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熱源
地源熱泵已成功利用地下水、江河湖水、水庫水、海水、城市中水、工業尾水、坑道水等各類水資源以及土壤源作為地源熱泵的冷、熱源。
組成部分
地源熱泵供暖空調系統主要分三部分:室外地源換熱系統、地源熱泵主機系統和室內末端系統。
主要特點
(1)地源熱泵技術屬可再生能源利用技術。由于地源熱泵是利用了地球表面淺層地熱資源(通常小于400米深)作為冷熱源,進行能量轉換的供暖空調系統。地表淺層地熱資源可以稱之為地能,是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太陽能、地熱能而蘊藏的低溫位熱能。地表淺層是一個巨大的太陽能集熱器,收集了47%的太陽能量,比人類每年利用能量的500倍還多。它不受地域、資源等限制,真正是量大面廣、無處不在。這種儲存于地表淺層近乎無限的可再生能源,使得地能也成為清潔的可再生能源一種形式。
(2)地源熱泵屬經濟有效的節能技術。其地源熱泵的COP值達到了4以上,也就是說消耗1KWh的能量,用戶可得到4KWh以上的熱量或冷量。
(3)地源熱泵環境效益顯著。其裝置的運行沒有任何污染,可以建造在居民區內,沒有燃燒,沒有排煙,也沒有廢棄物,不需要堆放燃料廢物的場地,且不用遠距離輸送熱量。
(4)地源熱泵一機多用,應用范圍廣。地源熱泵系統可供暖、空調,還可供生活熱水,一機多用,一套系統可以替換原來的鍋爐加空調的兩套裝置或系統;可應用于賓館、商場、辦公樓、學校等建筑,更適合于別墅住宅的采暖。
(5)地源熱泵空調系統維護費用低。地源熱泵的機械運動部件非常少,所有的部件不是埋在地下便是安裝在室內,從而避免了室外的惡劣氣候,機組緊湊、節省空間;自動控制程度高,可無人值守。
由以上的特點可以看出,地源熱泵技術以后可得到廣泛的應用。
然而,地源熱泵要實現制冷制熱,則需要給它提供動力來輸送制冷制熱管道中的循環水,傳統機房可提供動力,但施工起來比較復雜,難度高,周期長,采購的材料種類多,需庫存,漏水隱患大等等問題,針對這些問題,市場上開發了一款新型的動力輸配系統設備-----節能空調機房。此機房系統是將傳統機房中的所有部件進行集成模塊化,實行一體化安裝的模式。不僅在施工難度上大大降低了,而且無需庫存,漏水隱患大大降低了,還能與主機進行無限聯動等等,由此可以看出,節能空調機房實為一款為暖通行業提供一整套的解決方案。
總而言之,節能空調機房、水力平衡分配器、多功能水箱與地源熱泵的結合為整個暖通系統增加亮點,同時在安裝上便捷了很多。施工時間、采購周期都大大縮短了,人工成本也將低了等等。由此可見節能空調機房與地源熱泵的配合是未來暖通行業必然的發展趨勢。
形式
水源/地源熱泵有開式和閉式兩種。
開式系統:是直接利用水源進行熱量傳遞的熱泵系統。該系統需配備防砂堵,防結垢、水質凈化等裝置。
閉式系統:
是在深埋于地下的封閉塑料管內,注入防凍液,通過換熱器與水或土壤交換能量的封閉系統。閉式系統不受地下水位、水質等因素影響。
1、垂直埋管--深層土壤
垂直埋管可獲取地下深層土壤的熱量。垂直埋管通常安裝在地下50-150米深處,一組或多組管與熱泵機組相連,封閉的塑料管內的防凍液(塑料管中是水,水中的防凍液根據當地氣候條件決定加多少)將熱能傳送給熱泵,然后由熱泵轉化為建筑物所需的暖氣和熱水。垂直埋管是地源熱泵系統的主要方式,得到各個國家的政府部門大力支持。
2、水平埋管--大地表層 在地下2米深處水平放置塑料管,塑料管內注滿防凍的液體,并與熱泵相連。水平埋管占地面積大,土方開挖量大,而且地下換熱器受地表氣候變化的影響。
3、地表水
江、河、湖、海的水以及深井水統稱地表水。地源熱泵可以從地表水中提取熱量或冷量,達到制熱或制冷的目的。利用地表水的熱泵系統造價低,運行效率高,但受地理位置(如江河湖海)和國家政策(如取深井水)的限制。
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可再生性
