地源热泵系统vs蒸发冷却系统
地源热泵与制冷系统比较
系统较小，铜管内流的制冷剂，不会出现冷热分布不均的情况。
系统庞大，容易出现水力的不平衡，往往会出现近端效果好，末端没有效果的情况。
在设计操作灵活性方面，氟系统远优于水系统。
5、占地面积
氟系统—制冷剂系统
地源热泵系统——水系统
不需要专用机房，放置在屋顶或室外空闲位置，不占用建筑的优先使用面积。现在寸土寸金的建筑里面，无形中减少了投资费用。
制冷/热速度较慢。
采用双感温控制，室外机采用双速风机，室内温度维持在±0.5 ℃，舒适。
水机运转一般室内维持在±2 ℃，舒适度方面不如氟机。
在制冷/热速度，温度调节方面，氟系统优于水系统。
包括室内外机、冷却水系统、冷冻水系统，电气安装和其他辅助设备、机方等部分； （水箱、水处理仪、水泵、过滤器、阀门、水流开关等）。
制冷剂配管因采用管径很小的铜管，安装极为方便，没有机房的安装。
采用较粗的钢管或者PPR管，工程量大，安装专业性极强，需要经过专门的培训后方能安装。
机组运行时，由于管径很小，流过的制冷剂量也很小，采用吊顶时对建筑的影响较小。
在部分负荷时，运转效率高于地源热泵。
在满负荷时，由于外界环境稳定，运行效率高。
由于地源热泵调节能力差，但是由于室外环境稳定，因此部分负荷运行多时氟系统占优。
4、设计操作灵活性
氟系统—制冷剂系统
地源热泵系统——水系统
可以实现自动控制、智能化管理，不用专人管理，启动方便快捷，制冷迅速，能满足短时需要大量冷量的要求。
系统庞大，各种附属设备较多，因此造成系统复杂，故障率较高，假如其中任何一种设备出现故障，将影响到整栋大楼的运行。
由于氟系统的智能化程度很高，出现故障时，均能在线控器面板上显示出来故障代码，这样使维修更为方便。
地水源热泵系统介绍1(1)
2.2 水源热泵系统工作原理
• 水源热泵系统是一种可同时实现采暖和制冷的高效节能空 调系统，它主要是以地下水中的热能，作为热泵夏季制冷 的冷却源、冬季采暖供热的低温热源；即在冬季，热泵把 水中的热量“取”出来，供给建筑物室内采暖；夏季，把 建筑物室内的热量取出来，释放到地下水中去，达到建筑 物制冷目的。
• 地埋管地源热泵系统能效比高一般都在4.0以上， 通常热泵机组消耗1单位的能量，再加上土壤中储 存的3单位的能量，用户可以得到4单位以上的热 量或冷量，节能效果明显。
地源热泵系统原理示意图
地源热泵系统原理示意图
一、 地埋管地源热泵系统介绍
• 3. 地源热泵系统发展背景
• 2005年，国家发展改革委“可再生能源和新能源 高技术产业化专项”重点支持了一批风力发电、 太阳能光伏发电、太阳能供热和地源热泵供热 （制冷）、氢能等方面的产业化项目。在太阳能 供热和地源热泵供热（制冷）方面，开展新型太 阳能热水器和地源热泵系统产业化。包括高可靠 性新型真空管集热器、大面积中高温太阳能热水 系统、全天候太阳能热水系统、高效地源热泵及 其配套系统。
一、 地埋管地源热泵系统介绍
• (3) 节水省地 • 1）以土壤为冷热源，向其放出热量或吸收热量，不消耗
水资源，不会对其造成污染。 • 2）省去了锅炉房及附属煤场、储油房、冷却塔等设施，
机房面积大大小于常规空调系统，节省建筑空间，也有利 于建筑的美观 • (4) 环境效益显著 该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，在供 热时，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放 燃料废物的场地，不会产生城市热岛效应，对环境非常友 好，是理想的绿色环保产品。 • (5) 运行安全稳定，可靠性高 • 地源热泵系统在运行中无燃烧设备，因此不可能产生二氧 化碳、一氧化碳之类的废气，也不存在丙烷气体，因而也 不会有发生爆炸的危险，使用安全。燃油、燃气锅炉供暖， 其燃烧产物对居住环境污染极
