土壤源热泵经济性分析
地源热泵的工作原理及技术经济性分析
地源热泵的工作原理及技术经济性分析摘要:地源热泵是一种利用地下浅层地热资源(也称地能,包括地下水、土壤或地表水等)的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。
地源热泵通过输入少量的高品位能源(如电能),实现低温位热能向高温位转移。
本文主要介绍了地源热泵国内外发展近况、特点、工作原理与分类、应用方式、技术经济性等。
关键词:地源热泵可再生能源冷凝器蒸发器一、什么是地源热泵地源热泵是一种利用地下浅层地热资源(也称地能,包括地下水、土壤或地表水等)的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。
地源热泵通过输入少量的高品位能源(如电能),实现低温位热能向高温位转移。
地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源,即在冬季,把地能中的热量“取”出来,提高温度后,供给室内采暖;夏季,把室内的热量取出来,释放到地能中去。
热泵机组的能量流动是利用其所消耗的能量(如电能)将吸取的全部热能(即电能+吸收的热能)一起排输至高温热源。
而其所耗能量的作用是使制冷剂氟里昂压缩至高温高压状态,从而达到吸收低温热源中热能的作用通常地源热泵消耗1kW的能量,用户可以得到5kW以上的热量或4kW以上冷量,所以我们将其称为节能型空调系统。
与锅炉(电、燃料)供热系统相比,锅炉供热只能将90%以上的电能或70~90%的燃料内能为热量,供用户使用,因此地源热泵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;由于地源热泵的热源温度全年较为稳定,一般为10~25℃,其制冷、制热系数可达3.5~4.4,与传统的空气源热泵相比,要高出40%左右,其运行费用为普通中央空调的50~60% 。
因此,近十几年来,尤其是近五年来,地源热泵空调系统在北美如美国、加拿大及法国、瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展,中国的地源热泵市场也日趋活跃,可以预计,该项技术将会成为21世纪最有效的供热和供冷空调技术。
二、地源热泵国内外发展近况地源热泵的历史可以追朔到1912年瑞士的一个专利,欧洲第一台热泵机组是在1938年间制造的。
三、地源热泵技术的经济分析.doc
三、地源热泵技术的经济分析（一）、地源热泵的特点1、技术性：高效节能全年土壤温度（5m以下一般是16-24 ℃）相对稳定，夏季土壤中的温度低于对应气候条件下空气温度，冬季土壤温度高于空气温度，理论上讲，降低夏季冷凝温度和冬季提高蒸发温度都可提高循环效率，达到节能的效果，土壤对地面空气温度波动有衰减和延迟，在耗电量相同的条件下，分别提高夏季供冷量或冬季的供热量，能效比EER:3.9-6,即夏季投入1KW电能可得3.9-6KW热能,性能系数COP=2.65-5即冬季投入1KW电能，可得到3.0-5KW左右的热能；并且地埋管热交换器不需要除霜，减少了结霜和除霜的能耗，没有空气源热泵除霜时吹冷风感.2、技术性：性能稳定地下温度稳定：地下的平均温度基本稳定在16度到22度之间，不受室外环境空气变化温度影响—主机制冷热稳定，不会出现空气源热泵越是在需要空调的情况下越不好—如冬天温度越低越需要，这时候制热效果越差；夏天高温时候越需要制冷，制冷效果越差;夏季冷凝温度升高1℃或冬季蒸发温度下降1℃电耗约增加1-1.5%;空气源热泵标准状况：制冷：35℃DB,制热：7℃DB，6℃WB ，铜管长：5米；当室外温度0℃只有标况85%左右；-5℃：标况65%或开始采用辅助电加热；-10℃：标况50%,此时多数热泵已经停机采用辅助电加热；室外温度40℃,只有标况的85-90%.3、能耗低、初投资低、投资回报高地源热泵系统作为楼宇空调系统，其运行费用可大大降低。
用地源热泵系统供暖或制冷时，根据不同的地域、气候、资源、环境，运行费用可比传统中央空调系统降低25%-50%；可供暖、空调，还可在春夏秋采用热回收免费供生活热水做到冷暖热水三合为一；一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统，减少设备初投资；地源热泵系统初投资增量回收期约2.5-8年不等。
4、可再生能源利用技术地表土壤和水体，收集了47%的太阳辐射能量，比人类每年利用能量的500倍还多。
土壤源热泵系统的应用与经济性分析
沈 阳 建 筑 大 学 学 报 （社 会 科 学 版 ）
Ｊｕ ａ ｆ ｈ ｎ ａ ｇＪａｚ ｕＵｎｖｒｉ Ｓ ｃａ ｃｅ ｃ ） ｏ ｒｌ ｏ ｅ ｙ ｎ ｉｎｈ ｉｅｓｔ ｏ ｉｌ ｉｎ ｅ ｎ Ｓ ｙ（ Ｓ
Ｊｎ ａ．
２ １ ０ １
第 １ 卷第 １ ３ 期
用较 大 约 为 ６ ．％。土壤 源 热 泵 系统初 投 资 回收 期 短 ， 济 可 行 性好 。 ７９ 经 关键词 ： 土壤 源热 泵 ； 直 埋 管 ； 垂 工程 实例 ； 济分 析 经
中 图分 类 号 ： Ｕ ３ Ｔ ８ 文 献标 志码 ： Ａ
土壤 是一 个 巨大 的蓄 热体 ， 离地 表 面 以下 距 ５ｍ 土壤 温 度 基 本不 受 地 面温 度 波 动 的影 响保
沈 阳 建筑 大 学 学 报 （ 会科 学 版 ） 社
第 １ 卷 ３
为 ３ ５ｋ ５ Ｗ。空调 夏季 运行 时间 为 ６～８月 份 ； 冬 季运行 时间为 １ 月 ～次年 ３月 。该 宾馆 位 于辽 １
波动 范 围大 ； 平埋 管 系统 占地 面积 大 ， 要有 水 需 足够 的 占地面积 ； 开挖 费用 小 ， 程造价 低 。 工 （） ２ 竖直埋 管 ： 管深 ； 埋 不易 受土壤 表面 温度 波动 的影 响 ； 占地 面 积 小 ； 热 量 大 ； 程 造 价 换 工 高 。竖直 埋 管可分 为单 ｕ型 管形式 与双 ｕ 型管 形 式 。 ｕ 型管换 热量 大于单 ｕ型管 换热量 ， 双 所
摘 要 ： 绍 了土壤 源 热 泵 的 工作 原 理 ， 据 工程 周 围的 环 境 ， 质 条 件 ， 抚 顺 市 某垂 介 根 地 对 直 埋 管 式 地 源 热 泵 系统 工程 的 实例 进 行 了分 析 。并 将 垂 直 埋 管 式地 源 热 泵 空调 系统 与 燃 油锅 炉 ＋冷 水 机 组 空 调 系统进 行 了经 济 分析 比较 。 结 果表 明 ， 土壤 源 热 泵 系统 初 投 资 高
