地源热泵供冷供热系统分析

一、地源热泵供冷供热系统原理示意图

地源热泵供冷供热系统原理示意图如图4-32所示。

地源热泵系统在制冷状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，使其进行汽-液转化的循环。通过冷媒/空气热交换器内冷媒的蒸发将室内空气循环所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/水热交换器内冷媒的冷凝，由循环水路将冷媒中所携带的热量吸收，最终通过室外地能换热系统转移至土壤里。

地源热泵系统在制热状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，并通过四通阀将冷媒流动方向换向。由室外地能换热系统吸收土壤里的热量，通过地源热泵机组系统内冷媒的蒸发，将水路循环中的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/空气热交换器内冷媒的冷凝，由空气循环将冷媒所携带的热量吸收。

二、地源热泵系统设计

地埋管地源热泵系统设计时，应符合下列规定：应通过工程场地状况调查和对浅层地能资源的勘察，确定地埋管换热系统实施的可行性与经济性；当应用建筑面积在500㎡以上时，应进行岩土热响应试验，并应利用岩土热响应试验结果进行地埋管换热器的设计；地埋管的埋管方式、规格与长度，应根据冷(热)负荷、占地面积、岩土层结构、岩土体热物性和机组性能等因素确定；地埋管换热系统设计应进行全年供暖空调动态负荷计算，最小计算周期宜为1年。

计算周期内，地源热泵系统总释热量和总吸热量宜基本平衡；应分别按供冷与供热工况进行地埋管换热器的长度计算。当地埋管系统最大释热量和最大吸热量相差不大时，宜取其计算长度的较大者作为地埋管换热器的长度；当地埋管系统最大释热量和最大吸热量相差较大时，宜取其计算长度的较小者作为地埋管换热器的长度，采用增设辅助冷(热)源，或与其他冷热源系统联合运行的方式，满足设计要求；冬季有冻结可能的地区，地埋管应有防冻措施。

如果当地有旺盛的地下水流动，则其性能与当地年均温有关，年均温低于10℃以下时，不宜采用这一方式供暖；当没有流动的地下水时，要尽可能使得从地下获取的冷量与从地下获取的热量相当，也就是冬夏负荷接近，否则地下温度会逐年下降或逐年上升。

三、地源热泵系统优缺点及适宜性分析

地源热泵系统的优点：充分利用可再生能源，高效节能，环保性好，土壤蓄热性能好，系统稳定性好，无须除霜，运行可靠，运行费用较低。

地源热泵系统缺点：系统设置受自然条件限制，占地面积较大，初投资较高。

地埋管地源热泵系统按埋管方式可以分为水平地埋管和垂直地埋管地源热泵系统，我国一般采用垂直地埋管地源热泵系统。对于地埋管地源热泵系统的适宜性主要考虑岩土特性、地下水分布和渗透情况、地下空间利用等因素。

对于地下水对金属的腐蚀性离子较多，且大部分超标，水质污染较为严重时，水处理代价过高，且又适宜、较适宜采用地埋管地源热泵系统的地区可采用地埋管地源热泵系统进行供热供冷。

对于基岩地区，地层可钻性差，且传热条件也差的地区，不宜采用地理管地源热泵系统供冷供热。

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