欧美住宅地热能利用-地源热泵

2011年6月8日1040

地热能源,在欧美等发达国家,应用比较广泛。
地热能源的合理开发利用,在我们国家,起步还比较晚。
下面,介绍一些,在美国、加拿大、欧洲等地方,
地热能源,在住宅方面的利用情况。

 

百度名词解释一下:

地源热泵

中文名称:
地源热泵
英文名称:
geothermal heat pump,ground-source heat pump
定义:
把地面做低温热源的热泵,即从地面土壤中吸热来取暖的循环设备。
应用学科:
电力(一级学科);通论(二级学科)

地源热泵是利用地球表面浅层水源(如地下水、河流和湖泊)和土壤源中吸收的太阳能和地热能,并采用热泵原理,既可供热又可制冷的高效节能空调系统。

 

地源热泵概述

  地源热泵是一种利用浅层地热资源(也称地能,包括地下水、土壤或地表水等)的即可供热又可制冷的高效节能空调设备。地热热泵通过输入少量的高品位能源(如电能),实现由低温位热能向高温位热能转移。地能分别在冬季作为热泵供热的热源和夏季制冷的冷源,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。通常地源热泵消耗1KW的能量,用户可以得到4kw以上的热量或冷量。

冷热源

地源热泵

目前,地源热泵已成功利用地下水、江河湖水、水库水、海水、城市中水、工业尾水、坑道水等各类水资源以及土壤源作为水源热泵的冷热源:

形式

地源热泵

水源/地源热泵有开式和闭式两种。

开式系统:是直接利用水源进行热量传递的热泵系统。该系统需配备防砂堵,防结垢、水质净化等装置。

闭式系统:

  是在深埋于地下的封闭塑料管内,注入防冻液,通过换热器与水或土壤交换能量的封闭系统。闭式系统不受地下水位、水质等因素影响。

地源热泵

1、垂直埋管--深层土壤

  垂直埋管可获取地下深层土壤的热量。垂直埋管通常安装在地下50-150米深处,一组或多组管与热泵机组相连,封闭的塑料管内的防冻液将热能传送给热泵,然后由热泵转化为建筑物所需的暖气和热水。垂直埋管是地源热泵系统的主要方式,得到各个国家的政府部门大力支持。

  2、水平埋管--大地表层 在地下2米深处水平放置塑料管,塑料管内注满防冻的液体,并与热泵相连。水平埋管占地面积大,土方开挖量大,而且地下换热器受地表气候变化的影响。

  3、地表水

  江、河、湖、海的水以及深井水统称地表水。地源热泵可以从地表水中提取热量或冷量,达到制热或制冷的目的。利用地表水的热泵系统造价低,运行效率高,但受地理位置(如江河湖海)和国家政策(如取深井水)的限制。

可再生性

地源热泵

地源热泵是一种利用地球所储藏的太阳能资源作为冷热源,进行能量转换的供暖制冷空调系统,地源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。地表土壤和水体是一个巨大的太阳能集热器,收集了47%的太阳辐射能量,比人类每年利用的500倍还多(地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量);它又是一个巨大的动态能量平衡系统,地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散相对的平衡,地源热泵技术的成功使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为现实。

高效节能

  地源热泵机组利用土壤或水体温度冬季为12-22℃,温度比环境空气温度高,热泵循环的蒸发温度提高,能效比也提高;土壤或水体温度夏季为18-32℃,温度比环境空气温度低,制冷系统冷凝温度降低,使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式,机组效率大大提高,可以节约30--40%的供热制冷空调的运行费用,1KW的电能可以得到4KW以上的热量或5KW以上冷量。

  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,比燃料锅炉节省约二分之一的能量;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、加拿大及中、北欧如瑞士、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。

系统类型

  1.水平式地源热泵

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水平式地源热泵

通过水平埋置于地表面2~4以下的闭合换热系统,它与土壤进行冷热交换。此种系统适合于制冷供暖面积较小的建筑物,如别墅和小型单体楼。该系统初投资和施工难度相对较小,但占地面积较大。

  地源热泵

  2.垂直式地源热泵

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垂直式地源热泵

通过垂直钻孔将闭合换热系统埋置在50M~400M深的岩土体与土壤进行冷热交换。此种系统适合于制冷供暖面积较大的建筑物,周围有一定的空地,如别墅和写字楼等。该系统初投资较高,施工难度相对较大,但占地面积较小。

  地源热泵

  3.地表水式地源热泵

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地表水式地源热泵

地源热泵机组通过布置在水底的闭合换热系统与江河湖泊海水等进行冷热交换。此种系统适合于中小制冷供暖面积,临近水边的建筑物。它利用池水或湖水下稳定的温度和显著的散热性,不需钻井挖沟,初投资最小。但需要建筑物周围有较深、较大的河流或水域。

  地源热泵

  4.地下水式地源热泵

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地下水式地源热泵

地源热泵机组通过机组内闭式循环系统经过换热器与由水泵抽取的深层地下水进行冷热交换。地下水排回或通过加压式泵注入地下水层中。此系统适合建筑面积大,周围空地面积有限的大型单体建筑和小型建筑群落。

黑线是干什么的
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跟我们这里的地暖类似,需要铺设PEX水管,水管中流动热水。

上面的黑线,不准确,应该称黑管,是埋在土壤或者地下的水管。
土壤中的温度,随季节变化,基本保持一定温度,利用地下水,
流动到房子中的热交换器中,保持房屋内的温度,达到冬暖、夏凉的目的。

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