地源热泵工作原理及分类(二)
地源热泵工作原理及分类（二）引言概述:地源热泵（Ground Source Heat Pump，简称GSHP）以地下储存的热能为能源，通过热泵工作原理将地下的低温热能转化为供暖、制冷和热水的高温热能。
本文将详细介绍地源热泵的工作原理及其分类。
正文:一、GSHP的工作原理1. 蒸发器：蒸发器是地源热泵的核心部件之一，通过与地下热能接触，将地下热能转化为低温热能。
2. 压缩机：压缩机的作用是将低温、低压的蒸汽压缩成高温、高压的蒸汽，提高热能的温度。
3. 冷凝器：冷凝器用来冷凝压缩机输出的高温、高压蒸汽，在这个过程中释放出热能，供给室内供热或热水系统使用。
4. 膨胀阀：膨胀阀用来控制制冷剂的流量和压力，使冷凝器中的制冷剂能够膨胀成低温、低压的状态。
5. 回路：地源热泵通过冷却剂的循环运行，形成一个闭合的回路系统，将热能从地下传递到室内供热系统。
二、地源热泵的分类1. 水源热泵：通过地下水为热能源，可分为开放式和闭合式两种系统。
- 开放式系统：直接利用地下水进行循环，对水源要求较高，适用于地下水丰富的地区。
- 闭合式系统：通过水泵循环地下水进行换热，适用于地下水资源稀缺的地区。
2. 土壤源热泵：通过与土壤接触来获取热能，适用于没有地下水资源的地区。
- 竖直土壤源热泵：通过埋设在土壤中的竖直地源换热器进行热能交换。
- 水平土壤源热泵：通过水平埋设的地源换热器进行热能交换。
3. 岩石源热泵：利用岩石蓄热能力较大的特点，通过与岩石接触来获取热能。
- 垂直岩石源热泵：通过在岩石中打孔，将地源换热器垂直埋入岩石中进行热能交换。
- 水平岩石源热泵：通过在岩石下挖掘水平沟槽，将地源换热器水平埋入岩石中进行热能交换。
4. 海洋源热泵：通过与海洋水接触来获取热能，可分为开放式和闭合式两种系统。
- 开放式系统：直接利用海洋水进行循环，适用于近海地区。
- 闭合式系统：通过水泵循环海洋水进行换热，适用于远离海岸线的地区。
5. 湖泊源热泵：通过与湖泊水接触来获取热能，适用于湖泊丰富的地区。
四种冷源空调系统的运行费用比较
四种冷源空调系统的运行费用比较摘要：本文以乌鲁木齐的一项商业建筑物为工程实例，在确定室外气侯条件、室内设计标准、冷热负荷与湿负荷特点等情况下，结合当地的能源（如煤、电、气等）和水价格，除对常规典型的电制冷空调系统方案1、直燃型溴化锂制冷空调系统方案2的全部耗电量、耗气量、耗水量进行冬、夏季全年设计计算分析外，还对地热水源热泵空调系统方案3、蒸发冷却天然冷源空调系统方案4进行了计算分析，从而客观地给出在乌鲁木齐各种空调系统在设计工况下的运行费用。
关键词：电制冷溴化锂制冷直燃机蒸发冷却空调水源热泵乌鲁木齐地区室外气候特点是：1、夏季空调系统运行时间不长（最热月平均温度23.5℃）、冷负荷相对不是很大，室外空气干燥（最热月14时平均室外相对湿度31%），每天昼夜温差较大，没有新风冷负荷(室外计算湿球温度TWS=18.5℃)；2、冬季属严寒地区，空调系统运行时间长（设计计算用采暖期天数177天），热负荷较大,尤其是新风负荷较大（冬季空调室外计算温度-27℃）。
因此，乌鲁木齐地区的空调系统设计选用就应特别关注冬季经济使用情况。
