详解别墅地源热泵|地源热泵空调优缺点

地源热泵供热空调系统是目前世界上的绿色空调系统。热泵供热空调系统的工作原理是利用环境（空气、水和大地）中的低品位热量，经热泵机组的工作而改变温度，进而实现对建筑物的供热和空调，同时还可以提供生活热水。

地源热泵系统通过循环液在封闭的地下埋管中流动，实现系统与大地之间的换热，利用大地岩土层中的可再生热能。由于较深的地层中在未受干扰的情况下常年保持恒定的温度，与室外气温相比是冬暖夏凉，因此地源热泵可克服空气源热泵的技术障碍，且效率大大提高。在热泵机组中消耗1kW的电能可以得到4kW以上的热量，即能效比大于4。此外，它保持了地下水源热泵利用大地作为冷热源的优点，同时又不需要抽取地下水作为传热的介质。因此它是一种可持续发展的建筑节能新技术。

1.地源热泵工作原理

地源热泵则是利用水源热泵的一种形式，它是利用水与地能（地下水、土壤或地表水）进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源，冬季把地能中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地能为“热源”；夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地能为“冷源”。

地源热泵供暖空调系统主要分三部分：室外地能换热系统、水源热泵机组和室内采暖空调末端系统。其中水源热泵机主要有两种形式：水—水式或水—空气式。三个系统之间靠水或空气换热介质进行热量的传递，水源热泵与地能之间换热介质为水，与建筑物采暖空调末端换热介质可以是水或空气。

2.地源热泵技术路线

地源热泵技术路线有以下两种：土--气型地源热泵技术和水--水型地源热泵技术

土--气型地源热泵技术以美国的技术为代表，水--水地源热泵技术以北欧的技术为代表。二者的差别是：前者从浅层土壤或地下水中取热或向其排热，通过分散布置于各个房间的地源热泵机组直接转换成热风或冷风为房间供暖或制冷。后者是从地下水中取热或向其排热，经过热泵机组转换成热水或冷水，然后再经过布置在各个房间的风机盘管转换成热风或冷风给房间供暖或制冷。由于美国的土--气型地源热泵技术，可以不用地下水，采用埋设垂直管、水平管或向地表水抛设管路等多种方式，直接从浅层土壤取效或向其排热，不受地下水开采的限制，推广的范围更大、更灵活。

3.地源分类

地源按照室外换热方式不同可分为三类：(1)土壤埋管系统，(2)地下水系统，(3)地表水系统。

根据循环水是否为密闭系统，地源又可分为闭环和开环系统。闭环系统如埋盘管方式 （垂直埋管或水平埋管），地表水安置换热器方式。开环系统如抽取地下水或地表水方式。

此外，还有一种“直接膨胀式”，它不象上述系统那样采用中间介质水来传递热量，而是直接将热泵的一个换热器（蒸发器）埋入地下进行换热。

4 地源热泵系统的形式

土-气型地源热泵系统按照室外换热方式不同分，主要有三类形式：

1）地耦管系统

该方案只需在建筑物的周边空地、道路或停车场打一些地耦管孔，室外水系统注满水后形成一个封闭的水循环，利用水的循环和地下土壤换热，将能量在空调室内和地下土壤之间进行转换。故该方案不需要直接抽取地下水，不会对本地区地下水的平衡和地下水的品质造成任何影响，不会受到国家地下水资源政策的限制。

2）地下水系统

项目附近如果有可利用的地表水，水温、水质、水量符合使用要求，则可采用开式地表水（直接抽取）换热方式，即直接抽取地表水，将其通过板式换热器与室内水循环进行隔离换热，可以避免对地表水的污染。此种换热方式可以节省打井的施工费用，室外工程造价较低。

3）地表水系统

项目附近如果有可利用的地表水，水温、水质、水量符合使用要求，则可采用抛放地耦管换热方式，即将盘管放入河水（或湖水）中，盘管与室内循环水换热系统形成闭式系统。该方案不会影响热泵机组的正常使用；另一方面也保证了河水（湖水）的水质不受到任何影响，而且可以大大降低室外换热系统的施工费用。