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地源热泵中央空调系统

    地源热泵是一种利用地下浅层的热资源(也称地能,包括地下水、土壤或地表水等),通过少量的高位能源(如电能),将低温位能向高温位能转移,以实现既可供热又可制冷的高效节能空调过输入系统。地源热泵利用地能一年四季温度稳定的特点,冬季把地能作为热泵供暖的热源,即把高于环境温度的地能中的热能取出来供给室内采暖,夏季把地能作为空调的冷源,即把室内的热能取出来释放到低于环境温度的地能中。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。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,地源热泵空调系统在北美如美国、加拿大及中、北欧如瑞士、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。通常地源热泵消耗1KW 的热量,用户可以得到4KW 左右的热量或冷量。

地源热泵系统介绍
1、地源热泵系统运行原理
利用地球所储藏的太阳能资源作为冷热源,进行能量转换的供暖制冷空调系统。它利用地下常温土壤或地下水温度相对稳定的特性。
冬季:当机组在制热模式时,就从土壤/水中吸收热量,通过压缩机和热交换器把大地的热量集中,并以较高的温度释放到室内。
夏季:当机组在制冷模式时,就从土壤/水中提取冷量,通过压缩机和热交换器把大地的热量集中,并入室内,同时将室内的热量排放到土壤/水中,达到空调的目的。

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2、系统特点:
1)可再生性:
 地源热泵系统是一种利用地球所储藏的太阳能资源作为冷热源,进行能量转换的供暖制冷空调系统,地源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。地表土壤和水体是一个巨大的太阳能集热器,收集了47%的太阳辐射能量,比人类每年利用的500倍还多(地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量);它又是一个巨大的动态能量平衡系统,地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散相对的平衡,地源热泵系统技术的成功使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为现实。
2)高效节能:
水源热泵机组利用土壤或水体温度冬季为12-22℃,温度比环境空气温度高,热泵循环的蒸发温度提高,能效比也提高;土壤或水体温度夏季为18-32℃,温度比环境空气温度低,制冷系统冷凝温度降低,使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式,机组效率大大提高,可以节约30--40%的供热制冷空调的运行费用,1KW的电能可以得到4KW以上的热量或5KW以上冷 量。地温一年四季基本恒定,略高于该地区的年空气平均温度,使得热泵无论在制冷或制热工况中均处于高效率点。
3)冷热能量系统平衡功能
对于较大型的建筑物,如大型商场、办公大楼或娱乐场所来说,由于建筑物内外区及各区域之间的要求负荷不同,特别是在春秋季节,有时可能在同一时间段,某一个区域需要制冷而在另一区则需要供暖,采用地源热泵系统,可使不同区域之间首先进行能量的匹配和平衡,此时循环系统可能无须或减少从冷热源中吸收或放出热量,因而达到最大的节能效果。
3、热泵机组用于高端别墅的优点:
1)一机多用:
地源热泵系统可供暖、空调制冷,还可提供生活热水及冬季地板采暖的热源,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,特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物。地源热泵有着明显的优点。小型的地源热泵更适合于别墅住宅的采暖、空调。
2)舒适性:
a、出风与房间温差小,出风柔和

b、水的热容性好,房间温度恒定

c、温度场均匀

d、室内空气湿度好 e、新风处理容易
3)节能性:
地源热泵系统比风冷热泵冷水机组节能40%以上,比冷媒一拖多系统节能25% 以上,建筑用电大户就是空调用电,若采用地源热泵系统,相应地可以减小建筑用电容量,变相地减少增容费。 冬季运行时,COP约为4,即投入1KW电能,可得到4KW左右的热能,夏季运行时,COP可达到投入1KW电能,可得到4KW以上的冷量,能源利用效率为电采暖方式的3-4倍;并且埋管热交换器不需要除霜,减少了结霜和除霜的能耗。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,运行费用为各种采暖设备的40-60%。

4)环保性:EPA(美国环境保护机构)确认每安装一台90千瓦的地热空调;减少的温室废气量相当于公路上行驶的12辆汽车的废气排放量;环境(我们呼吸的空气)更加清新,相当种植了6,000平米的树木 。供热时省去了锅炉房系统,没有燃烧过程,避免了排烟污染,供冷时省去了冷却塔,避免了冷却塔噪音及霉菌污染。在冬季供暖时,不需要锅炉,无燃烧产物排放,可大幅度降低温室气体的排放,既保护了环境,在夏季制冷时又将热量转移到地下,没有任何气体排放到大气中。
5)环保性与环境和谐统一性:
地源热泵中央空调主机可随意放置在车库、杂物间、储藏室,没有室外机,令建筑与环境更加和谐,地源热泵系统没有风冷系统室外机带来的固有的不和谐的环境噪音。
6)免费提供生活热水:
您不再需要购买昂贵的中央热水器了,地源热泵系统可以为您提供最高50摄氏度的生活热水。并且夏季机器通过回收室内废热提供几乎免费的热水,冬季利用地能制造热水的费用也仅为电加热热水器的1/4。

