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论地源热泵的特点与应用

【论文关键词】：地源热泵;空调;制冷;制热

【论文摘要】：针对目前空调系统的流行趋势，结合地源热泵系统在实际中的应
用，详细阐述了地源热泵系统的性能特点、工作原理等。

地源热泵是一个广义的术语，它包括了使用土壤、地下水和地表水作为热源和冷
源的系统。它利用土壤温度相对稳定的特点，依靠少量的电力驱动压缩机，通过深埋
土壤的闭环管线系统进展热交换，夏天向地下释放热量，冬天从地下吸收热量，从而
实现制冷或供热的要求，具有传统空调系统无法比较的节能、高效、环保等优点。地
源热泵越来越被人们认同。

一、地源热泵系统的特点

1.节能、高效性

地源热泵系统在提供100单位能量的时候，70%的能量来源于土壤，30%的能量来
自电力，电能的消耗主要用于压缩机的做功和使空调系统运行，即将土壤中的热量搬
运至室内。它要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之一以
上的能量；由于土壤的温度全年较为稳定，一般为10℃-20℃之间，其制冷、制热系
数可达3.5-4.7，与传统的空气源热泵相比，能效要高出40%以上。

2.环保无污染

地源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40％以上，与电供暖相
比，相当于减少70％以上，假如结合其它节能措施节能减排会更明显。虽然也采用制
冷剂，但比常规空调装置减少25％的充灌量；属自含式系统，即该装置能在工厂车间
内事先整装密封好，因此，制冷剂泄漏机率大为减少。该装置的运行没有任何污染，
可以建造在居民区内。

3.属可再生能源利用技术

地源热泵是利用了地球外表浅层地热资源〔通常小于400米深〕作为冷热源，进
展能量转换的供暖空调系统。地表浅层是一个宏大的太阳能集热器，搜集了47％的太
阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制，真正是量大
面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地能也成为清洁
的可再生能源一种形式。

4.低运行费用

土-气型地源热泵系统的高效节能特点，决定了它的低运行费用，比其他各种采暖
和制冷设备节能30%-70%。使用寿命25年以上，折旧费和维修费也都大大低于传统空
调。

5.应用灵敏、平安可靠、用处广泛

灵敏性强，可用于新建工程或扩建、改建工程，可逐步分期施工，热泵机组可灵
敏地安置在任何地方，节约空间。无储煤、储油罐等卫生及平安隐患。从严寒地区至
热带地区均适用。可为各类建筑物提供冷暖两用空调系统，同时提供生活热水。

二、热泵工作原理

1.制冷原理

在制冷状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，使其进展汽-液转化的循
环。通过冷媒/空气热交换器内冷媒的蒸发将室内空气循环所携带的热量吸收至冷媒
中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/水热交换器内冷媒的冷凝，由水路循环将冷媒所携
带的热量吸收，最终由水路循环转移至地下水或土壤里。在室内热量不断转移至地下
的过程中，通过冷媒-空气热交换器，以13℃以下的冷风的形式向室内供冷。

2.制热原理

在制热状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，并通过四通阀将冷媒流动
方向换向。由地下的水路循环吸收地下水或土壤里的热量，通过冷媒/水热交换器内冷
媒的蒸发，将水路循环中的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/空气热
交换器内冷媒的冷凝，由空气循环将冷媒所携带的热量吸收。在地下的热量不断转移
至室内的过程中，以35℃以上热风的形式向室内供暖。

三、地源热泵系统工作原理
地源热泵是一种以土壤/地下水作为低温热源的热泵空调技术，其原理是依靠少量
的电力驱动压缩机完成制冷循环，利用土壤温度相对稳定〔不受外界气候变化的影
响〕的特点，通过深埋土壤的闭环管线系统进展热交换，夏天向地下释放热量，冬天
从地下吸收热量，从而实现制冷或供热的要求，由于系统采取了特殊的换热方式，使
之具有传统空调系统无法比较的高效节能优点。

地热能是一种无限的资源。许多在市郊的家庭或者其它建筑物周围就是一个宏大
的低温地热能量的蓄水池，这种资源被太阳、地球重新补充。与普通的系统相比，
地热的技术能使你每月的费用节约30%到60%。地热是你能购置的最平安，最清洁，最
可靠的空调系统。

根本的地热资源主要有以下四种：

1.建筑物周围有充足的可以利用的场地时，可以考虑用程度环路。把管线布置在
沟中，可根据场地长度在30到120米之间。

2.建筑物周围场地面积受限制时，垂直的回路是理想的选择。可利用钻井设备钻
成深度为22到90米的深孔，然后将管线垂直布置。

3.建筑物附近有一定深度的池塘、湖泊或海洋时，施工费用和运行费用会非常经
济。管线简单地布置在池塘或者湖的底部。

4.敞开的回路系统是用地下水作为一种直接能源。在理想状况下，应用敞开的回
路是最经济的地