地源热泵中央空调系统设计及经济性分析
地源热泵中央空调系统设计及经济性分析随着全球能源短缺的日益加剧，环保节能的理念逐渐深入人心。
地源热泵中央空调系统作为新型节能、环保的空调系统，受到了越来越多人的关注。
本文将介绍地源热泵中央空调系统的设计及经济性分析。
地源热泵中央空调系统主要由地源热泵系统和中央空调系统两部分组成。
其中地源热泵系统主要包含换热器、管路、水泵、水箱等组件，用于将地底下的稳定温度传递到室内，并将室内的热量传递到地下。
中央空调系统主要包含空气处理机组、冷凝机组、风管、空调末端等组件，用于实现冷热空气的循环、处理和输送。
1.地源热泵系统设计地源热泵系统的设计需要根据使用需求、环境因素等进行考虑。
一般来说，地源热泵系统有水源、地埋和垂直地埋三种形式。
在设计地源热泵系统时，需要根据使用场所的不同，选择不同的换热器类型和规格。
同时，水泵、水箱等附件的选购也需要根据实际需求进行。
2.中央空调系统设计中央空调系统的设计需要考虑空间布局、风量、静压等要素。
在选择空气处理机组、冷凝机组等设备时，需要根据使用场所的大小、人员密度等因素进行选购。
同时，风管的布局、制作也需要根据实际需求进行设计。
二、经济性分析地源热泵中央空调系统的建设和运行成本比传统空调系统略高，但长期来看，其经济性和环保性更优。
1.建设成本地源热泵中央空调系统的建设成本比传统空调系统略高，主要是因为需要购置地源热泵设备和地下管路等附件。
但随着技术的发展，相关设备的价格正在逐渐下降，建设成本也在逐步降低。
2.运行成本地源热泵中央空调系统的运行成本要比传统空调系统低，主要体现在以下几个方面：(1)地源热泵系统的能耗低，因为它可以利用地下的稳定温度来实现空调，不需要额外的能源供应。
(3)地源热泵中央空调系统的维护成本低，因为地源热泵系统和中央空调系统的耐用性比传统空调系统更高，维修和更换的频率也相应降低。
3.综合经济性虽然地源热泵中央空调系统的建设成本比传统空调系统略高，但随着设备价格的下降，这一差距正在逐渐缩小。
地源热泵中央空调系统设计及经济性分析
地源热泵中央空调系统设计及经济性分析地源热泵中央空调系统是一种利用地下恒定温度和地热资源进行空调供暖的技术。
它通过地埋管和地源热井将地热能源转化为热能，与空调系统结合，为建筑物提供舒适的室内环境。
地源热泵中央空调系统设计及经济性分析对于建筑节能和环保具有重要意义。
地源热泵中央空调系统设计需要考虑以下几个方面：一、地埋管布置及结构设计地埋管是地源热泵系统中的重要部分，它直接影响着地热能源的采集效率和空调系统的性能。
地埋管的布置需要考虑土地利用情况、地下管道的敷设方式、管道间隔、管道深度等因素。
合理的地埋管结构设计可以最大限度地利用地下恒定温度资源，提高空调系统的效能。
二、地源热泵机组选型地源热泵机组是地源热泵中央空调系统的核心部件，其选型需要考虑建筑物的热负荷、制冷量、制热量等参数。
还需要考虑机组的节能性能、可靠性和运行稳定性。
三、系统管道设计系统管道设计需要考虑管道的材质、管道布置方式、管道直径、流速等参数，以保证空调系统能够正常运行并提高系统的运行效率。
四、系统配件选型系统配件选型包括水泵、变频器、控制器、换热器等，合理选择配件可以提高系统的运行效率，降低系统的能耗。
地源热泵中央空调系统的经济性分析是非常重要的。
地源热泵中央空调系统相对于传统的空调系统具有很多优势，但是其投资成本较高，需要进行经济性分析以评估其投资回报周期和运行成本。
一、投资成本地源热泵中央空调系统的投资包括地埋管敷设成本、地源热泵机组费用、系统配件费用、管道安装费用等。
这些投资成本较高，需要进行详细的成本分析。
二、运行维护成本地源热泵中央空调系统的运行维护成本包括能耗成本、设备运行维护费用、系统维护费用等。
相对于传统的空调系统，地源热泵中央空调系统的运行维护成本较低，但是需要考虑系统的实际运行情况和维护周期。
三、节能效益四、投资回报期投资回报期是评估地源热泵中央空调系统经济性的重要指标之一。
通过对系统的投资成本、运行维护成本、节能效益等方面进行分析，可以计算出系统的投资回报期。
(工作分析)地源热泵的工作原理及技术经济性分析
（工作分析）地源热泵的工作原理及技术经济性分析地源热泵的工作原理及技术经济性分析壹、什么是地源热泵地源热泵是壹种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。
地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。
地能分别于冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即于冬季，把地能中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。
热泵机组的能量流动是利用其所消耗的能量（如电能）将吸取的全部热能（即电能+吸收的热能）壹起排输至高温热源。
而其所耗能量的作用是使制冷剂氟里昂压缩至高温高压状态，从而达到吸收低温热源中热能的作用。
请参见能流图所示。
通常地源热泵消耗1kW的能量，用户能够得到5kW之上的热量或4kW之上冷量，所以我们将其称为节能型空调系统。
和锅炉（电、燃料）供热系统相比，锅炉供热只能将90%之上的电能或70～90%的燃料内能为热量，供用户使用，因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二之上的电能，比燃料锅炉节省二分之壹之上的能量；由于地源热泵的热源温度全年较为稳定，壹般为10～25℃，其制冷、制热系数可达3.5～4.4，和传统的空气源热泵相比，要高出40%左右，其运行费用为普通中央空调的50～60%。
因此，近十几年来，尤其是近五年来，地源热泵空调系统于北美如美国、加拿大及法国、瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展，中国的地源热泵市场也日趋活跃，能够预计，该项技术将会成为21世纪最有效的供热和供冷空调技术。
二、地源热泵国内外发展近况地源热泵的历史能够追朔到1912年瑞士的壹个专利，欧洲第壹台热泵机组是于1938年间制造的。
它以河水低温热源，向市政厅供热，输出的热水温度可达60o C。
于冬季采用热泵作为采暖需要，于夏季也能用来制冷。
1973年能源危机的推动，使热泵的发展形成了壹个高潮。
目前，欧洲的热泵理论和技术均已高度发达，这种“壹举俩得”且且环保的设备于法、德、日、美等发达国家业已广泛使用。
