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    地源热泵分类
    2012-12-05 17:00:21

    地源热泵是一个广义的术语,它包括以地下水、地表水和地下岩土作为热源和热汇的热泵系统。以地下岩土为热源和热汇的热泵系统称之为土壤源热泵,或地埋管地源热泵系统;以地下水和地表水为热源和热汇的热泵系统分别称之为地下水源热泵和地表水源热泵系统。

    1、地下水源热泵系统

    在地表以下一定深度处,地下水的温度几乎是恒定的,略高于当地的年平均气温,因此地下水源热泵的效率大大高于空气源热泵,而且它的制冷量和制热量不受室外空气温度的影响。但它的应用也受到一定的限制。首先,这种抽取地下水的办法需要有丰富的地下水为先决条件,如果地下水位较低,水泵的耗电量增加,这将大大降低系统的效率。此外,虽然理论上抽取的地下水将回灌到地下水层,但在很多地质条件下回灌的速度大大低于抽水的速度,造成地下水资源的流失。即使能够把抽取的地下水全部回灌,怎样保证地下水层不受污染也是一个棘手的课题。2005年颁布的国家标准《地源热泵工程技术规范》要求地下水源热泵系统抽取的地下水需100%地回灌到同一个含水层。实际工程经验表明对于大多数地质条件100%回灌是很难实现的。再就是大量抽取地下水造成地下水位降低,地面下陷,危及建筑物的安全。欧洲和北美国家对采用地下水源热泵技术都有严格的立法限制。我国总体来说是水资源缺乏的国家,地下水源热泵系统在我国经过近十多年的上升发展趋势以后,其局限性也已被更多地认识;因此推广这种地下水源热泵技术应慎重。

    2、地表水源热泵系统

    地表水源热泵就是利用江、河、湖、海中的地表水作为热泵机组的热源和热汇。当建筑物的周围有大量的地表水域可以利用时,可通过水泵和输配管路将水体的热量传递给热泵机组或将热泵机组的热量释放到地表蓄水体中。近年来,利用污水处理厂的经处理的二次水或直接利用原生污水的热泵系统也引起人们的关注,这类热泵系统就其技术特点来说也可归于地表水源热泵。

    地表水源热泵系统的特点与空气源热泵相似,即环境热源的温度均随室外气候的变化而变化。当室外温度降低时,热泵的供热量及效率也随之降低,而此时所需的热负荷确增加。因此,在极端情况下,机组往往不能满足要求,而且采用地表水源热泵系统需要一定的自然水体,这也使得地表水源热泵系统的应用受到一定的限制。

    海水源热泵已成为近年来的宣传热点,但在我国大规模应用海水源热泵的技术还不够成熟。技术方面的主要困难在于海水对设备的腐蚀以及海洋生物在管道中滋生引起的堵塞。此外,在北方地区由于冬季海水的温度较低,因此系统的效率较低。

    3、地埋管地源热泵系统

    地埋管地源热泵系统是利用地下岩土作为热源或热汇,它是由一组埋于地下的高强度塑料管(地热换热器)与热泵机组构成,也称闭环地源热泵系统(以下简称地源热泵)。在夏季,水或循环液通过管路进行循环,将热泵释放的热量排到地下岩土层;冬季循环介质将岩土层的热量提取出来经热泵释放给室内空气。由于较深的地层在未受干扰的情况下常年保持恒定的温度,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,效率大大提高,且又不受地下水资源的限制,它在欧、美的一些发达国得到了广泛的应用。

    根据布置形式的不同,地下埋管换热器可分为水平埋管与竖直埋管换热器两大类。水平埋管方式的优点是在软土地区造价较低,但缺点是占地面积大,通常不太适合中国地少人多的国情。竖直地埋管换热器也就是在若干竖直钻孔中设置地下埋管的地埋管换热器。由于竖直地埋管换热器具有占地少、工作性能稳定等优点,因此已成为工程应用中的主导形式。竖直埋管的方式的钻孔直径通常为0.110.15m,深度40150m;在钻孔中插入高密度聚乙烯(PE)U型管,然后用回填材料把钻孔密封,再把各U型管连接成地埋管换热器。

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