地源热泵制冷效果(地源热泵制冷制热原理)

1. 地源热泵制冷制热原理

作为新型空调系统，地源热泵只需输入少量的高品位能源（电能），即可实现能量从低温热源向高温热源的转移。

1、冬季制热

制热时，地源热泵内置的冷媒介质会受到压缩机的做工，并通过四通阀进行换向流动。此时由地下水路所吸收的来自水或土壤的热量，也会全部吸收至冷媒中。在地下热量不断转移至室内的过程中，实现了自然对流或辐射的形式供暖。

2、夏季制冷

制冷时，地源热泵内置的冷媒介质会受到压缩机的做工，实现汽-液转换的循环。此时室内空气循环所携带的热量会吸收至冷媒中，再通过冷媒的冷凝作用，将热量由水路循环转移至地下水或土壤里。在室内热量不断转移至地下的过程中，以冷风的形式为房间产生制冷。

2. 地源热泵制热效果

海尔地源热泵中央空调系统是利用浅层地能进行供热制冷的新型能源利用技术，是热泵的一种，热泵是利用卡诺循环和逆卡诺循环原理转移冷量和热量的设备。地源热泵通常是指能转移地下土壤中热量或者冷量到所需要的地方。通常热泵都是用来做为空调制冷或者采暖用的。地源热泵还利用了地下土壤巨大的蓄热蓄冷能力，冬季地源把热量从地下土壤中转移到建筑物内，夏季再把地下的冷量转移到建筑物内，一个年度形成一个冷热循环。

1、可再生性

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，地源热泵是利用清洁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，所收集的太阳辐射能量，比每年利用能量的500倍还多（地下的水体是通过土壤间接接受太阳辐射能量），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的相对平衡，地源热泵技术的成功使用，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。2、高效节能

地源热泵机组利用的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，使用冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率大大提高，可以节能30-40%的运行费用。投入1KW的电能可以得到4KW以上的热量或 5KW以上冷量。

3、环境和经济效益显著

地源热泵机组运行时，不消耗水也不污染水，不需要锅炉.冷却塔，也不需要堆放燃料废物的场地，环保效益显著。但是在土壤源地源热泵系统废弃时，位于地下的热交换管道无法取出处理，会造成打井区域的地下污染。地源热泵机组的电力消耗，与空气源热泵相比可以减少40%以上；与电供暖相比可以减少70%以上，它的制热系统比燃气锅炉的效率平均提高近 50%,比燃油炉的效率高出75%。

4、一机多用，应用范围广地源热泵系统可制热.制冷，还可提供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物，地源热泵有较明显的优势。不仅节省了大量的能源，减少了设备的初投资。地源热泵可应用于宾馆、居住小区、公寓、厂房、商场、办公楼、学校等建筑，小型的地源热泵更适合别墅住宅的采暖,制冷。5、自动运行

地源热泵机组由于工况稳定，系统可以设计得较简单；机组运行可靠，维护费用低；自动控制程度高，使用寿命长。

3. 地源热泵的制热和制冷

应该是转换器不散热了。地源热泵是利用水与地能（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"。

是一种既具有夏季制冷功能，又具有冬季供暖功能的设备，实现制冷设备中的蒸发器、冷凝器在制冷／供暖状态的功能互换。

4. 地源热泵制冷制热工作原理

地源热泵原理

地源热泵系统是从常温土壤或地表水(地下水)，冬季从地下提取热量，夏季把建筑的热量又存入地下，从而解决冬夏两季采暖和空调的冷热源。夏季通过机组将房间内热量传移到地下，对房间进行降温。同时储备热量，以备冬用。冬季通过热将土壤中热量转移到房间。对房间进行供暖，同时储存冷量，以备夏用。

5. 地源热泵制冷制热原理图解

基本概念和原理

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。

1、制冷工况

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需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，由水路循环将冷媒所携带的热量吸收，最终由水路循环转移至土壤里。在室内热量不断转移至地下的过程中，通过冷媒—空气热交换器，以13-7℃的冷风的形式为房间供冷。

