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地源熱泵技術路線
襄樊的地源熱泵機組，地源熱泵技術路線有以下兩種：土--氣型地源熱泵技術和水--水型地源熱泵技術 土--氣型地源熱泵技術以美國的技術為代表，水--水地源熱泵技術以北歐的技術為代表。二者的差別是：前者從淺層土壤或地下水中取熱或向其排熱，通過分散布置于各個房間的地源熱泵機組直接轉換成熱風或冷風為房間供暖或制冷。后者是從地下水中取熱或向其排熱，經過熱泵機組轉換成熱水或冷水，然后再經過布置在各個房間的風機盤管轉換成熱風或冷風給房間供暖或制冷。由于美國的土--氣型地源熱泵技術，可以不用地下水，采用埋設垂直管、水平管或向地表水拋設管路等多種方式，直接從淺層土壤取效或向其排熱，不受地下水開采的限制，推廣的范圍更大、更靈活。地源分類
地源按照室外換熱方式不同可分為三類：
(1)土壤埋管系統(tǒng)，
(2)地下水系統(tǒng)，
(3)地表水系統(tǒng)。
襄樊的地源熱泵機組根據循環(huán)水是否為密閉系統(tǒng)，地源又可分為閉環(huán)和開環(huán)系統(tǒng)。閉環(huán)系統(tǒng)如埋盤管方式 （垂直埋管或水平埋管），地表水安置換熱器方式。開環(huán)系統(tǒng)如抽取地下水或地表水方式。 此外，還有一種“直接膨脹式”，它不象上述系統(tǒng)那樣采用中間介質水來傳遞熱量，而是直接將熱泵的一個換熱器（蒸發(fā)器）埋入地下進行換熱。地源熱泵系統(tǒng)的形式
土-氣型地源熱泵系統(tǒng)按照室外換熱方式不同分，
主要有三類形式：
1、地耦管系統(tǒng)
該方案只需在建筑物的周邊空地、道路或停車場打一些地耦管孔，室外水系統(tǒng)注滿水后形成一個封閉的水循環(huán)，利用水的循環(huán)和地下土壤換熱，將能量在空調室內和地下土壤之間進行轉換故該方案不需要直接抽取地下水，不會對本地區(qū)地下水的平衡和地下水的品質造成任何影響，不會受到國家地下水資源政策的限制。
2、地下水系統(tǒng)
項目附近如果有可利用的地表水，水溫、水質、水量符合使用要求，則可采用開式地表水（直接抽取）換熱方式，即直接抽取地表水，將其通過板式換熱器與室內水循環(huán)進行隔離換熱，可以避免對地表水的污染。此種換熱方式可以節(jié)省打井的施工費用，室外工程造價較低。
3、地表水系統(tǒng)
項目附近如果有可利用的地表水，水溫、水質、水量符合使用要求，則可采用拋放地耦管換熱方式，即將盤管放入河水（或湖水）中，盤管與室內循環(huán)水換熱系統(tǒng)形成閉式系統(tǒng)。該方案不會影響熱泵機組的正常使用；另一方面也保證了河水（湖水）的水質不受到任何影響，而且可以大大降低室外換熱系統(tǒng)的施工費用地源熱泵在回灌困難地區(qū)的應用 北京市是偉大祖國的首都，為改善空氣環(huán)境、減少大氣污染，市委市政府早在2000年就提出了大氣污染治理規(guī)劃。在城區(qū)內利用清潔能源取代燃煤鍋爐，禁止新建燃煤鍋爐。水源熱泵空調作為一種清潔、節(jié)能、環(huán)保新技術很快被人們認識和接受。但在水源熱泵系統(tǒng)的推廣應用中，如何合理地抽取和回灌地下水是困惑用戶的首要問題。在水文地質條件相對差的地區(qū)，回灌很難，出現(xiàn)了個別項目難以實現(xiàn)地下水的*回灌，系統(tǒng)運行不穩(wěn)定。地源熱泵空調系統(tǒng)正好彌補了水源熱泵系統(tǒng)的不足，它通過密閉的PE換熱管與地層進行熱交換，為熱泵提供冷熱源，不再需要提取和回灌地下水。它的成功應用和示范，使在水文地質條件較差的地區(qū)也能使用地能資源。本文將對比水源熱泵和地源熱泵系統(tǒng)，以及它們所適用的地質條件和地區(qū)，并通過對朝陽區(qū)綠化局辦公樓地源熱泵空調系統(tǒng)的介紹，使大家對地源熱泵進一步了解。
