地源热泵能源系统简介
地源热泵空调系统是真正意义上的绿色环保的中央空调系统。它通过充分利用蕴藏于地球土壤中或江河湖海中的巨大能量,来实现对建筑物的供暖和制冷,因为它利用的是大自然可再生的免费能源,具有显著的环保、节能的效果,因而获得西方国家和中国政府的极大关注和支持。地源热泵空调系统是目前可以利用的对环境最友好和最有效的供冷和供暖空调系统。它比空气热泵空调系统节能40%以上,比电采暖节能70%以上,比燃气炉效率提高48%以上,而所需的制冷剂比普通热泵空调减少50%以上,地源热泵空调系统70%以上的能量是从大地中获得的可再生能源。
地源热泵供暖空调系统主要分三部分:室外地能换热系统、地源热泵机组和室内采暖空调末端系统。 其中地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,地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。
开放式地源热泵系统图
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。
冬季地源热泵供暖原理图
地源热泵空调系统的优势
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。
地源热泵的重要优点是改善生活环境。这里的改善不仅仅是节约能源,减少二氧化碳排放这种有利于地球环境的改善,更是一种大家能实实在在感受到的环境改善。
1.舒适性无与伦比,超强制冷、制热能力。
2.无废热排放,无噪音污染,自然环保。
3.非常节能,同样开支电费,可节省出一套空调系统。
4.设备运行稳定,运行可靠性大大提高。
传统热泵空调和地源热泵空调有什么区别
传统热泵空调从空气中提取冷热量面临一个矛盾:天气越热,空气就越热,空气越热从中提取冷量就越困难;同理天气越冷,空气就越冷,空气越冷从中提取热量就越困难。所以天越热,空调的制冷效果就越差;天越冷,空调制热效果越差。
地源热泵空调是从大地中提取冷热量。由于大地吸收了47%的太阳能,所以较深的地层能常年保持恒定的地温,它远高于冬季的室外温度,又低于夏季的室外温度,因此地源热泵可克服空气源热泵的技术障碍,且效率大大提高。
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。它以河水低温热源,向市政厅供热,输出的热水温度可达60℃。在冬季采用热泵作为采暖需要,在夏季也能用来制冷。1973年能源危机的推动,使热泵的发展形成了一个高潮。目前,欧洲的热泵理论与技术均已高度发达,这种“一举两得”并且环保的设备在法、德、日、美等发达国家业已广泛使用。如美国,截止1985年全国共有14,000台地源热泵,而1997年就安装了45,000台,到目前为止已安装了400,000台,而且每年以10%的速度稳步增长。1998年美国商业建筑中地源热泵系统已占空调总保有量的19%,其中有新建筑中占30%。美国地源热泵工业已经成立了由美国能源部、环保署、爱迪逊电力研究所及众多地源热泵厂家组成的美国地源热泵协会,该协会在近年中将投入一亿美元从事开发、研究和推广工作。美国计划到2001年达到每年安装40万台地源热泵的目标,届时将降低温室气体排放1百万吨,相当于减少50万辆汽车的污染物排放或种植树1百万英亩,年节约能源费用达4.2亿美元,此后,每年节约能源费用再增加1.7亿美元。
与美国的地源热泵发展有所不同,中、北欧如瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家主要利用浅层地热资源,地下土壤埋盘管(埋深<400米深)的地源热泵,用于室内地板辐射供暖及提供生活热水。据1999年的统计,为家用的供热装置中,地源热泵所占比例,瑞士为96%,奥地利为38%,丹麦为27%。
我国的地源热泵事业近几年已开始起步,而且发展势头看好。天津大学、清华大学分别与有关企业结成产学研联合体开发出中国品牌的地源热泵系统,已建成数个示范工程,越来越多的中国用户开始熟悉地源热泵,并对其应用产生了浓厚的兴趣,可以预计中国的地源热泵市场前景广阔。之所以对中国的地源热泵市场发展前景持乐观态度,一方面是要节约常规能源、充分利用可再生能源的国内外大趋势;另一方面,我国具有较好的热泵科研与应用的基础,早在50年代,天津大学热能研究所就开展了我国热泵的最早研究,1965年研制成功国内第一台水冷式热泵空调机。重庆建筑大学、天津商学院等单位对地下埋盘管的地源热泵也进行了多年的研究。