地源热泵中央空调系统设计及经济性分析
地源热泵中央空调系统设计及经济性分析地源热泵是一种利用地壳中的地热能源进行空调制冷和供暖的热泵系统。
它利用地下稳定的温度来进行能量转换，具有能源利用效率高、环境友好、长期稳定等优点。
在地源热泵系统中，地源热泵中央空调系统是应用最为广泛的一种形式，可以满足建筑物的制冷、供暖、热水等需求。
本文将对地源热泵中央空调系统的设计原理和经济性进行分析和探讨。
一、地源热泵中央空调系统设计原理地源热泵中央空调系统是由地热井、地热泵、供暖水泵、冷却水泵、蓄能水箱、空调末端设备等组成。
其工作原理是通过地下地热井吸收地热能源，利用地热泵将地热能源提升至室内进行制冷或供暖。
1. 地热井：地热井负责与地下地热能源进行换热，一般采用多管井或螺旋井的形式进行设计。
地热井的深度通常在50米以上，确保能够吸收到地下稳定的地热能源。
2. 地热泵：地热泵是地源热泵系统的核心部件，其内部包含蒸发器、压缩机、冷凝器和节流阀等。
地热泵通过循环工质的变化来完成地热能源的吸收和释放，实现制冷和供暖功能。
3. 供暖水泵和冷却水泵：供暖水泵和冷却水泵分别负责将地热泵产生的热水和冷水输送至室内末端设备，满足建筑物的供暖和制冷需求。
4. 蓄能水箱：蓄能水箱用于储存地热泵系统产生的热水或冷水，保证系统在不同负荷条件下可以提供稳定的热量和冷量。
5. 空调末端设备：空调末端设备包括室内机组、风管和末端风口，用于室内空气的循环和调节，满足建筑物的空调需求。
通过上述组成部分的协同作用，地源热泵中央空调系统可以实现建筑物的空调制冷、供暖等功能，并具有能源利用效率高、环保节能等优点。
地源热泵中央空调系统相比传统的空调系统在能源利用效率、环保节能、运行成本等方面具有明显优势。
下面从系统投资成本、运行维护成本以及长期收益等方面对地源热泵中央空调系统的经济性进行分析。
1. 系统投资成本地源热泵中央空调系统的投资成本相对于传统空调系统有所增加，主要体现在地热井的施工、地热泵设备的采购及安装、管道和末端设备的安装等方面。
长沙某高校土壤源热泵热水系统设计及经济性分析
１ 前 言 土壤 源热 泵热 水 系统 是 指 以地 下 土壤和 岩层
的优 势及广 阔的发展 前景 。 ２ 工程概 况及 设计 参数
２ ． １ 工 程 概 况
为低 位热 源 ， 通过 土 壤 源 热泵 热 水 机 组来 制 取 生
活热 水 的系统 ¨Ｊ 。按 照埋 管 形 式 的 不 同 ， 土壤 源 热 泵地下 埋 管系统 又分 为水 平式 和垂 直式 。垂 直 式 埋管 系统 因为其 占地 面积 少 ， 系统 Ｃ Ｏ Ｐ高 且 运 行 稳定 的优 势受 到业 主和设 计 师 的青 睐¨“ 。土
ｗａ ｔ ｅ ｒ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｎ ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ．
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ： ｓ ｏ ｉ ｌ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｐ ｕｍｐ； ａ ｉ ｒ ｓ ｏ ｕｒ ｃ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｐｕ ｍｐ； ｈｏ ｔ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ； ｅ ｎ ｅ ｒ ｙ ｇ ｍａ ｎａ ｇ ｅ ｍｅ ｎｔ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａｎ ｄ Ｅｃ ｏ ｎ ｏｍｙ Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｓｏ ｉ ｌ Ｓｏ ｕｒ ｃ ｅ Ｈｅ ａ ｔ Ｐｕｍｐ Ｈｏ ｔ Ｗ ａｔ ｅ ｒ Ｓｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｎ ａ ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇｅ ｉ ｎ Ｃｈａ ｎｇ ｓ ｈａ
本项 目为湖南 长沙某 高校 学 生公寓 ６栋 宿舍
提供 生活 热水 ， 目前 系统 已全 部投 入使 用 ， 且运 行
效果 良好 。６栋公 寓 共有 学 生 约 ４ １ ０ ０人 ， 根 据 实
际情 况 ， 因地 制宜 将 ６栋 公 寓划 分 为 ３个 热 水 系 统 。系统 一共 有学 生 ２ ６ ８ ２人 ， 系统 二 有 １ １ ５ ５人 ；
大连地区土壤源热泵技术经济分析及对策研究的开题报告
大连地区土壤源热泵技术经济分析及对策研究的开题报告一、选题背景及意义土壤源热泵是一种利用土壤中的热能源进行空调、供暖的新型节能环保技术。
在大连地区，由于气温较低，供暖需求大，采用土壤源热泵技术可以达到节能降耗、环保减排的目的。
因此，本文选取土壤源热泵技术在大连地区的技术经济分析及对策研究为课题研究。
二、研究目的和内容本研究旨在深入分析土壤源热泵技术在大连地区的技术、经济、环境等方面的特点，探讨实施土壤源热泵技术在大连地区的可行性及对策，为相关领域的决策与实践提供参考依据。
具体研究内容如下：1. 土壤源热泵技术的基本原理及发展现状。
2. 大连地区土壤资源气候特点及供暖需求情况的调研与分析。
3. 实施土壤源热泵技术在大连地区的技术、经济、环保效益进行评估分析。
4. 对大连地区土壤源热泵技术的实施提出相关对策。
三、研究方法本文采用文献资料法、调查法、实验法等多种研究方法进行探究。
其中，文献资料法主要用于对土壤源热泵技术的基本原理、国内外发展现状等方面进行资料收集；调查法主要对大连地区的土壤资源、气候特点、供暖需求等现状进行调查收集；实验法主要通过实际实施土壤源热泵技术并进行实际效果测试为基础，对土壤源热泵技术实施的经济、环保等方面进行分析。
四、预期成果1. 确认土壤源热泵技术在大连地区的可行性，有助于推广普及土壤源热泵技术。
2. 分析土壤源热泵技术实施过程中的优缺点，为土壤源热泵技术在其他地区的实施提供参考。
3. 提出大连地区土壤源热泵技术实施的对策，有助于相关部门进行后续的技术优化和完善。
以上就是本次开题报告的全部内容，希望得到指导教师的审批与指导，谢谢！。
土壤源热泵系统的应用与经济性分析