2、制热工况

在制热状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功,并通过水路切换将水流动方向切换。由地下的水路循环吸收地下水或土壤的热量，通过冷媒/水热交换器内冷媒的蒸发，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/水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。在地下热量不断转移至室内的过程中，以35-50℃的热水的形式向室内供暖。

3、应用

地源热泵是以地表能（包括土壤、地下水和地表水等）为热源，通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低品位热能向高品位热能转移的热泵空调系统。与传统空调和供热系统相比，它具有可再生利用、运行费用低、占地面积小、节约水资源、有利环保等特点。

大家都知道，在南方夏季冷负荷比热负荷要大/

北方冷负荷比夏季热负荷小

，如果采用

浅层地源热泵系统

的话，常年的向土壤输送的热量比冷量要大/

常年的向土壤输送的热量比冷量要小

，那么若干年后是不是会引起地温升高/

降低

，该系统在该地区就不能使用或使用效果下降，即地热不平问题。显然不平衡是存在的，但是没有足够的数据和模型证明这种不平衡。地埋管平衡问题一直是比较棘手的问题，目前尚未见到不平衡导致系统无法运行的情况，想在理论上做的更有说服力的话需要建筑的全年动态负荷及使用负荷率时间表。目前地源界对此问题尚无定论，仁者见仁，智者见智。

对于冬冷夏热地区：冷负荷大于热负荷，在考虑到压缩机的功率，制冷时排热量大于制热时的吸热量。所以对于做浅层地源热泵之前，要先进行

热平衡计算

。夏季向地下放热，冬季向地源取热，两者在部分地区（夏季冷负荷和冬季热负荷可以持平的地区）大体平衡。不

平衡是动态变化的

，随着地温的升高或降低，该地块的吸热或放热的能力也会变化。最后会趋于一种

失效平衡

。

一般的地源热泵

可以从以下角度分析

：先计算出夏天和冬天散热量（冷负荷）和吸热量（热负荷），如果大体平衡就不需采取别的措施。

1、如果夏天的散热大于冬天的吸热，那么就应该减少其散热量，可以采用热回收，把冷凝热回收一部分，如果仍然平衡不了，那么就加冷却塔，直到两者平衡为止。

2、相反如果冬天吸热大于夏天散热，那么就减少冬天的吸热量，可以采用锅炉分担部分负荷，以达到两者平衡的目的。目前大家都在用夏季辅助放热 冬季辅助收热的方法进行平衡 但是没有确切的方法和方案

3、先给建筑建立模型（可以选用SKetchUp、legacyOpenStudio和DesignBuilder进行建模），计算全年累计负荷。得出向土壤的吸热、放热负荷。然后用EnergyPlus软件j进行负荷模拟，看看是否在管数最合理的情况下平衡。

目前解决

技术措施

主要有三个：

1、需要生活热水的项目采用热回收(全热和余热皆可)技术，把一部分排热转化成热水，即分担部分地埋管的负担，又有免费的热水用，一举两得。也能够缓解夏季散热量大于冬季吸热量的问题；缓解程度和热回收量大小有关；

2、地埋管系统按照冬季采暖负荷进行设计；如果不能平衡，排热过多的话，夏季偏少部分通过增加单冷机组、无需生活热水的项目只能加冷却塔了。实现制冷量的补充。目前工程中采用辅助冷热源的项目多是埋管面积不够或是为了节省初投资。

3、地埋管系统按照夏季制冷量设计，冬季吸热过多，通过增加辅助散热措施、如东北寒冷地区，采暖时间比制冷时间长，冬季吸热量大于夏季排热，可采用辅助热源，如锅炉。提高地下的热补充量使之平衡。不过北方多集中采暖，鲜有为了热平衡才使用辅助源的。

该三个措施，严格意义上是从技术层次加以考虑，但是，从初投资角度考虑，第三种方案不合适；可以说，如何在经济性和稳定性之间寻找最佳的平衡点，还是值得我们去进一步的探讨和研究。