地源热泵(GSHP, Ground Source Heat Pump)系统是21世纪能源利用的最优方式之一。国家规范《地源热泵系统工程技术规范》(GB50366-2009)第2.0.1条对地源热泵的定义为:以岩土体、地下水或地表水为低温热源,由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。根据地热能交换系统形式的不同,地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。



      热泵实质上是一种热量提升装置,它本身消耗一部分能量,把热量从低温环境介质中贮存的能量加以挖掘,提高温度进行利用。


      地源热泵是热泵的一种,它利用水与地能(地下水、土壤或地表水)进行冷热交换来作为热泵的冷热源,冬季把地能中的热量“取”出来,供给室内采暖,此时地能为“热源”;夏季把室内热量取出来,释放到地下水、土壤或地表水中,此时地能为“冷源”。






      地源热泵系统主要分三部分:室外地能换热系统(实现地能采集)、地源热泵机组(实现地能品位提升)和室内采暖空调末端系统(实现地能利用)。

      上图说明了地源热泵系统实现地能利用的具体流程,不同类型的地源热泵系统在此方面基本相同。地能利用过程同样反映出地源热泵的系统构成,不同的地能利用方式直接决定了地源热泵的系统构成方式,其主要区别在于地能采集方式。



     地源热泵是一种利用浅层地热能源(也称地能,包括地下水、土壤或地表水等的能量)的既可供热又可制冷的高效节能系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源(如电能),实现由低品位热能向高品位热能转移。垂直埋管通常安装在地下50-150 米深处,一组或多组管与热泵机组相连,封闭的塑料管内的防冻液将热能传送给热泵,然后由热泵转化为建筑物所需的暖气和热水。



     水源热泵是利用地球水所储藏的太阳能资源作为冷、热源,进行转换的空调技术。 水源热泵可分为地源热泵和水环热泵。地源热泵包括地下水热泵、地表水(江、河、湖、海)热泵、土壤源热泵;利用自来水的水源热泵习惯上被称为水环热泵。水源热泵系统可供暖、空调,还可供生活热水,一机多用,一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。



     污水源热泵,主要是以城市污水作为提取和储存能量的冷热源,借助热泵机组系统内部制冷剂的物态循环变化,消耗少量的电能,从而达到制冷制暖效果的一种创新技术。污水经过换热设备后留下冷量或热量返回污水干渠,污水与其他设备或系统不接触,污水密闭循环,不污染环境与其他设备或水系统。



     


      地埋管地源热泵系统也称土壤源热泵系统或土壤热交换地源热泵系统,包括一个土壤热交换器,它或是水平地安装在地沟中,或是以U形管状垂直安装在竖井之中,通过中间介质(水或者是加入防冻剂的水)作为热载体,使中间介质在土壤热交换器的封闭环路中循环流动,从而实现与大地土壤进行热交换的目的。

     


      地下水地源热泵系统利用抽水井和回灌井,采用地下水作为低品位热源,以浅层含水层作为其储能场所,将地下水直接供应到每台热泵机组,然后回灌到地下,适合于地下水资源丰富,并且当地资源管理部门允许开采利用地下水的场合。

     


     地表水地源热泵系统一般采用湖水、河水、海水、生活污水及工业废水等地表水作为冷热源,分为开式系统和闭式系统两种型式,闭式系统是用在水面以下的高密度聚乙烯管组成的地下水热交换器取代土壤型热交换器,常用在相对滞留的水库或湖体等水体,开式系统则常用于江河等换热盘管无法在水体中固定的流动水体。

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