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知識丨地源熱泵大解密

地源熱泵一機多用,節約成本。熱泵系統可供暖和製冷,還可供應生活熱水,一機多用,非常便利。今天就來講講它的原理與組成。

地源熱泵(Ground-Source Heat Pumps,GSHP)包括:地埋管地源熱泵(Ground-Coupled Heat Pumps,GCHP)、地表水源熱泵(Surface Water Heat Pumps,SWHP)、地下水源熱泵(Ground water Heat Pumps,GWHP)。

01

地源熱泵的分類

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地埋管地源熱泵

地埋管地源熱泵系統利用土壤作為熱源/熱匯,它由熱泵機組與一組埋於地下的埋地換熱器構成,埋地換熱器通常為高密度聚乙烯管或聚丁烯管,透過迴圈流體(水或防凍液)在封閉地下埋管中的流動,實現系統與大地之間的換熱。

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圖:地埋管地源熱泵工作原理(冬季供熱)

地表水源熱泵

地表水源熱泵是指利用地球表面淡水和海水的地源熱泵系統,根據所利用水源的不同,地表水源熱泵可分為淡水源熱泵和海水源熱泵。

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圖:地表水源熱泵工作原理

根據地表水迴圈環路的結構形式將地表水源熱泵分為開式和閉式兩種形式。開式系統初投資較低,適合於規模較大的系統,如區域供冷供熱系統。閉式系統將換熱盤管放置在地表水體中,透過盤管內的迴圈介質與地表水進行換熱,閉式系統換熱盤管的材料多采用聚乙烯管,實際上這種閉式系統與地埋管地源熱泵系統類似。

地下水源熱泵

地下水源熱泵系統從水井抽取的地下水,經過換熱後透過回灌井把地下水回灌到原來的地下含水層。

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圖:地下水源熱泵工作原理

02

工作原理

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製冷模式

在製冷狀態下,地源熱泵機組內的壓縮機對冷媒做功,使其進行汽-液轉化的迴圈。透過蒸發器內冷媒的蒸發將由風機盤管迴圈所攜帶的熱量吸收至冷媒中,在冷媒迴圈同時再透過冷凝器內冷媒的冷凝,由水路迴圈將冷媒所攜帶的熱量吸收,最終由水路迴圈轉移至地表水、地下水或土壤裡。在室內熱量不斷轉移至地下的過程中,透過風機盤管,以13℃以下的冷風的形式為房間供冷。

供暖模式

在供暖狀態下,壓縮機對冷媒做功,並透過換向閥將冷媒流動方向換向。由地下的水路迴圈吸收地表水、地下水或土壤裡的熱量,透過冷凝器內冷媒的蒸發,將水路迴圈中的熱量吸收至冷媒中,在冷媒迴圈的同時再透過蒸發器內冷媒的冷凝,由風機盤管迴圈將冷媒所攜帶的熱量吸收。在地下的熱量不斷轉移至室內的過程中,以35℃以上熱風的形式向室內供暖。

03

地源熱泵組成

地源熱泵機組的組成

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熱泵與製冷的原理和系統裝置組成及功能是一樣的,對蒸氣壓縮式熱泵(製冷)系統主要由壓縮機、蒸發器、冷凝器和節流閥組成:

壓縮機:起著壓縮和輸送迴圈工質從低溫低壓處到高溫高壓處的作用,是熱泵(製冷)系統的心臟;

蒸發器:是輸出冷量的裝置,它的作用是使經節流閥流入的製冷劑液體蒸發,以吸收被冷卻物體的熱量,達到製冷的目的;

冷凝器:是輸出熱量的裝置,從蒸發器中吸收的熱量連同壓縮機消耗功所轉化的熱量在冷凝器中被冷卻介質帶走,達到制熱的目的;膨脹閥或節流閥:對迴圈工質起到節流降壓作用,並調節進入蒸發器的迴圈工質流量。根據熱力學第二定律,壓縮機所消耗的功(電能)起到補償作用,使迴圈工質不斷地從低溫環境中吸熱,並向高溫環境放熱,周而往復地進行迴圈。

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地源熱泵系統組成

地源熱泵系統主要分三部分(如下圖):室外地能換熱系統、地源熱泵機組和室內採暖空調末端系統。其中地源熱泵機主要有兩種形式:水—水式或水—空氣式。三個系統之間靠水或空氣換熱介質進行熱量的傳遞,地源熱泵與地能之間換熱介質為水,與建築物採暖空調末端換熱介質可以是水或空氣。

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04

別墅使用地源熱泵的好處

一套房子,裝幾臺空調,再買一臺熱水器,不如安裝一套地源熱泵中央空調機組,“一機三用”,可實現製冷、採暖和全年供應生活熱水,不用氣、不用油、安全、環保,執行費用是常規中央空調的60~65%,節能40%,舒適度更好。相對於其他的供暖製冷的裝置,地源熱泵中央空調在別墅中有著無可比擬的優勢。

地能或地表淺層地熱資源的溫度一年四季相對穩定,冬季比環境空氣溫度高,夏季比環境空氣溫度低,是很好的熱泵熱源和空調冷源,這種溫度特性使得地源熱泵比傳統空調系統執行效率要高40%,因此要節能和節省執行費用40%左右。

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在同等條件下,採用地源熱泵系統的建築物能夠減少維護費用。地源熱泵非常耐用,它的機械運動部件非常少,透過前面的分解大家可以發現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,其地下部分可保證50年,地上部分可保證30年,因此地源熱泵是免維護空調,節省了維護費用。

別墅使用採用先進的智慧化控制技術系統,實行自動控制,最佳經濟執行,全天無人看守,使用非常方便。如果您想進一步瞭解,可以新增設計師微信哦。