核心和關鍵，其施工質量和所用材料的好壞將直接關系到整個系統能否安全可靠地運行。而且工程完全地地下，屬隱蔽工程，工程一旦完成，其將不可修復。暖通空調工程技術經驗實踐、觀察方法總結、思考 典型工程實列空軍豐臺招待所北京市第一個商用水源熱泵項目項目名稱：空軍豐臺招待所水源熱泵工程項目。項目地點：北京市豐臺區七里莊路22號。項目規模：該項目是空政系統一所集住宅、會議、餐飲和娛樂于一體的綜合性建筑，總空調面積約萬平米，24小時提供生活衛生熱水。該項目是北京市第一個大型商用水源熱泵項目，改工程于2000年11月竣工，系統至今運行良好，收到了很好的社會效益，為治理首都大氣污染作出了貢獻，也為水源熱泵系統的利用開創了美好前景。典型工程 空軍豐臺招待所水源熱泵項目示意圖北京現運行最大的地源熱泵項目石油管理干部學院石油管理干部學院地源熱泵系統工程為北京大型地源熱泵項目，該項目總建筑面積5萬平米，全部用地源熱泵實現冬季供暖、夏季制冷。整個工程鉆鑿換熱孔400余眼，孔深150米。地下換熱管材由國內成熟的生產廠