特点概要

1.资源可再生利用,地源热泵系统利用地球表面浅层地热资源(地能)作为冷热源进行能量转换,而地表浅层是一个巨大的太阳能集热器,蕴藏着无限的可再生能源供热泵利用。 地源热泵从浅层常温土壤中取热或向其排热,浅层土壤之热能来源于太阳能,它永无枯竭,是一种可再生能源。所以,当使用地源热泵时,其土壤热源可自行补充,持续使用,不存在资源枯竭问题。而且土壤有较好的蓄热性能,冬季通过热泵将大地中的低位热能提高对建筑供暖,同时蓄存冷量,以备夏用;夏季通过热泵将建筑物内的热量转移到地下对建筑进行降温,同时蓄存热量,以备冬用,保证了大地热量的平衡。

2.投资少,运行费用低,与传统空调系统相比,其一次性投资可节省15-25% ,每年运行费用可节约40% 左右。

3.占地面积少,机房占地面积小,节省空间,可设在地下室。

4.绿色环保,地源热泵系统利用地球表面浅层地热资源,没有燃烧、没有排烟及废弃物,清洁环保,无任何污染。

5.自动化程度高,机组内部及机组与系统均可实现自动化控制,可根据室外温度变化及室内温度要求控制机组启停,达到最佳节能效果,同时节省了人力物力。

6.可自主调节机组可任意调机,投资者可按需要调整供应时间及温度,完全自主。

7.一机多用,既可供暖,又可制冷,在制冷时产生的余热还可提供生活生产热水成为游泳池加热,充分利用了能源。

8、分户计量:容易实现分户计量,计费方式合理。
9、一机多用:集制冷、采暖、生活热水于一体。
10、用途广泛:可用于新建工程或扩建、改建工程,可逐步分期施工;从严寒地区至热带地区均适用。可为办公楼、宾馆、医院、饭店、商店、超市、幼儿园、别墅、居民小区等各类建筑物提供冷暖两用空调系统,并可同时提供生活热水。

地源热泵与常规空调技术特点比较

项目

地源热泵中央空调

溴化锂吸收式直燃机组

水冷机组+燃油()热水锅炉

水冷机组+电热锅炉

占地面积

机房占地面积小可设在地下室

机房占用建筑面积,冷却塔占用屋顶面积储油设备需要占地面积

须冷冻站和锅炉房,冷却塔占用屋顶面积,储油设备需要占地面积

须冷冻站和锅炉房,冷却塔占用屋顶面积需要较大的电负荷

设备寿命

20

10

冷水机组20 年燃油锅炉10

冷水机组20 年,电锅炉15

水资源消耗量

只利用地下水的热量采用回灌技术,不消耗水资源

冷却水循环量的2%冬季供热的排污补水

冷却水循环量的2%冬季锅炉的排污补水

冷却水循环量的2%冬季锅炉的排污补水

驱动能源方式

电能能源利用系数为3.8-4.5

燃油或燃气能源利用系数80%

夏季:电能利用系数为3.5-3.8 冬季燃油或燃气80%

夏季:电能利用系数为3.5-3.8 冬季90%

环境保护

无燃烧污染,水资源不和制冷剂接触,水没有污染

有燃烧污染,有一定的噪音和水霉菌污染(冷却塔)

有燃烧污染,有一定的噪音和水霉菌污染(冷却塔)

无燃烧污染,夏季有一定的噪音和水霉菌污染(冷却塔)

备注

需要一定量的水资源

机房需要设置自动安全报警系统

需要设置两套机组和人员,运行维护复杂锅炉房需要设置自动安全报警装置

需要设置两套机组和人员,运行维护复杂

 

上海摸底地热能 地源热泵将大规模应用

时间:2010-01-13 来源:互联网  

    近日召开的“上海市浅层地热能调查评价”专家评审会透露,相关部门将对上海全市的地热能进行“摸底”,在不久的将来,地热能这种可再生的绿色能源将为上海的节能减排做出贡献。
  所谓的浅层地热能,就是蕴含在地表200米以内的,温度保持在恒定的不超过25摄氏度的热能。专家表示,利用地源热泵系统,可以在冬季从大地吸收热量,夏季吸收冷量,再由热泵机组向建筑物供冷供热来实现节能。这与常规的暖通系统相比可节省25%到60%的能源。
  目前,上海利用浅层地热能空调的大小工程已经不下500个,虽然规模还不大,但是专家认为其发展速度很快,潜在需要很大。世博轴就采用了地源热泵系统和江水源热泵空调系统,利用地热能来为游客提供一个温度适宜的参观环境。此外,上海崇明县卫星新城陈家镇4000平方米生态办公示范楼,也采用了地源热泵空调系统,为打造低碳绿色生态岛,开拓了减排节能的新路。
  按现有技术水平,1平方公里的地源热泵适宜区,采用浅层地热能供冷供暖,每年可获取2.4至2.8万吨标准煤能量,这就意味着每年可减排二氧化碳约245000吨,减排二氧化硫约2000吨,减排氮氧化物1000吨,减排烟尘18000吨。此外,地源热泵系统,不用消耗一滴地下水,只需要把换热器埋在地下,地面上照样可以盖高楼、栽大树、种庄稼。

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