分析图 2 得知：燃油锅炉 + 冷水机组的空调 系统的初投资大约为 38 万元。土壤源热泵空调 系统初投资大于燃油锅炉 + 冷水机组的空调系 统，其初投资大约为 157 万元，高出锅炉 + 冷水 机组的空调系统 119 万元，大约是锅炉 + 冷水机 组的空调系统 4 倍。 2. 运行费用的比较
关键词：土壤源热泵；垂直埋管；工程实例；经济分 析
中 图 分 类 号 ：TU83
文 献 标 志 码 ：A
土壤是一个巨大的蓄热体，距离地表面以下 5 m 土壤温度基本不受地面温度波动的影响保 持一个定值 [1]。研究表明，地下约 10 m 深处的土 壤温度比之全年平均温度在多数情况下高出 1～2 ℃，并且几乎无季节性波动[2-3]。土壤源热泵 正 是 利 用 这 一 有 利 条 件 ，用 较 少 高 品 位 能 源（电 能）获取更多的低位热能。近年来，虽然热泵作为 冷热源设备在我国北方地区得到了较快发展和 应用，但是却存在一定的盲目性。目前，国内外对 地源热泵应用做了很多研究，但大部分都侧重于 理论分析和计算机模拟，特别是对土壤源热泵系 统运行费用的研究，大部分是采用能耗计算软件 或 其 他 能 耗 估 算 方 法 得 到 的 [4- 6]。 而 土 壤 源 热 泵 空调系统的实际初投资费用和年运行费用还需 进一步的研究。笔者结合抚顺某宾馆改造项目对 土壤源热泵空调系统的初投资和年运行费用进 行了分析，并与其它空调系统方案进行了比较。
1 （耗油量）
每天空调 耗（油）电量 / 时间 /h （kW·h）
981.6kg 24
（耗油）
补水泵
3
2
24
72
空调循环泵
11
1
蓄能式土壤源热泵系统运行模式及经济性研究
蓄能式土壤源热泵系统运行模式及经济性研究随着能源危机的逐渐加剧和环境保护意识的增强，人们对于可再生能源的利用越来越关注。
土壤源热泵系统作为一种利用地下土壤能量的绿色能源系统，具有环保、节能的特点，因此备受关注。
本文将介绍蓄能式土壤源热泵系统的运行模式，并对其经济性进行研究。
蓄能式土壤源热泵系统是一种将热能从地下土壤中获取的系统。
其运行模式主要包括地下热交换和热泵循环两个过程。
首先，系统通过埋设在地下的地源热交换器与土壤进行热能交换，将土壤中的热能吸收到系统中。
然后，热泵将吸收到的热能转移到室内或室外，实现供热或制冷的功能。
在蓄能式土壤源热泵系统的运行模式中，地下热交换是关键环节。
地下热交换器可以采用不同的形式，例如水平埋管、竖直埋管和地源井等。
其中，水平埋管的安装成本较低，适用于土地资源丰富的地区；竖直埋管利用深层土壤的稳定温度，适用于土地资源紧缺的地区；地源井则适用于地下水资源丰富的地区。
不同形式的地下热交换器在不同环境下具有不同的优势，需要根据具体情况选择合适的形式。
在经济性方面，蓄能式土壤源热泵系统具有较高的投资成本，但在长期运行中可以得到较好的回报。
首先，由于土壤的稳定温度，系统运行稳定可靠，节约能源；其次，系统使用环保的地下热能，减少对传统能源的依赖，降低能源消耗；再次，蓄能式土壤源热泵系统具有较长的使用寿命，可以在较长时间内提供热能。
然而，蓄能式土壤源热泵系统也存在一些挑战和问题。
首先，系统的设计和施工需要专业技术，增加了投资成本和技术要求；其次，不同地区的土壤特性不同，需要根据具体情况进行适应性设计；再次，系统需要定期维护和检查，以确保其正常运行。
综上所述，蓄能式土壤源热泵系统是一种具有环保、节能特点的绿色能源系统。
通过地下热交换和热泵循环两个过程，系统可以高效地利用地下土壤能量，实现供热和制冷的功能。
尽管投资成本较高，但系统在长期运行中可以得到较好的经济回报。
然而，系统的设计、施工和维护都需要专业技术支持。
地源热泵中央空调系统设计及经济性分析
地源热泵中央空调系统设计及经济性分析随着社会经济的不断发展，人们对生活环境的要求也越来越高。
在这个过程中，中央空调系统的应用越来越广泛。
目前，市场上的中央空调系统类型多样，其中地源热泵中央空调系统备受关注。
本文旨在探讨地源热泵中央空调系统的设计及经济性分析。
地源热泵中央空调系统是利用地热资源进行空调制冷供暖的一种高效节能系统。
其主要原理是利用地下稳定的温度来冬暖夏凉。
该系统主要由地源热泵、室内机、地板辐射器等组成。
1、地源热泵地源热泵是地源热泵中央空调系统的核心设备，主要由压缩机、膨胀阀、冷凝器、蒸发器等组成。
其工作原理是通过热泵循环来将地下的低温热量转移至建筑内部，实现巨大能源的供暖或制冷作用。
2、室内机室内机是地源热泵中央空调系统的关键部分，主要由风机、制冷器和空气过滤器等组成。
其主要功能是将室内空气吸入室内后，通过制冷制热使其达到恒温效果。
同时，室内机还负责净化空气，保证室内空气质量。
3、地板辐射器地板辐射器是地源热泵中央空调系统的配件之一，主要由管道系统和散热器等组成。
通过地板散热系统，室内的温度得以保持恒温稳定，同时降低室内湿度，保证人体健康和舒适。
地源热泵中央空调系统具有以下优点：1、节能环保地源热泵中央空调系统利用地下稳定热源，既节约能源，又不会产生废气、废水等环境污染问题，符合国家能源和环保政策。
2、长寿命地源热泵中央空调系统采用先进的制冷技术，设备寿命长，维护成本低，无需更换配件，投资回报期短。
3、多功能设计地源热泵中央空调系统不仅可以实现制冷供暖，还可以实现室内空气净化、湿度控制和加湿等多种功能，可以满足人们日常生活和工作的多重需求。
4、节约空间地源热泵中央空调系统设备体积小，占据建筑面积很小，其室内机可以安装在墙壁、地面等隐蔽位置，减少了对建筑空间的占用。
地源热泵系统经济性分析_闫海仙
表 2 地源热泵系统与锅炉采暖对比
项别
锅炉
地埋管地源热泵系统
使用年限 运行费用
优缺点
6a 25 元 / (a·m2) 热效率低，污染环境
仅供暖可达 30 a 15 元 / (a·m2)
节能低耗，绿色环保
2.3 环境和经济效益显著 地源热泵机组运行时，不消耗水也不污染水，不需
要锅炉和冷却塔，也不需要堆放燃料、废物的场地，环 保效益显著。地源热泵机组的电力消耗，与空气源热泵 相比减少了 40%以上。与电供暖相比可减少 70%以上， 它的制热系统比燃气锅炉的效率平均提高近 50%，比 燃气锅炉的效率高出了 75%。
[ 2 ] 陆耀庆.实用供热通风空调设计手册[ M].北京:中国建筑工 业出版社,2008.
[ 3 ] 马最良,吕 悦.地源热泵系统设计与应用[ M].北京:机械 工业出版社,2007.
[ 4 ] 中国建筑科学研究院.GB 50366- 2005 地源热泵系统工程 技术规范[ S ].北京:中国建筑工业出版社,2005.
