三分鐘讀懂地源熱泵工作原理與優(yōu)缺點(diǎn)

　　地源熱泵系統(tǒng)是從常溫土壤或地表水（地下水），冬季從地下提取熱量，夏季把建筑的熱量又存入地下，從而解決冬夏兩季采暖和空調(diào)的冷熱源。夏季通過(guò)機(jī)組將房間內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下，對(duì)房間進(jìn)行降溫，同時(shí)儲(chǔ)存熱量，以備冬用。冬季通過(guò)熱泵將土壤中的熱量轉(zhuǎn)移到房間，對(duì)房間進(jìn)行供暖，同時(shí)儲(chǔ)存冷量，以備夏用，大地土壤提供了一個(gè)很好的免費(fèi)能量存貯源泉，這樣就實(shí)現(xiàn)了能量的季節(jié)轉(zhuǎn)換。

　　冬季地源熱泵工作原理：冬天熱泵中制冷劑正向流動(dòng)，壓縮機(jī)排出的高溫高壓R22氣體進(jìn)入冷凝器向集水器中的水放出熱量，相變?yōu)楦邷馗邏旱囊后w，再經(jīng)熱力膨脹閥節(jié)流降壓變?yōu)榈蜏氐蛪旱囊后w進(jìn)入蒸發(fā)器，從地下循環(huán)液中吸取低溫?zé)岷笙嘧優(yōu)榈蜏氐蛪旱娘柡驼羝筮M(jìn)入壓縮機(jī)吸氣端，由壓縮機(jī)壓縮排出高溫高壓氣體完成一個(gè)循環(huán)。如此循環(huán)往復(fù)將地下低溫?zé)崮堋鞍徇\(yùn)”到集水器，從而不斷地向用戶提供45 ℃ -50 ℃的熱水。

　　夏季地源熱泵工作原理：夏天熱泵中制冷劑逆向流動(dòng)，與用戶換熱的冷凝器變?yōu)檎舭l(fā)器從集水器中的低溫水（7 -12 ℃）提取熱能，與地下循環(huán)液換熱的蒸發(fā)器變?yōu)槔淠飨虻叵卵h(huán)液排放熱量，循環(huán)液中熱量再向地下低溫區(qū)排放，如此循環(huán)往復(fù)連續(xù)地向用戶提供7 -12 ℃ 的冷水。

　　室外地能換熱系統(tǒng)、地源熱泵機(jī)組和室內(nèi)采暖空調(diào)末端系統(tǒng)。其中地源熱泵機(jī)主要有兩種形式：水—水式或水—空氣式。三個(gè)系統(tǒng)之間靠水或空氣換熱介質(zhì)進(jìn)行熱量的傳遞，地源熱泵與地能之間換熱介質(zhì)為水，與建筑物采暖空調(diào)末端換熱介質(zhì)可以是水或空氣。

　　優(yōu)點(diǎn)

　　屬于可再生能源的利用技術(shù)

　　地源熱泵是利用地球表面淺層地?zé)豳Y源（通常小于400m深）作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。地表淺層地?zé)豳Y源可以稱為地能，是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太陽(yáng)能、地?zé)崮芏N(yùn)藏的低溫位熱能。地表淺層是一個(gè)巨大的太陽(yáng)能集熱器，收集了47%的太陽(yáng)能量，比人類每年利用能量總和的500倍還多。它不受地域、資源等限制，真正是量大面廣、無(wú)處不在。這種儲(chǔ)存于地表淺層近乎無(wú)限的可再生能源，使得地能也成為清潔的可再生能源的一種形式。

　　高效節(jié)能，運(yùn)行費(fèi)低

　　地能或地表淺層地?zé)豳Y源的溫度一年四季相對(duì)穩(wěn)定，冬季比環(huán)境空氣溫度高，夏季比環(huán)境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源，這種溫度特性使得地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率要高40%，因此要節(jié)能和節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用40%左右。另外，地能溫度恒定的特性，使得熱泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。

　　據(jù)美國(guó)環(huán)保署EPA估計(jì)，設(shè)計(jì)安裝良好的地源熱泵，平均來(lái)說(shuō)可以節(jié)約用戶30%~40%的供熱制冷空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用。

　　環(huán)境效益顯著

　　地源熱泵的污染物排放，與空氣源熱泵相比，相當(dāng)于減少40%以上，與電供暖相比，相當(dāng)于減少70%以上，如果結(jié)合其他節(jié)能減排會(huì)更明顯。雖然也采用制冷劑，但比常規(guī)空調(diào)裝置減少25%的充灌量。該裝置的運(yùn)行沒(méi)有任何污染，可以建造在居民區(qū)內(nèi)，沒(méi)有燃燒，沒(méi)有排煙，也沒(méi)有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場(chǎng)地，且不用遠(yuǎn)距離輸送熱量。

　　一機(jī)多用，應(yīng)用范圍廣

　　地源熱泵系統(tǒng)可供暖、制冷，還可供生活熱水，一機(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替換原來(lái)的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。特別是對(duì)于同時(shí)有供熱和供冷要求的建筑物，地源熱泵有著明顯的優(yōu)點(diǎn)。不僅節(jié)省大量能源，而且用一套設(shè)備可以同時(shí)滿足供熱和供冷的要求，減少了設(shè)備的初投資?？蓱?yīng)用于賓館、商場(chǎng)、辦公樓、學(xué)校等建筑，小型的地源熱泵更適合于別墅住宅的采暖、空調(diào)。

　　自動(dòng)運(yùn)行

　　地源熱泵機(jī)組由于工況穩(wěn)定，所以機(jī)組運(yùn)行簡(jiǎn)單可靠，維護(hù)費(fèi)用低；自動(dòng)控制程度高，使用壽命長(zhǎng)，可達(dá)到15年以上。

　　當(dāng)然，像任何事物一樣，地源熱泵也不是十全十美的，其應(yīng)用也會(huì)受到限制。

　　缺點(diǎn)

　　可利用的地能條件限制

　　地源熱泵理論上可以利用一起的土壤和水資源，在實(shí)際過(guò)程中，不同的土壤和水資源利用的成本差異是相當(dāng)大的。所以在不同的地區(qū)是否有合適的土壤和水資源成為地源熱泵應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵。目前的地源熱泵利用方式中，閉式系統(tǒng)一般成本高。而開式系統(tǒng)，能否尋找到合適的水源就成為使用水源熱泵的限制條件。對(duì)開式系統(tǒng)，水源要求必須滿足一定的溫度、水量和清潔度。

　　水層的地理結(jié)構(gòu)的限制

　　對(duì)于從地下抽水回灌的使用，必須考慮到使用地的地質(zhì)的結(jié)構(gòu)，確保可以在經(jīng)濟(jì)條件下打井，找到合適的水源，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)和土壤的條件，保證用后回灌可以實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，由于地下抽水將影響地下水資源，國(guó)家將來(lái)是否對(duì)此有所限制，也需要關(guān)注。

　　投資的經(jīng)濟(jì)性

　　由于受到不同地區(qū)、不同用戶及國(guó)家能源政策、燃料價(jià)格的影響，地源的基本條件不同，一次性投資及運(yùn)行費(fèi)用會(huì)隨著用戶的不同而有所不同。雖然總體來(lái)說(shuō)，地源熱泵的運(yùn)行效率較高、費(fèi)用較低，但與傳統(tǒng)的空調(diào)制冷取暖方式相比，在不同地區(qū)不同需求的條件下，地源熱泵的投資經(jīng)濟(jì)性會(huì)有所不同。