由于各地气侯特点、能源特性及其价格、空调制冷系统自身特性的不同等，不同冷源空调系统在不同地方使用，它们的运行费用是不一样。
相对于某地一个确切的工程，可以有多种系统选择，但是只有经过具体计算、比较、分析才能为此工程选出最恰当的系统。
这是许多用户最为关心的，是一个工程好坏的关健。
1 、设计条件与依据 1．1、乌鲁木齐某商业建筑物：面积10000.0m2，商场内共有人员4500.0人（0.45人/ m2 ）。
1．2、乌鲁木齐夏室外空调空气参数：（1）、夏季：干球温度34.1℃，湿球温度18.5℃，含湿量：8.4g/kg，室外空气焓值56kj/kg.；（2）、冬季：干球温度-27℃, 相对湿度80%，室外空气焓值-26.6kj/kg。
1．3、室内空气状态参数：（1）、夏季：tn=25℃,ф=55%,in=56.6kj/kg；（2）、冬季：tn=22℃,ф=40%,in=40.8kj/kg。
地源热泵的工作原理
地源热泵的工作原理
地源热泵是一种利用地下热能进行空调供暖的设备，其工作原理可以分为三个主要步骤：
1. 地热吸收（地下换热器）：地源热泵首先通过埋设在地下的换热器吸收地下的热能。
换热器通常由地下埋置的水平或垂直管道组成，通过这些管道循环流动的介质（通常是含有抗冻剂的水或其他热传导介质）与地下的土壤或地下水进行热交换。
在地下换热器的作用下，地热能被吸收并传递给地源热泵系统。
2. 低温能量转化（蒸发器）：吸收到的地热能进入地源热泵系统后，会经过一个称为蒸发器的部件。
在蒸发器中，地热能使得介质中的低温制冷剂（通常是液态制冷剂）蒸发为气体。
这个过程中，热能被转移到制冷剂中，从而使制冷剂从低温态升温。
同时，这个蒸发过程也使得蒸发器内的空气或水得以冷却。
3. 高温能量传递（压缩机和冷凝器）：在蒸发器中蒸发的制冷剂会被地源热泵中的压缩机吸入，并通过压缩机的作用，将制冷剂的压力和温度提高。
随后，高温高压的制冷剂进入冷凝器，通过与空气或水接触换热，将热能传递给室内或外部空间。
在这个过程中，制冷剂会由气态变为液态，释放出的热能会被供暖系统吸收，从而实现室内加热。
通过以上的循环过程，地源热泵能够将地下的地热能转化成室内供暖所需的高温热能。
它具有高效节能、环保、稳定可靠的特点，成为一种受欢迎的取暖方式。
蒸发冷却冷水系统经济性分析（上）
蒸发冷却冷⽔系统经济性分析（上）蒸发冷却冷⽔系统蒸发冷却技术是⼀种利⽤⽔分蒸发制取冷量的⾼效冷却⽅式，减少了对电能的消耗。
因此，在数据中⼼空调系统中利⽤⾃然冷却⽅案时，同时采⽤蒸发冷却技术对室外冷源进⾏进⼀步的降温加湿处理（对冷风进⾏处理时，可能会具有加湿作⽤）的蒸发冷却冷⽔系统，将会显著提⾼空调设备和系统的能效⽐，同时延长⾃然冷源的利⽤时间。
蒸发冷却技术可延长全年⾃然冷却的时间，与⼀般常规机械制冷相⽐，在炎热⼲燥地区可节能70 ～ 80%，在炎热潮湿地区可节能10 ～ 20%，在中湿度地区可节能40% 左右，从⽽⼤⼤降低空调制冷能耗。
当然，蒸发冷却冷⽔系统的节能性、经济性很⼤程度上取决于供回⽔温度的要求，若搭配⾼效空调末端的使⽤，⼤幅提⾼供⽔温度，那么即可⼤幅延长⾃然冷却的使⽤时长，以使空调系统更加节能。
根据我国在运⾏的蒸发冷却冷⽔系统的能耗统计，并结合相关理论计算，蒸发冷却冷⽔系统相对传统模式来说，PUE ⼤幅降低，同时，蒸发冷却冷⽔系统的耗⽔量只相当于常规⽔冷系统的30 ～ 50%。