YAN Hai-xian1,2
(1. Environment Engineering College of Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024,Shanxi, China; 2. Jinzhong College , Yuci 030600 ,Shanxi, China )
地源热泵是热泵的 1 种，是以土壤或水为冷热源 对建筑物进行供冷供热的空调系统。其在土壤和室内 之间进行能量“转移”。利用少量的电能来维持室内所 需要的温度。它通过热泵主机及其垂直或水平埋设在
土壤中的土壤热交换器（地埋管），与地下土壤进行热
交换，达到向建筑物供热、供冷的目的。不同的地埋管 并联，再通过不同的集管接入热泵主机[ 2]。地埋管中充 满循环液，循环液闭式循环流动。该系统不污染地下 水，且地埋管换热系统采用的 PE 管材使用寿命长，与 建筑使用年限几乎相当。该系统流程见图 1。
土壤源热泵系统模拟和经济性评估研究
１ 前 言
步长 ， 出 了负 荷 累积 和负 荷主 导期 的概 念 ， 合 提 结
ｔ ｓｓ ｒ ｙ 软件 对土 壤 源 热 泵 系 统进 行 了 长时 间 的 模 ｎ
目前 ， 土壤 源热 泵 的设 计 主 要 依 靠 简 化 的 半 拟 ¨ 。 。王 景 刚等在 圆柱理 论 的基 础 上 ， 地源 热 对
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要 ： 在线源理论 的基础 上建立 了土壤源热泵 系统 的模拟 模型 ， 该模 型可 以用于土 壤源热泵 系统 的全年运行模 拟 ，
预测土壤源热泵系统 的能耗情况 ； 对于土壤源热泵系统的经济性评估 ， 出了地下换热 器换热 成本 的概 念 ， 导 出了地 提 并 下换热 器换热成本 的通用计算方法 。本文 中的模型可 以对土壤源热 泵系统 的设 计方案 进行经 济性 评估 ， 以便设 计人员 选取经济性较好 的方案 。 关键词 ： 土壤源热泵系统 ； 模拟 ； 地下换热器 ； 换热成本 ； 经济性评估
ｃ ｓ ｔ ｅｅ ｅｇ ｏ ｓ ｍｐ ｉｎ ｏ ｒ ｕ ｄ ｓ ｕ ｃ ｅ ｔｐ ｍｐ ｓ ｓｅ ａ ｌ ａ ｔ ｈ ｎ ｒ ｙ ｃ ｎ ｕ ｔ ｆｇ ｏ ｎ ｏ ｒ ｅ ｈ ａ ｕ ｙ ｔｍ ｓｗｅ１ ｈ ｏ ｃ ｐ ａ ｄ ａ ｅ ｔｔ ｎ ｆ ｒｃ ｓ ｉ ｐ ｏ ｏ ｅ ｏ ｏ ．Ｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔｎ ｍｅ ｓ ｈ ａ ｒ ｓｅ ｏ ｔ ｓ ｒ ｐ ｓ ｄ ｆ ｒ ａ ｅ ｏ ｏ ｃ ａ ｓ ｓ ｍｅ ｔｏ ｏ ｎ ｏ ｒ ｅｈ ａ ｕ ｙ ｔｍ ；ｗ ａ ｇｍｏｅ， ａｃ ｌｔ ｎ ｍｅｈ ｄ ｏ ｅ ｔ ｒ ｎ ｆｒｃ ｓ ｉ ｌ ｅ ｕ ｅ ． ｃ ｎ ｍｉ ｓ ｅ ｓ ｎ ｆｇ ｕ ｄ ｓ ｕ ｃ ｅ ｔｐ ｍｐ ｓ ｓｅ ｒ ｈ ｔ ｒ ａ ｃ ｌｕ ａｉ ｔｏ ｆｈ ａ ａ ｓ ｏ ｔ ｓａｓ ｄ ｄ ｃ ｄ ｏ ｔ ｅ ｏ Ｔ ｅ ｍａｈ ｍａｉ ａ ｍｏ ｅ ｏ ｉ ａ ｅ ａ ｅ ｕ ｅ ｒｄ ｓｇ ｅ ｓｏ ｒ ｕ ｄ ｓ ｕ ｃ ｅ ｔｐ ｍｐ ｔ ｅ ｅ ｔａ ｄ ｓｇ ｉ ｇ ｓ ｈ ｍｅ ｔ ａ ｓ ｈ ｔ ｅ ｔ ｌ ｄ ｌ ｆ ｈ ｓｐ ｐ ｒｃ ｎ ｂ ｓ ｄ ｆ ｅ ｉｎ ｒ ｆｇｏ ｎ ｏ ｒ ｅ ｈ ａ ｕ ｏ ｓ ｌｃ ｅ ｉｎ ｎ ｃ ｅ ｈ ｔｉ ｃ ｔ ｏ
采用地源热泵系统可行性分析
采用地源热泵系统可行性分析地源热泵系统是一种利用地下热能和环境热能进行能量转换的系统，通过从地下或水体中吸收热能，提供供暖、制冷和热水等功能。
在当今能源紧缺和环境污染问题日益严峻的情况下，采用地源热泵系统成为了一种可行的替代能源选择。
本文将对采用地源热泵系统的可行性进行分析，包括经济性、环境影响和实施难度等方面。
一、经济性分析采用地源热泵系统在建设和运营方面都存在一定的经济投入。
首先是建设方面，需要进行地源热泵系统的设计、布置和建造工作，其中包括地下管道的敷设和水源的选择等。
这些工作需要耗费一定的人力和物力。
其次是运行维护方面，地源热泵系统需要进行定期的检查和维护，需要购买专业设备和工具。
但是与传统的能源供暖系统相比，地源热泵系统具有更低的运行成本。
地下热能是一种廉价的能源，与传统的燃煤或天然气供暖相比，地源热泵系统的用能成本更低，可以节约能源支出。
二、环境影响分析采用地源热泵系统对环境的影响相对较小。
地源热泵系统利用地下或水体中的热能进行供暖，没有燃烧过程，不会产生烟尘和雾霾等污染物。
相比传统的燃煤或天然气供暖系统，地源热泵系统不会产生二氧化硫、氮氧化物等有害气体的排放，减少了对大气环境的污染。
此外，地下热能是一种可再生能源，具有很高的利用价值，采用地源热泵系统可以有效地利用这一能源，减少对传统能源的依赖，对环境的保护和可持续发展具有积极的意义。
三、实施难度分析在实施地源热泵系统之前，需要进行一定的工程勘探和设计。
首先需要调查地下的热地质条件，包括地温和地热梯度等。
其次需要选择合适的布置方式和管道敷设方案。
这些工作需要相关专业人员的参与和协助。
此外，在设计和建造地源热泵系统的过程中，还需要考虑到与现有建筑物的结合和协调，避免对已有建筑物的破坏。
因此，实施地源热泵系统的过程相对较为复杂，需要充分考虑各种技术和实际因素。
综合上述分析，采用地源热泵系统具有较好的可行性。
从经济性上来看，虽然在建设和运营方面存在一定的成本，但与传统的燃煤或天然气供暖相比，地源热泵系统的用能成本更低，可以带来长期的经济效益。
地源热泵中央空调系统设计及经济性分析
地源热泵中央空调系统设计及经济性分析1. 引言1.1 地源热泵中央空调系统设计及经济性分析地源热泵中央空调系统是一种通过利用地下热能来实现建筑物供暖和制冷的系统。
它通过地下的地热能源和空气热能来进行热交换，从而实现能耗的节约和环境保护的目的。
在设计和建设地源热泵中央空调系统时，需要考虑到系统的工作原理、设计要点、经济性分析、节能减排优势以及市场应用等方面。
未来，地源热泵中央空调系统将不断发展壮大，逐渐成为建筑节能减排的主流技术之一。
其可持续性也将得到更好的保障和应用。
地源热泵中央空调系统的设计及经济性分析对于建筑节能减排具有重要意义，有着广阔的市场应用前景和发展空间。