一、地能熱泵系統(tǒng)的介紹
1.1地能概述
人類賴以生存的地球蘊藏著豐富的各類礦產資源，同時它還是一個非常巨大的能量資源庫。以淺層地表為例，據調查地表以下5~10米的地層溫度就不隨室外大氣溫度的變化而變化，常年維持在15~17℃。這樣的溫度相對于北京等的北方城市，冬季它比大氣溫度（5~-15℃）高，是可利用的低品位熱源；夏季它比大氣溫度（25~40℃）低，是可利用的冷源。地能熱泵系統(tǒng)就是利用地層的冬暖夏涼的特性，通過提取和釋放地層中的熱量，實現(xiàn)冬季供暖和夏季制冷。冬季通過輸入1kW的電能，熱泵機組可吸收2.5~3kW的地能，為建筑物提供3.5~4kW的熱能；夏季通過輸入1kW的電能，能為建筑物提供3.5~4kW的冷能。而該項目技術成功的關鍵就在于如何從地層中提取和釋放熱能。
水源熱泵和地源熱泵都屬于地能熱泵的范疇，不同之處就在于它們提取和釋放地能的方式不同。 1.2水源熱泵和地源熱泵 1.2.1水源熱泵系統(tǒng)
水源熱泵是通過抽取與地層同溫度的地下水，機組與地下水換熱后，地下水通過回灌井回灌到地層中。根據系統(tǒng)負荷量及需水量的大小，地層的出水能力和回灌能力來設計抽水井和回灌井的數量。 抽灌井可為一抽一灌、一抽多灌或多抽多灌。 1.2.2地源熱泵系統(tǒng) 地源熱泵系統(tǒng)通過在密閉的換熱管里循環(huán)的循環(huán)液與地層之間進行熱量交換，冬季吸熱、夏季散熱。根據系統(tǒng)負荷量的大小，地層的導熱能力來設計換熱孔形式、數量和深度。
地源熱泵的利與弊
1、地源熱泵：
未明確支持和大力推廣，態(tài)度不明朗，有些地區(qū)明令禁止（天津，上海等）。
2、地源熱泵：
會對地下水資源、對周邊環(huán)境造成了一定程度的破壞，實際上把對大氣的污染轉移到地下水水中，土壤中。雖然理論上抽取的地下水將回灌到地下水層，但目前國內抽取的地下水真正做到全部回灌的少之又少，回灌難落實，采水量大于回灌量，造成地下水位下降，嚴重時將導致地質層發(fā)生變化，地面沉降。另外，對水資源存在物理、化學、生物污染，怎樣保證地下水層不受污染也是一個棘手的問題。（武漢湯遜湖地區(qū)做的地下水源熱泵空調，已經停用，沒地下水了！北京地區(qū)使用水源熱泵機組的地區(qū),由于*使用地下水,倒至地表層下陷。）
3、地源熱泵：
一旦地下水量不能滿足機組要求，系統(tǒng)將癱瘓。而且在使用過程中，一般3-5年需對水井、板式換熱器進行定期維護。
4、地源熱泵：
主要取決于水井的壽命，達到設計出水的運行時間一般為3-5年。
5、地源熱泵：
水井、板式換熱器需定期（一般為3-5年）維護，費用不菲，需交納水資源費。
6、地源熱泵；
地下水量隨著運行時間的延長，不一定能滿足機組要求，一旦地下水資源潰乏，系統(tǒng)隨之癱瘓。
7、地源熱泵：
板式換熱器需定期維護；水井需養(yǎng)井，由于泥砂堵塞，回灌量逐年遞減，井的壽命zui多3～5年。
8、地源熱泵：