初投资和运⾏费⽤分析1）初投资分析根据市场调查统计分析，根据项⽬规模等不同，考虑到市场价格波动，蒸发冷却空调系统初投资和传统压缩机空调系统投资差异不⼤（价格因素随市场变化），但蒸发冷却空调系统引发的电⽓投资⼀般很⼤程度低于传统压缩机空调系统引发的电⽓投资，同时蒸发冷却空调系统节能效果明显、运维便利且费⽤⼩。
根据数据中⼼规模⼤⼩及地区（主要是⽓象条件的差异）不同和选⽤的补充制冷⽅式不同，蒸发冷却冷⽔系统初投资也不同。
2）运⾏费⽤分析以下就新疆某数据中⼼实际项⽬案例对数据中⼼蒸发冷却冷⽔系统与传统空调系统进⾏初投资及运⾏费⽤的⽐较分析。
该数据中⼼建筑总⾯积为10738 ㎡，地上5 层，建筑⾼度为23.3m，蒸发冷却冷⽔空调系统负担其中2 层的通信机房和传输机房、4 层的IDC 机房制冷，总需冷量为2767kW，制冷需求分析如表13-1 所⽰。
地源热泵原理制冷的的原理
地源热泵原理制冷的的原理地源热泵（Ground Source Heat Pump，GSHP）是一种利用地热能进行制冷的设备，它的工作原理是通过地下的地热能来实现制冷效果。
地源热泵制冷的原理主要包括四个步骤：地地热能吸收、膨胀阀调节、蒸发制冷和冷凝排热。
首先，地源热泵通过地下的地热能吸收来进行制冷。
地下温度相对较稳定，通常在10C到25C之间。
热泵通过地下热交换器，将地下的地热能传递到热泵系统中。
地热能被吸收后，热泵系统会将其送至换热器。
接下来，膨胀阀调节是地源热泵制冷的重要步骤之一。
在换热器中，高温的地热能经过膨胀阀，压力减小，温度也随之降低。
通过这个过程，地热能转变为低温的低压气体。
随后，蒸发制冷过程开始。
低温的低压气体流经蒸发器，与室内空气进行热交换。
由于低温气体的特性，它会吸收室内空气的热量，并将室内空气温度降低。
这个过程类似于冰箱的制冷原理。
最后，热泵系统中的低温气体流经冷凝器，这是最后一步的制冷过程。
在冷凝器中，高温的中央空调系统的冷却介质（如水或空气）与低温气体进行热交换。
这样，热量从低温气体传递到冷却介质，使得低温气体温度进一步升高。
冷却介质也因此得到加热。
除了以上四个步骤，地源热泵制冷还需要回收系统中的废热。
在制冷过程中，废热会通过回收装置进行回收利用，再经过热泵系统的循环利用。
总结来说，地源热泵制冷的原理是通过地下的地热能，经过吸收、膨胀阀调节、蒸发制冷和冷凝排热等步骤的循环过程，将地热能转化为制冷效果。
这种利用地热能进行制冷的方式，不仅能够节省能源，降低能源消耗，同时也对环境友好。
地源热泵中央空调系统与传统制冷热方式的对比分析
地源热泵中央空调系统与传统制冷(热)方式的对比分析寨艳萍t范患君z(1．河南公明工程管理有限公司，河南许昌461000；2．河南省省直机关房地产服务中心，河南郑州450003)，7’晶囊】’随着社会的发展和教术经济的不断进步。
?国多个省市得到了广泛的应用。
氛巨键词】地源热泵；起源；对比，．，，，．应用科技冬天取瑗和夏天制冷由最早的单台空调器发爰为中央空调系蠢j i；蔷毫彖囊泵系统娃‘A地源热泵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—种，热泵是利用卡诸循环和逆卡诺循环原理转移冷量和热量的设备捌唬尉榴髓常是指能转移地下土壤中j；}l羞藏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，—个年度形成—个冷熟循环。
‘地源热泵‘的概念，最早于1912年由瑞士的专家提出，而该技术的提出始于英、美两国。
1946年美国在俄勒冈州的波兰特市中心区建成第—懒热泵系统。
但是这种能源的利用方式没有引起当时社会各界的广泛注意，无论是在技术、理论E都没有太大的发展。