2. 正文2.1 地源热泵中央空调系统的工作原理地源热泵中央空调系统是一种利用地下能源进行空调供热的热泵系统。
其工作原理主要分为地热换热、压缩蒸发和压缩冷凝三个过程。
地热换热过程是指地源热泵通过地下地热井或管道向地下取回低温热能，利用地下恒定的地温来进行空气冷却或加热。
通过地源换热器，热泵将地下的低温热量吸收传送到蒸发器。
压缩蒸发过程是指地源热泵利用压缩机将蒸发器中蒸发介质蒸发成低温低压气体，从而吸收热量并加热蒸发器内的传热介质。
压缩冷凝过程是指经过蒸发后的低温低压气体通过压缩机进行加压，使其变成高温高压气体，通过冷凝器将高热气体释放热量，传送到热泵的蒸发器，完成一个循环。
通过这三个过程的循环，地源热泵中央空调系统能够实现高效节能的供热和制冷功能，减少能源消耗和环境污染。
地源热泵系统还能够与太阳能、风能等可再生能源相结合，进一步提高能源利用效率。
2.2 地源热泵中央空调系统的设计要点1. 地热井的设计和布局：地热井是地源热泵系统的核心部件，其设计和布局的合理性直接影响系统性能。
在设计地热井时，需要考虑地下水位、地热井的深度和间距，以及地热井的材料和施工工艺等因素。
2. 地源热泵机组的选择：地源热泵机组的选择应考虑系统的规模和设计需求，以确保系统性能和能效。
地源热泵技术经济性分析
一 究 广 研 篇 Ｊ
图１ 垂直埋 管式地 源热泵 图２ 水 平埋管式 地源热 泵
热 泵 ，也 有资 料 称 为地 下 耦 合热 泵 系 统 ：以利 用 地 下水 为冷
热 源 的 地 下水 热 泵 系统 ；以 利 用地 表 水 为冷 热 源 的地 表 水 热
泵 系统 。
可 以充 分利 用 可再 生能 源 ．因此是 一项 值得 大 力推 广 的技术 。
一
地 源 热 泵 系 统 的 分 类 及 适 用 场 所
地源 热泵 技术 是利 用地 下 的土壤 、地 表水 、地 下 水温度 相对
耗 的２ ％左右 其 中 建筑 物 供 热 空调 的能 耗 占 整个 建 筑 能耗 的 ７
６ ０％左 右 。 因此 降 低 建 筑 物 的供 热 空 调 能 耗 就 显 得 尤 为 重 要 了 。地 源 热 泵 以其 节 能 、环 保 的 显 著优 势 ，近 年 来得 到 为 ” 源 热 泵 ” 。它 通过 循 环 液 （ 地 水 或 以水 为 主要 成 分 的 防 冻液 ）在 封 闭地 下 埋 管 中 的流 动 ，实 现 系统 与 大地 之 间的 传热 。地 埋 管地 源 热 泵 系统 在 结 构 上 的
特 点是 有 一个 由地 下埋 管 组 成 的地 热 换 热 器 ，地 热 换 热器 的
特别关注——
Ｔ Ｓ ｅｃ ｌ ｏｃ ｈｅ ｐ ｉａ Ｆ ｕｓ
地 源 热 泵 技 术 经 济 性 分 析
口 山东省建设发展研究院 范学平 马秀 力 季明 口 威海 国际经济技术合作股份有限公 司 于炳欣
随 着 经济 的发 展 和 人们 生活 水 平 的 提 高 ，公 共 建 筑 和住 宅 的 供 热 和空 调 能耗 在 不 断 增 大 。 目前 ，建 筑 能耗 占全 社会 总能
地源热泵系统技术经济性评价研究
地源热泵系统技术经济性评价研究摘要：地源热泵空调系统作为空调领域的热点, 具有高效节能、环境污染和运行稳定可靠等特点，为节能和环保提出了一个新的发展方向。
本文简要介绍了地源热泵空调系统的现状与基本原理,并对地源热泵空调系统进行了技术经济分析。
关键词：地源热泵空调系统；技术经济；可行性1 地源热泵分类1.1、土壤源热泵：土壤源热泵是利用地下岩土层中热量进行闭路循环的热泵系统。
热泵的换热器埋于地下，与大地进行冷热交换。
它通过循环液（水或以水为主要成分的防冻液）在密闭地下埋管中的流动，实现系统与大地之间的传热。
地下热交换器的布置形式主要分为垂直埋管、水平埋管和蛇行埋管3类。
1.2、地下水源热泵：地下水源热泵系统的热源是从水井或废弃的矿井中抽取的地下水。
最常用的系统形式是采用一侧连接地下水，一侧连接热泵机组（板式换热器）。
地下水热泵使用最多的是深为50m以内的浅井，其优点是造价比土壤源热泵低、水井与水井之间很紧凑、占地面积小、技术比较成熟。
缺点是可供的地下水有限、水处理要求严格、抽取的地下水全部回灌并且不能受到污染。
1.3、地表水源热泵：地表水源热泵系统的热源是池塘、湖泊或河溪中的地表水。
地表水源热泵主要分为闭路系统和开路系统。
在寒冷地区，开路系统并不适用，只能采用闭路系统。
地表水源热泵具有造价相对低廉、泵耗能低、维修方便以及运行费用少等优点。
但这种地表水源热泵系统也受到自然条件的限制。
2 地源热泵空调系统原理地源热泵空调系统是将热交换器埋于地下，通过传热介质在高强度塑料管组成的封闭环路中循环流动，对地下土壤与地面环境进行能量冷热交换，达到地面特定环境对地下土壤释放热量或从地下土壤吸收热量的目的。
夏季地源热泵空调系统通过机组将房间内的热量转移到地下，降低房间的温度，同时在大地中蓄存热量以供冬季使用；冬季通过机组将土壤中的热量转移到房间, 给房间供暖同时使大地中的温度降低。
通过这样，地源热泵系统起到了蓄能器的作用，提高了空调系统全年的能源利用效率。
地源热泵的效益分析
热泵是一种节能设备，但节能性能的优劣需要有评价的指标。
热泵机组的效率在供暖模式通过COP来表示，在制冷模式下用能量效率比（EER）来表示，它是输出能量与输入能量（电能）之比，目前的水源、地源热泵基本在3和6之间变化。
这样COP为4意味着输入每个单位的电能可以产生4个单位的热能。
具体的计算公式如下:热泵主要利用自然界的低温可再生能源变为高温的能源，除了具有节能意义外，还具有环保意义。
根据调查，热泵与燃油锅炉相比，在向暖通空调用户供应相同热量的情况下，可以节约40%的一次能源，CO2的排放量约可减少68%，SO2排放量约可减少93%，NO2排放量约可减少73%，这可以大大改善城市大气污染问题。
同时，对城市内的排热量约可减少77%，又可以大大缓解城市热岛现象。
地源、水源热泵除了具有节能与环保意义外，更重要的是它与传统的几种供暖方式相比还表现出潜在的经济效益。
根据北京现有实际热泵工程（包括地下钻井施工、热泵机组、建筑物供暖管网、末端散热器等）测算，水源热泵系统初投资为300~400元/ m2；土壤源热泵系统初投资约为350~450元/ m2，初投资比目前常规（仅用于采暖）的燃煤锅炉房供暖系统高出1~3倍，比热电联产集中供热系统高出34%~150%。
这种比较均未计算传统供热方式输送基础设施投资，也未量化计算地源热泵系统除供暖外，还能制冷，提供新风、生活热水带来的成本节约。
