将地源热泵系统制冷时产生的废热回收,可制成50--55℃生活用热水,节省用于制热水耗用的燃油或煤,对空气无污染,达到制热水不耗能的节能效果;同时由于制出的冷冻水可补充到回水系统中,以降低回水系统的回水温度,从而提高了制冷效率,降低了制冷系统的耗电量。
3地源热泵的分类
按照冷热源的不同,可将地源热泵系统分为以利用土壤作为冷热源的土壤源热泵、以利用地下水为冷热源的地下水热泵系统和以利用地表水为冷热源的地表水热泵系统3类。
3.1土壤源热泵
土壤源热泵是利用地下岩土层中热量进行闭路循环的热泵系统。热泵的换热器埋于地下,与大地进行冷热交换。它通过循环液(水或以水为主要成分的防冻液)在密闭地下埋管中的流动,实现系统与大地之间的传热。冬季供热时,流体从地下收集热量,再通过系统把热量带到室内。夏季制冷时系统逆向运行,即从室内带走热量,再通过系统将热量送到地下岩土层中。
地下热交换器的布置形式主要分为垂直埋管、水平埋管和蛇行埋管3类。
垂直埋管换热器通常采用的是U型方式,按其埋管深度可分为浅层(小于30 m),中层(30~100 m)和深层(大于100 m)3种。垂直埋管换热器热泵系统占地面积小、需要的管材少、泵耗能低,单位管长换热量高于水平埋管,但造价相对要高。水平埋管换热器有单管和多管2种形式,一般埋设深度为1.5-3.0 m。水平埋管换热器造价相对低,目前广泛使用。但需要较大场地、运行性能不稳定、泵耗能高、系统效率较低。蛇行埋管换热器比较适用于场地有限的情况。虽然挖掘量只有单管水平埋管换热器的20%~30%,但用管量会明显增加。这种方式的特点类似水平埋管换热器。
3.2地下水源热泵
地下水源热泵系统的热源是从水井或废弃的矿井中抽取的地下水。最常用的系统形式是采用一侧连接地下水,一侧连接热泵机组(板式换热器)。早期的地下水系统采用单井系统,即将地下水经过板式换热器换热后直接排放。其缺点是既浪费地下水资源,又容易造成地层塌陷,甚至引起地质灾害。后来产生了双井系统,一个井抽水,一个井回灌。地下水热泵使用最多的是深为50 m以内的浅井,其优点是造价比土壤源热泵低、水井与水井之间很紧凑、占地面积小、技术比较成熟。缺点是可供的地下水有限、水处理要求严格、抽取的地下水全部回灌并且不能受到污染。现在更多采用的是1抽2回或2抽3~4回技术,这种技术目前沈阳等城市采用较多。
3.3地表水源热泵
地表水源热泵系统的热源是池塘、湖泊或河溪中的地表水。地表水源热泵主要分为闭路系统和开路系统。在寒冷地区,开路系统并不适用,只能采用闭路系统。地表水源热泵具有造价相对低廉、泵耗能低、维修方便以及运行费用少等优点。但这种地表水源热泵系统也受到自然条件的限制。在公用的河流中、管道或水中的其他设备容易受到损害。如果河流、湖泊过小或过浅,水的温度会随气候发生较大的变化,容易产生效率降低、制冷或供热能力降低的后果。这种技术沿海城市采用得较多。
4地源热泵系统的优势及经济效益
4.1充分利用自然资源实现高效节能
太阳能是取之不尽的可再生绿色能源,地表浅层相当于一个巨大的太阳能集热器,它收集了47%的太阳能,比人类每年利用能量的500倍还多。地源热泵在冬季就是利用这种储存于地表浅层的无限的能源作为热源;在夏季则以地表浅层恒定的地能温度作冷源,只需小功率的压缩机就可实现能量转换的空调系统。调研结果表明,使用地源热泵技术比风冷热泵节能40%,比电采暖节能70%,比燃气炉效率提高48%,所需制冷剂比一般空调减少50%,是真正意义上的高效节能。
4.2具有极大的环境效益
传统的供暖、空调方式分别解决冬季供暖和夏季制冷。其系统投资大、占地多,且对环境的影响很严重。大气是人类赖以生存的最基本环境要素之一。然而,由于冬季采用煤炭、燃油和天然气等作为燃料,燃烧产生的大量污染物,包括大量的, , 等气体造成的大气污染,严重破坏着大气环境,降低了人们的生活质量。夏季使用的空调系统同样存在着:排放,作为重要的温室气体是造成全球性气候变化的主要因素之一.