20世纪50年代，欧洲开始了研究地源热泵的第一次高潮，但由于当时的能源价格低，这种系统并不经济，因而未得到推广。
直到20世纪70年代初世界上出现了第一次能源危机，它才开始受到重视，许多公司开始了地源热泵的研究、生产j髓舅装。
这一时期，欧洲建立了很多水平埋管式蝴热泵，主要用于冬季供暖。
虽然欧洲是世界上发展地源热泵最成熟的地区，但是它也曾因为热泵专家不懂安装技术，安装工^又不避热泵原理等因素，致使地源热泵的发展走了一段弯路。
随着科技的进步，关于能源消耗和环境污染的法俸制订越来越严格，地源热泵的发展迎来了它的另一次高潮。
欧洲国家以瑞士、瑞典和奥地利等国家为代表，大力推广地源热泵供暖和制冷技术。
上世纪80年代后期，地源热泵技术已终趋于成熟，更多的科学家致力--T地T系统的研究，努力提高热吸收和热传导效率，同时越来越重视环境的影响问题。
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管段单位沿程阻力：
Pd 0.158
0.75
0.25
di v
1.75
Py ——管段的沿程阻力，Pa； 式中： Pd ——管段单位管长的沿程阻力； ——为水密度,kg/ m ； μ ——为水黏度，kg/ (m· s) ，取μ=0.942×10 kg/ (m· s)。
沿程阻力：Py Pd L 局部阻力：Pj Pd L j 总阻力： Pz Pd P 270Pa
地埋管采用垂直竖井布置。换热性能高，不受土地面积限 制。 垂直埋管形式： （1）单U型管 （2）双U型管 （3）套管型 回路形式： （1）串联 （2）并联 钻孔间距：4~6m
本工程选用聚乙烯管材（PE），钻孔间距为4.5m， 埋管形式为双U型管，回路形式为并联同程式 。
夏季南京的双U管单位孔深的传热量为65w/m； 冬季南京的双U管单位孔深的传热量为48w/m。 一般钻孔孔深为60-100m，根据当地地质条件 定为90m, 经计算得所需要的钻孔数为139个。 夏季地埋管分担冷负荷： Q地=139×90×65=815.15kW
优点： 传输过程能量损耗少 变频调节，部分负荷更高效 同时制冷制热 利用无限可再生能源
缺点： 初投资昂贵，投资回收期长 使用地区受限
优点： 初投资较小， 安装方便； 使用不受地 域限制 缺点： 有冷量损失 仅用于制冷
该建筑位于江苏南京，地下一层， 地上5层，地上建筑高度23.6米。空 调面积6780m2 最大计算冷负荷是 1210kW,计算热负荷按照《民用建筑 空调设计》推荐为60-80W/m2 按 80W/m2 简算。本建筑空调面积为 6780m2，则总热负荷为542.4kW。
d 4 Q /(3600 v π) 0.319m 1）管径：
故分水器和集水器管径为DN400mm
2）管长：根据各配管的管径的配管间距计算。 d1=200mm，d2 =150mm，d3=150mm ，d4=100mm L1=d1+60=260mm， L2= d1+ d2 +120=470mm， L3= d2+d3 +120=420mm， L4= d3+d4+120=370mm， L5=d4+60=160mm 总长L=L1+L2+L3+L4+L5=1680mm
根据最大冷、热负荷设备选型时应有 1.1倍富余量，故： 最大总设计冷负荷： Q0=1.1×1210=1331kW 最大总设计热负荷： Qk=1.1×542.4=596.6kW