根据北京市统计信息咨询中心对采用地源热泵系统的11个项目的运行费用分析报告，在供暖、供冷、供热水、新风的情况下，单位面积费用支出从9.48~28.85元不等，其中63%的项目低于燃煤集中供热的采暖价格，全部被调查项目均低于燃油、燃气和电锅炉供暖价格。
地源热泵的工作原理及技术经济性分析
地源热泵的工作原理及技术经济性分析地源热泵（Ground Source Heat Pump，GSHP）是一种利用土壤或地下水的恒定温度和热量传递的热能电器设备。
它具有高效节能、环保、舒适度高等优点，在国内外的应用和推广已经逐渐成熟。
本文将介绍GSHP的工作原理及技术经济性分析。
一、地源热泵的工作原理地源热泵是一种热泵系统，能够将热源中的热量转移到目标物体中。
热源可以来自深井、地下水、地下热能蓄能等。
地源热泵的工作原理如下：1. 地源热泵系统由地暖辐射、地面采暖、空气调节等部分组成。
2. 管道布置在地下，连接地暖设备中的高效换热器。
3. 地下热水为GSHP的热源，热水通过GSHP可实现高效的热转移。
4. 地源热泵系统工作时，通过循环工作原理使得热能从土壤或地下水中吸收后逐渐传输到目标物体中，从而实现地下的热能利用和地下水循环利用。
二、地源热泵的技术经济性分析地源热泵作为一种绿色路线的设备，自有利于环境和经济方面的发展。
下面，我们将从技术和经济两个角度来分析GSHP。
1. 技术分析技术方面，GSHP具有以下特点：（1）清洁和安全：地源热泵利用地下资源，并将热源储存于地下，不会对环境产生污染，并能够保障使用者的安全。
（2）高效节能：GSHP在运行时，吸收地下水源和土壤的低温热能，仅需一小部分的电力即可完成工作，功率因数高，热效率高。
（3）设备维护容易：地源热泵的设备与维护也相对简单，基本无需维护，一起经济上也比较优惠。
2. 经济分析在经济方面，GSHP的主要经济性分析包括：（1）初期投资：虽然GSHP本身的采购和安装成本比较高，但从长期来看，能够很快的实现回收投资，经济上效益比较显著。
（2）运营费用：由于地源热泵功率因数高、热效率高，一般使用年数在15-20年，总成本相对较低。
（3）建筑物增值：地源热泵的使用不仅可以提高建筑物的舒适度反馈，也自有一个很高的建筑物增值的上限。
总之，地源热泵作为一种清洁环保、高效节能的热泵设备，在国内外已逐渐成熟并得到了广泛的应用。
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① 节能
土壤源热泵是一种利用可再生能源 、经济有效
的节能技术 。它通过换热介质和大地地表浅层 (通 常深度小于 400 m )换热 。地表浅层是一个巨大的 太阳能集热器 ,收集了 47%的太阳能 ,相当于人类 每年利用能量的 500 多倍 ,且不受地域 、资源等限 制 ,是清洁的可再生能源 [ 5 ] 。与地面上环境相比 ,
中图分类号 : TU995 文献标识码 : B 文章编号 : 1000 - 4416 (2005) 03 - 0073 - 04
Energy Sav ing and Techno2econom ic Ana lysis of Ground2source Hea t Pum p
ZHU Yan1 , YAN G L i1 , L I Zhong2ling2
第
25卷 第 3期 2005年 3月
煤 气
GA S
与热力
& HEAT
Vol. 25 No. M ar. 2005
3
土壤源热泵的节能与技经济性分析
朱 岩 1 , 杨 历 1 , 李中领 2
(1. 河北工业大学 能源与环境工程学院 , 天津 300132; 2. 上海理工大学 城建学院 , 上海 200093)
的厚度比较大 ,分布比较均匀 ; ②粘土的密度比砂质
粘土大 ,更具有代表性 ; ③考虑到其他岩层的热导率
都比较大 ,但其厚度又比较小 ,所以取值比粘土要
大 ; ④由于地下 10 m 以下为多层含水层 ,影响土壤
的热导率 ,加权以后的值大 ,可以考虑为对热导率的
修正 。
表 1 各种土质的物性参数 [4 ]
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第 3期 朱 岩 ,等 :土壤源热泵的节能与技术经济性分析 第 25卷
地面 5 m 以下土壤温度全年基本稳定且略低于年平 均气温 ,可在夏冬季提供相对较低的冷凝温度和较 高的蒸发温度 。所以从热力学原理上讲 ,土壤是一 种比大气环境更好的热泵系统的冷热源 。另外 ,土 壤温度较恒定的特性 ,使热泵机组运行更可靠 、稳 定 ,也保证了系统的高效性和经济性 。
种土质的物性参数都不能完全查出 ,所以考虑用已
知的一种土质的物性参数代替其他土质来计算 ,同
时考虑含水层的影响 。如对 7种土质中已查出的土
质热导率进行加权处理 ,用于考虑对含水层影响的
修正 ,加权处理公式如下 :
n
n
λ
=
∑
i=1
(λiδi )
/i∑= 1δi
式中 λ———加权处理后的土壤热导率 ,W / (m·K)
摘 要 : 介绍了土壤源热泵的工作原理及其核心技术 ,对土壤物性参数进行了探讨 ,结合工 程实例从节能 、技术性及经济性三方面对土壤源热泵系统和传统空调加锅炉系统进行了比较和分 析 。土壤源热泵系统是一种性能良好 、可行的 、经济的且无污染的热泵技术 ,在冬夏季的应用是可 行的 。 关键词 : 土壤源热泵 ; 热泵 ; 节能 ; 技术性 ; 经济性 ; 可行性
土壤源热泵的历史可以追溯到 1912年瑞士的 一个专利 [ 1 ] ,而其真正意义上的商业应用也只有 10 余年的历史 。目前 ,以欧美为主要代表的土壤源热 泵的研究工作 ,已经转向了土壤源热泵与空调系统 的联合运行及商业化 、市场化中一些亟待解决的问 题 。本文对土壤源热泵的原理 、核心技术及技术经 济性进行研究 。
Tab. 1 Physical parameters of all soil p roperties
土 质
岩层 热导率 / 密度 / 比热容 / 厚度 /m (W·m- 1 ·K- 1 ) (kg·m- 3 ) (kJ·kg- 1 ·K- 1 )
砂质粘土 41. 40 1. 040
1 800
14. 654
n———土质的种类 , n = 7
λ ———第 i
i种土质的热导率 ,W / (m ·K)
δi ———第 i种土质的厚度 , m
加 权 处 理 后 的 土 壤 热 导 率 λ = 1. 743