地源熱泵是一種利用土壤所儲藏的太陽能資源作為冷熱源,進行能量轉換的供暖制冷空調系統,地源熱泵利用的是清潔的可再生能源的一種技術。地表土壤和水體是一個巨大的太陽能集熱器,收集了47%的太陽輻射能量,比人類每年利用的500倍還多(地下的水體是通過土壤間接的接受太陽輻射能量);它又是一個巨大的動態能量平衡系統,地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發散相對的平衡,地源熱泵技術的成功使得利用儲存于其中的近乎無限的太陽能或地能成為現實。如果實行冬夏連用,地源熱泵的系統將具有更高的穩定性,能是夠實現理論上的可再生。
高效節能
地源熱泵機組利用土壤或水體溫度冬季為12-22℃,溫度比環境空氣溫度
高,熱泵循環的蒸發溫度提高,能效比也提高;土壤或水體溫度夏季為18-32℃,溫度比環境空氣溫度低,制冷系統冷凝溫度降低,使得冷卻效果好于風冷式和冷卻塔式,機組效率大大提高,可以節約30--40%的供熱制冷空調的運行費用,1KW的電能可以得到4KW以上的熱量或5KW以上冷量。
與鍋爐(電、燃料)供熱系統相比,鍋爐供熱只能將90%以上的電能或70~90%的燃料內能為熱量,供用戶使用,因此地源熱泵要比電鍋爐加熱節省三分之二以上的電能,比燃料鍋爐節省約二分之一的能量;由于地源熱泵的熱源溫度全年較為穩定,一般為10~25℃,其制冷、制熱系數可達3.5~4.4,與傳統的空氣源熱泵相比,要高出40%左右,其運行費用為普
通*空調的50~60%。因此,近十幾年來,地源熱泵空調系統在北美如美國、加拿大及中、北歐如瑞士、瑞典等國家取得了較快的發展,中國的地源熱泵市場也日趨活躍,可以預計,該項技術將會成為21世紀zui有效的供熱和供冷空調技術。
優點
環境和經濟效益顯著
地源熱泵機組運行時,不消耗水也不污染水,不需要鍋爐,不需要冷卻塔,也不需要堆放燃料廢物的場地,環保效益顯著。地源熱泵機組的電力消耗,與空氣源熱泵相比也可以減少40%以上;與電供暖相比可以減少70%以上,它的制熱系統比燃氣鍋爐的效率平均提高近50%,比燃氣鍋爐的效率高出了75%。
一機多用,應用廣泛
地源熱泵系統可供暖、空調制冷,還可提供生活熱水,一機多用,一套系統可以替換原來的鍋爐加空調的兩套裝置或系統,特別是對于同時有供熱和供冷要求的建筑物。地源熱泵有著明顯的優點。不僅節省了大量的能量,而且用一套設備可以同時滿足供熱、供冷、供生活用水的要求,減少了設備的初投資,地源熱泵可應用于賓館、居住小區、公寓、廠房、商場、辦公樓、學校等建筑,小型的地源熱泵更適合于別墅住宅的采暖、空調。
維護費用低并可無人值守
地源熱泵系統運動部件要比常規系統少,因而減少維護,其系統不是埋在地下就是安裝在室內,不暴露在風雨中,機組緊湊、節省空間,也可免遭損壞,更加可靠,延長壽命。自動控制程度高,可無人值守、遠程管理,無需雇傭人員看管。
污染小
地源熱泵的污染物排放,與空氣源熱泵相比,相當于減少38%以上,與電供暖相比,相當于減少70%以上,真正的實現了節能減排節能減排是減少能源浪費和降低廢氣排放更多。
維護簡單
地源熱泵系統運動部件要比常規系統少,因而減少維護,系統安裝在室內,不暴露在風雨中,也可免遭損壞,更加可靠,延長壽命。
壽命長
地源熱泵的地下埋管選用聚乙烯和聚丙烯塑料管,壽命可達50年,要比普通空調高35年使用壽命。
維持生態環境平衡
地源熱泵夏天把室內的熱量排到地下,冬天把地下的熱量取出來供室內使用,相對來說,向環境排放更少的能量,維持生態環境的平衡。
節省空間
沒有冷卻塔、鍋爐房和其它設備,省去了鍋爐房,冷卻塔占用的寶貴面積,產生附加經濟效益,并改善了環境外部形象。
地源熱泵系統的能量來源于自然能源。它不向外界排放任何廢氣、廢水、廢渣、是一種理想的“綠色空調”。被認為是目前可使用的對環境zui友好和zui有效的供熱、供冷系統。該系統無論嚴寒地區或熱帶地區均可應用。可廣闊應用在辦公樓、賓館、學校、宿舍、醫院、飯店、商場、別墅、住宅等領域。
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