風險性很大，地下水量的大小，國家對地下水源的使用政策都是不確定因素。誰也無法保證可*利用地下水源。
9、地源熱泵有它的優(yōu)點,
也有很多不足之處,它的應用受到地質條件的制約：水質、水量、地下水的穩(wěn)定性等。地下水源熱泵大量應用暴露出了很多問題，zui為典型的是回灌井失效，回灌井堵塞和溢出是大多數地下水源熱泵都會出現(xiàn)的問題。
10、地源熱泵由于它是利用地下熱能這一可再生能源，zui近幾年受到了人們越來越多的關注。然而，就在這項技術逐步被人們所認識的時候，我國一些地區(qū)卻紛紛出現(xiàn)了地下水由于嚴重開采，造成地下水位下降，嚴重的已導致地質層發(fā)生變化。
11、國外如美國、歐州主要研究和應用的地源熱泵系統(tǒng)以及我國研究和推廣的重點均是土壤源熱泵系統(tǒng)而不是水源熱泵。在美國地源熱泵，是通過采集土壤、江河湖水中的熱量或冷量，多采用密閉式的系統(tǒng)，一般設計時，不與地下水資源直接接觸。很少進行地下水的抽取。
在中國可能理論上可以達到環(huán)保，但是實際在使用過程中*會發(fā)生變化，情況如下： a）、系統(tǒng)容易被泥砂堵塞
b）、水抽幾年就沒了
c）、存在物理、化學、生物污染等地下水污染 d）、無法*回灌，回灌難落實，采水量大于回灌量，水資源浪費
兩個系統(tǒng)對比
水源熱泵
地源熱泵
相同之處 站房內系統(tǒng)基本相同，都能同時具備供暖、制冷和制生活熱水的功能 不同之處 需要鉆鑿抽灌井 需要鉆鑿換熱孔 抽取、回灌地下水，作為熱交換的媒介 循環(huán)液在換熱管中密閉循環(huán)，不擾動地下水 機組進水溫度穩(wěn)定，與地層溫度相同冬季進水溫度為10~13℃，夏季進水溫 為17~20℃ 水井需要定期維護 換熱孔不需要任何維護
北京市水文地質條件
北京市水文地質條件相對較好的地區(qū)主要分布在永定河古河道，潮白河古河道等，比較適合應用水源熱泵的地區(qū)有：海淀區(qū)南部、石景山區(qū)、豐臺區(qū)、大興北部、城區(qū)、順義縣城東北部等部分地區(qū)。根據具體地點的水文地質條件不同，其單井的抽水量和回灌量都有所不同。 基本上所有的地區(qū)都能使用地源熱泵，但平原區(qū)，如海淀北部、朝陽區(qū)、昌平區(qū)、順義南部、通縣、大興南部等地區(qū)，地層顆粒細換熱孔施工容易，成孔費用相對較低；山區(qū)及山前地區(qū)，由于地層為巖石地層或顆粒較大，鉆孔費用較高。三、地源熱泵案例 北京市朝陽區(qū)綠化局位于朝陽區(qū)紅領巾公園橋西北側，新辦公樓總建筑面積為4000m2，其中地上局部三層，地下一層。辦公樓于2003年初開始建設，由于距離城市熱源主干道較遠，如采用燃氣鍋爐或城市熱力供暖都需要投入很大的接口費用。因為紅領巾公園所處地區(qū)，地層顆粒較細，主要以粘土、粉細砂、粗砂和砂礫層為主，所以選用了地源熱泵系統(tǒng)。 建筑物的總熱負荷為450kW（含30kW生活熱水負荷），總冷負荷為480kW?？照{系統(tǒng)選用東宇制冷設備廠生產的GWHP530Y30型水水熱泵機組。地埋管系統(tǒng)布置在辦公樓東側道路下，換熱孔共計26眼，成兩列排布，孔間距為4米。每孔下入
【產品特性】
◆ 功能齊全
集制冷、制熱、生活熱水三位一體功能的集成系統(tǒng)，具備五大功能：
制冷（夏季）
制熱（冬季）
熱回收：制熱水+制冷（夏季或過渡季節(jié)）