W / (m ·K) ,代替等效岩层的热导率 ,用粘土的密度
和比热容代替等效岩层的密度和比热容 (各种土质
的物性参数见表 1) 。等效原因是 : ①考虑到粘土层
( 1. College of Energy and Environm en ta l Eng ineering, Hebei U n iversity of Technology, T ian jin 300132, Ch ina; 2. College of U rban Construction, S hangha i U n iversity of S cience and Technology, S hangha i, 200093, Ch ina)
1 原理
热泵就是通过消耗一定的高位能 ,把不能直接
使用的低位热能 (来自空气 、水 、土壤的热能以及废 热等 )经过提升后转换成有用热能 ,从而可节约一 部分高位能 (煤 、石油 、天然气的能量及电能等 )的 装置 。通常输入 1 份的高位能 ,通过热泵提升后可 得到 3～4 份的有用热能 。
土壤源热泵是热泵的一种 ,它是利用地下土壤 作为热泵低位热源的热泵系统 ,主要包括 3 套管路 系统 :室外管路系统 、工质循环系统及室内空调管路 系统 。室外管路系统是由埋于土壤中的聚乙烯塑料
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第 3期 煤 气 与 热 力 第 25卷
盘管构成 ,盘管作为换热器 。冬季时 ,从土壤中吸收 热 ,经过热泵提升后 ,将热量供给热用户 ,相当于常 规空调系统的锅炉 ,同时在土壤中储存冷量 ,以备夏 季空调用 。夏季时 ,将室内的余热经过热泵转移后 通过埋地盘管释放到土壤中 ,相当于常规空调系统 中的冷却塔 ,同时储存热量 ,以备冬季采暖用 。土壤 源热泵原理见图 1[ 2 ] :
据美国环保署 ( EPA )估计 ,设计安装良好的土 壤源热泵机组 ,平均可以节约用户 30% ～40%的供 热 、制冷空 调的 运行 费用 [ 6 ] 。高 效的 地源 热 泵 机 组 ,平均产生 3. 517 kW 的冷量仅需耗电功率 0. 88 kW ,其耗电量为普通冷水机组加锅炉集中式空调系 统的 30% ～60%。
图 1 土壤源热泵的原理 Fig. 1 Schematic diagram of ground2source heat pump
2 核心技术
与传统的空调系统设计相比 ,土壤源热泵空调 系统设计所特有的就是根据所选择的埋地换热器的 类型及布置形式设计计算埋地换热器的管长 。由土 壤源热泵的工作原理可知 ,系统运行的关键之一在 于解决土壤冬夏季吸收热量和放热的平衡性 。热量 的取用如果不平衡 ,必然造成土壤的蓄热性变差 ,因 为土壤与埋地换热器进行热交换后 ,土壤内部进行 的是不稳定传热 [ 3 ] 。因此系统的性能与土壤性能 是紧密相关的 ,对土壤性能的研究是土壤源热泵系 统成功使用的前提 ,也是进行土壤源热泵方案设计 的基础 。土壤的性能研究主要包括土壤的能量平 衡 、热工性能 、土壤中的传热 、传湿和环境对土壤热 工性能的影响等 。这里结合实例针对土壤的物性参 数进行分析研究 。
② 环境效益 土壤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 。制 冷 剂 充 灌 量 比 常 规 空 调 装 置 减 少 25% [ 7 ] ,而且制冷剂泄漏概率大为减少 。土壤源热 泵系统的运行不产生污染物 ,可以安装在居民区 、停 车场内 。土壤源热泵系统没有冷却塔和其他室外设 备 ,没有集中式空调系统集中占地问题 ,节省了占用 空间 ,为开发商带来额外利润 ,产生附加经济效益 , 并且不会破坏建筑物的外观 。 ③ 技术性 空气源热泵当室外空气温度低于 - 5 ℃时热泵 就难于正常工作 ,需要用电或其他辅助热源对空气 进行加热 ,热泵的性能系数大大降低 。此外 ,蒸发器 上结霜影响了空气侧换热器的传热 ,需要定期除霜 , 损失相当大的一部分能量 ,而较频繁的除霜也影响 了机组的制热 。机组的运行环境不仅与室外温度有 关 ,而且与室外大气的相对湿度有关 ,这大大限制了 它的使用范围 。 采用土壤源热泵 ,由于土壤的温度比室外空气 温度更接近室内的温度 ,若设计合理 ,土壤源热泵可 以比空气源热泵具有更高的效率和更好的可靠性 , 其热源温度全年较为稳定 ,一般为 10～25 ℃。而且 土壤源热泵可用于供暖 、供冷 ,还可提供生活热水 , 一套土壤源热泵系统可以替换原来的锅炉 、空调制 冷系统 ,适用于宾馆 、商场 、办公楼 、学校建筑等 ,更 适合于别墅住宅的供暖和供冷 。此外 ,土壤源热泵 机组使用寿命长 ,平均在 20 a左右 ;机组紧凑 、节省 空间 ;维护费用低 ;自动化控制程度高 ,可无人值守 。 土壤源热泵中的热源不是指地热田中的热气或热
Abstract: The working p rincip le and key technology of ground2source heat pump are introduced, the parameters of ground physics are discussed, and integrating w ith p ractical engineering examp les, the ground2source heat pump system and conventional system combining air conditioning and boiler are com2 pared and analyzed in term s of energy saving, technicality and economy. The ground2source heat pump system is a high2perform ance, feasible, econom ic and non2pollution heat pump technology, and its app li2 cation is p racticable in w inter and summ er. Key words: ground2source heat pump; heat pump; energy saving; technicality; economy; fea sib ility