地源热泵空调系统工作原理与分类

一、地源热泵工作原理 　　地源热泵则是利用水源热泵的一种形式，它是利用水与地能（地下水、土壤或地表水）进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源，冬季把地能中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地能为“热源”；夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地能为“冷源”。 　　地源热泵供暖空调系统主要分三部分：室外地能换热系统、水源热泵机组和室内采暖空调末端系统。其中水源热泵机主要有两种形式：水―水式或水―空气式。三个系统之间靠水或空气换热介质进行热量的传递，水源热泵与地能之间换热介质为水，与建筑物采暖空调末端换热介质可以是水或空气。 　　地源热泵同空气源热泵相比，有许多优点： 　　（1） 全年温度波动小。冬季温度比空气温度高，夏季比空气温度低，因此地源热泵的制热、制冷系数要高　　于空气源热泵，一般可高于40%，因此可节能和节省费用40%左右。 　　（2） 冬季运行不需要除霜，减少了结霜和除霜的损失。 　　（3） 地源有较好的蓄能作用。 二、地源分类 　　地源按照室外换热方式不同可分为三类：1.土壤埋盘管系统，2.地下水系统，3.地表水系统。 　　 根据循环水是否为密闭系统，地源又可分为闭环和开环系统。 　　闭环系统如埋盘管方式 （垂直埋管或 水平埋管），地表水安置换热器方式。 开环系统如抽取地下水或地表水方式。此外，还有一种“直接膨胀式”，它不象上述系统那样采用中间介质水来传递热量，而是直接将热泵的一个换热器（蒸发器）埋入地下进行换热。 三、地源热泵应用方式 　　地源热泵的应用方式从应用的建筑物对象可分为家用和商用两大类，从输送冷热量方式可分为集中系统、分散系统和混合系统。 　　1、家用系统 　　用户使用自己的热泵、地源和水路或风管输送系统进行冷热供应，多用于小型住宅，别墅等户式空调。 　　2、 集中系统 　　热泵布置在机房内，冷热量集中通过风道或水路分配系统送到各房间。 　　3、分散系统 　　用户单独使用自己的热泵机组调节空气。一 般用于办公楼、学校、商用建筑等，此系统可将用户使用的冷热量完全反应在用电上，便于计量，适用于目前的独立热计量要求。 　　4、 混合系统： 　　将地源和冷却塔或加热锅炉联合使用作为冷热源的系统，混合系统与分散系统非常类似，只是冷热源系统增加了冷却塔或锅炉。 　　南方地区，冷负荷大，热负荷低，夏季适合联合使用地源和冷却塔，冬季只使用地源。北方地区，热负荷大，冷负荷低，冬季适合联合使用地源和锅炉，夏季只使用地源。这样可减少地源的容量和尺寸，节省投资。分散系统或混合系统实质上是一种水环路热泵空调系统形式。 　　5、水环路热泵空调系统 　　水环路热泵(Water-Loop Heat Pump，简称WLHP)空调系统，它由许多台水源热泵空调机(WSHP)组成。这些机组由一个闭式的循环水管路连在一起，该水管路既作空调工况下的冷源，又作供暖工况下热泵热源。水环路的冷热源可以是地源，或锅炉、冷却塔联合方式。 　　夏季运行：全部或大多数机组为供冷，热量水环路排至室外的冷源，如地源或冷却塔。 春季/秋季运行：对有内区与周边区的建筑物，会出现内区需要供冷而周边区需要供热，内区的热量就可被周边区所利用，即内区空调的排热与周边区热泵供热所需热量接近平衡时，室外的冷热源可以停运。这种制冷供热同时进行，能量在建筑物内部转移，运行费用最少，节能效果明显。 冬季运行：全部或大多数机组为供热，供热源（地源或加热源）把热量补充到水环路。 　　水环路热泵空调系统除具有显著节能特点外，还具有以下特点： 　　1、 节省占地：不设大的冷冻机房，没有冷却塔系统。 　　2、 能源费用单独计量：由各部门、住户或单位独立承担，能源费用计量简单且公平，符合当前的能源费用独立计量方法。 　　3、 调节灵活：每台热泵空调机在任何时间可以选择供冷或供热。 　　4、 灵活应用：能灵活充份地满足建筑物各个区的需要，并随时可以更改用途。