制熱水（全年）
雙制熱：制熱水+制熱（冬季）
◆ 高效穩(wěn)定
采用高效渦旋式壓縮機，能效比高；雙壓縮機機組，可以實現(xiàn)逐級卸載，部分負荷效率更高；電子膨脹閥精確控制制冷劑流量，運行更穩(wěn)定，應用范圍更廣。
◆ 設計*
源側采用同心套管式換熱器，熱交換效率高，有效減少壓力損失和管路結垢，并具有抗腐蝕能力，可滿足地下水和地下環(huán)路系統(tǒng)應用的需要；負荷側采用板式換熱器，結垢緊湊，熱交換效率更高。
◆ *設計
機組采用低噪音設計，全封閉壓縮機配以優(yōu)質的吸音材料大大減低了機組的噪音。
◆ 控制*
采用微電腦控制，大屏幕液晶顯示，實時監(jiān)控系統(tǒng)的進出水溫度，壓縮機、水泵運行狀態(tài)，熱水加熱工作狀態(tài)等。
◆ 應用范圍廣
可應用于水環(huán)工況、地下水工況、地下環(huán)路工況，廣泛用于別野、賓館及其它商用場合。
地源熱泵的系統(tǒng)優(yōu)勢
1.高效節(jié)能
地源熱泵比傳統(tǒng)空調系統(tǒng)運行效率要高約30－50％；全年的運行費用要比熱網集中供熱或燃油燃氣供熱系統(tǒng)降低20－60％。
2.綠色環(huán)保地源熱泵系統(tǒng)省去鍋爐和鍋爐房，全年僅采用電力這種清潔能源，*解決了鍋爐造成的大氣污染的問題。由于提高了能源的利用效率，大大減少了由于建筑供熱空調產生的CO2的排放量。同時避免了地下地源熱泵系統(tǒng)可能造成的對地下水的浪費和污染。它是一種清潔的可再生能源，具有*的環(huán)境效益。
3.一機多用
地源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調，還可供生活熱水，一機多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調的兩套裝置或系統(tǒng)。機組緊湊、節(jié)省建筑空間。
4.美化建筑
系統(tǒng)不需鍋爐和冷卻塔，也不需家用空調的窗機，令建筑與環(huán)境更加賞心悅目。
5.分戶計量
便于分戶計量核算，計費合理方便。
6.安全可靠
地下?lián)Q熱器采用高密度聚乙烯塑管，壽命長達50年；熱泵機組壽命20年以上。運行可靠，維護費用低廉。
地源熱泵打井數量的確定：
1、打井的數量與地質條件有很大的關系，粗細紗，黃土層，或卵石層、基巖層打孔的深度都不一樣的，
2、與所配的地源熱泵機組的制熱量有關系，比如：制熱量是100KW，每延米的換熱量是45W
3、上述兩個條件就能算出打井的數量來地埋管：
地源熱泵埋管共分兩種，一種水平地埋，一種為垂直埋管：
規(guī)范規(guī)定：水平連接管的深度應在凍土層以下0.6m，且距地面不宜小于1.5m。 水平地埋管普遍使用在單相運行狀態(tài)的空調系統(tǒng)中，一般的設計埋管深度在2～4米之間，在只用于采暖時，土壤在整個冬天處于放熱狀態(tài)，溝的深度一定要深，管間距要大。
規(guī)范規(guī)定：豎直地埋管換熱器埋管深度宜大于20m，鉆孔孔徑不宜小于0.11m，鉆孔間距應滿足換熱需要，間距宜為3～6m。
垂直埋管換熱器通常采用的是U型方式，按其埋管深度可分為淺層（＜ 30 m），中層（30～100 m）和深層（＞100 m）3種。埋管深，地下巖土溫度比較穩(wěn)定，鉆孔占地面積較少，但相應會帶來鉆孔、鉆孔設備的經費和高承壓埋管的造價提高。
環(huán)保在線