根据最大设计冷、热负荷选用加拿大枫叶能源公司的水地源螺杆式热泵机组， MSSM450-1， MSSM700-1型各一台。 通过调节机组，满足不同季节建筑对空调系统负荷的不同要求，使机组能最大 效率运行，以达到节能的目的。 地源热泵机组性能表
型号 功率 kW 制冷 量 kW 冷冻水 进水 温度 ℃ 12 12 出水 温度 ℃ 7 7 冷却水 进水 温度 ℃ 32 32 出水 温度 ℃ 37 37
流量
压降
流
压降
kPa
66 72
量
48.8 75.6
kPa
34 40
MSSM450-1 MSSM700-1
99.8 152.6
523 813.4
90.1 140.2
扬程
效率
转速
电机功率
汽蚀余量
重量
100-160
70
36.5
70
2900
15
4.0
191
1)流量：G=1.2×124.4=149.28m3/h 2)扬程：H=310×1.1=341kPa=34mH2O 选型：ISW100-160水泵，选择3台，两用一备
冷却水泵性能表
型号
流量 扬程
效率
转速
电机 功率
汽蚀 余量
2）过滤器： 根据管路直径选择对应的Y型过滤器。 冷冻水泵进水口管径d=150mm, 所以过滤器选Y-150mm 冷却水泵进水口管径d=150mm, 所以过滤器选Y-150mm 冷却塔水泵进水口管径d=150mm, 所以过滤器选Y-150mm
根据最大设计冷、热负荷选用约克水冷螺杆式冷水机组， 型号YRTBTAT0550C，2台。 通过调节机组，满足不同季节建筑对空调系统负荷的不同 要求，使机组能最大效率运行，以达到节能的目的。
沿程阻力： ΔPy=226×20.8=4.7kPa 局部阻力：Pj=20kPa 总阻力：P=24.7kPa
பைடு நூலகம்
1)流量：G=1.2×100=120m3/h 2)扬程： H=104.7×1.1=115.17kPa=11.52mH2O
选型：ISW125-100水泵，选择2台，一用一备 冷却水泵性能表
型号
流量
夏季冷却塔承担冷负荷： Q冷却塔=Q-Q地=1331-815.15=517.85kW 冷却水量
G=3600Q冷却塔/(cp（tw1-tw2）)=88.77m3 /h
选取2台DBNL3-50低噪声型逆流玻璃钢冷却塔。
DBNL3—50型冷却塔性能参数
型号 DBNL3-50 冷却水量（m3/h） 总高mm 50 2830 风量(m3/h) 28000 风机直径mm 1400 直径mm 2215
根据 1）冷冻水 Q1=230.3×1%=2.3m3/h 2）冷却水 Q2=124.4×1%=1.24m3/h
定压补水机组性能参数表 型号 NDB-3.0 NDB-1.5 补水流量m3/h 3.0 1.5 系统压力MPa <0.3 <0.3 定压补水泵型号 IS50-32-160 IS65-40-200 净重量 840 1200
100-160
70
36.5
70
2900
15
4.0
1)流量：G=1.2×230.3=276.36m3/h 2)扬程：H=28.43mH2O 选型：ISW150-200B水泵 选择3台，两用一备
冷冻水泵性能表
型号 150-200B 流量 140 扬程 38 效率 75 转速 2900 电机功率 汽蚀余量 22 4.0
集分水器
1）水处理设备： 根据输水管径和处理水流量选择电子水处理器进行水处理 冷冻水为230.3 m3/h，管径为200mm，选取型号为YD-200A， 输水管径为200mm，处理流量为255T/h。 冷却水为124.4 m3/h，管径为200mm，选取型号为YD-200A， 输水管径为200mm，处理流量为255T/h。