地源热泵原理 地源热泵系统循环示意图
地(水)源热泵系统
地（水）源热泵系统一．地源热泵技术综述所谓地源热泵(Ground Source Heat Pump)，即GSHP技术，是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。
地源热泵利用地能一年四季温度稳定的特性，冬季把地能作为热泵供暖的热源，夏季把地能作为空调的冷源；即在冬季把高于环境温度的地能中的热能取出来供给室内采暖，夏季把室内的热能取出来释放到低于环境温度的地能中，通过少量的高位电能输入，实现低位能向高位能转移的一种技术。
关于地源热泵的名称问题一直以来都是各个地方叫法不一样的，到目前为止，“地源热泵”的命名尚不统一。
最近几年国内空调设备生产厂家纷纷推出了各式各样的地源热泵产品，冠之以诸如“地能中央空调系统”、“水源中央空调系统”、“地温中央空调系”、“中央液态冷热源”等等的名称，在一定程度上起到了混淆视听的作用，使地源热泵这一非常成熟的技术蒙上了一层神秘的面纱。
一般来讲有两个术语来描述：地热泵（Geothermal Heat Pump）和地源热泵（Ground-source Heat pump）。
前者一般用于人们在市场中以及官方用语；后者用于工程技术中。
国内来讲，一般叫做地(源)热泵，或者土壤源热泵。
目前，国内工程市场上习惯把采用地埋管技术的热泵系统称为“地源热泵”，利用抽灌井技术的热泵系统称为“水源热泵”。
其组成如图所示。
压缩机热泵机组介质循环泵过滤器土壤换热器(地藕换热井）空调循环泵地源热泵系统运行原理图蒸发器冷凝器节流阀空调器空调器空调器过滤器地源热泵技术采用热泵技术，将地层作为冷热源。
它的做功总是从低温热源提取热量，向高温热源放出热量，因此，一个相对稳定的地下热源是决定地源热泵技术工作效率的关键因素。
在供暖过程中，地层是低温热源，不断从地层吸收热量向热泵提供相对恒温的介质；在制冷场合，地上循环系统是热泵的低温热源，不断从室内吸收热量向热泵提供相对恒温的循环介质。
地源热泵的工作原理
地源热泵的工作原理地源热泵（Ground Source Heat Pump，简称GSHP）是一种利用地下热能进行供暖、制冷和热水的环保节能设备。
它通过地下的热能转移，实现了高效的能源利用，并具有环境友好、节能减排的特点。
下面将详细介绍地源热泵的工作原理。
一、热泵循环系统地源热泵的工作原理基于热泵循环系统，该系统由蒸发器、压缩机、冷凝器和节流装置组成。
热泵循环系统通过改变制冷剂的压力和温度，实现热能的转移和传递。
1. 蒸发器（Evaporator）：蒸发器是地源热泵中的热交换器，通过与地下热源接触，将地下的低温热能转移到制冷剂上。
制冷剂在低压下吸收地下热能，从而发生蒸发过程。
2. 压缩机（Compressor）：压缩机是地源热泵循环系统中的主要设备，它将低温低压的蒸汽制冷剂压缩为高温高压的气体。
通过压缩，制冷剂的温度和压力升高。
3. 冷凝器（Condenser）：冷凝器是地源热泵中的另一个热交换器，它将高温高压的制冷剂释放到室内环境中，实现供暖、制冷和热水的目的。
在冷凝器中，制冷剂的高温热能被室内的冷却水或空气吸收，从而发生冷凝过程。
4. 节流装置（Expansion Device）：节流装置是地源热泵循环系统中的调节器件，它通过限制制冷剂的流量和压力，降低制冷剂的温度和压力。
节流装置使得制冷剂从高压区域流向低压区域，从而保证热泵循环系统的正常运行。
二、地源热泵的工作过程地源热泵的工作过程可以分为制热过程和制冷过程。
1. 制热过程：在制热过程中，地源热泵利用地下的热能将室内的温度提高。
具体步骤如下：（1）蒸发器吸收地下的低温热能，制冷剂发生蒸发过程，从而吸热。
（2）压缩机将低温低压的制冷剂压缩为高温高压的气体，制冷剂的温度和压力升高。
（3）冷凝器释放高温热能到室内环境中，制冷剂发生冷凝过程，从而释放热量。
（4）节流装置降低制冷剂的温度和压力，使其重新进入蒸发器，循环再次吸收地下的热能。
2. 制冷过程：在制冷过程中，地源热泵利用地下的热能将室内的温度降低。
地埋管地源热泵系统的设计及优化.
钻 孔 区 域 、 埋 管 形 式
其 他 便 于 利 用 的 能 源
系统投资与 运行费用
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地源热泵设计任务 资料收集及现场踏勘 制定地源测试方案
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建筑能耗动态模拟计算
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场地勘Hale Waihona Puke 孔施工•场地勘测孔施工
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岩土层结构堪查 •
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岩土体热响应测试
试验成果分析和报告撰写
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使用专业软件进行地下换热系统设计和热平衡模拟
工程经验修正
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与建筑、结构等各专业配合
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地源热泵系统初步设计
地源热泵设计工作程序框图
地埋管地源热泵系统设计的主要步骤 1、建筑物冷热负荷及冬夏季地下换热量计算 建筑物冷热负荷计算与常规空调系统冷热负荷计算方法相同，可参考有关 空调系统设计手册，在此不再赘述。
夏季向土壤排放的热量和冬季从土壤吸收的热量。可以由下述公式计算：
上海富田空调冷冻设备有限公司 地源热泵事业部
地埋管地源热泵系统 • 地埋管地源热泵系统是利用地下 岩土（土壤、岩石等）作为热源 或热汇，它是由地埋管换热系统 与热泵机组构成。 • • 土壤温度在地面15米以下温度接 近当地全年平均气温，常年保持 恒定的温度，远高于冬季的室外 温度，又低于夏季的室外温度， 因此地源热泵是利用土壤“冬暖 夏凉“的特性来制冷/供热的节能 中央空调，和利用空气源制冷/供 热相比较，效率大大提高，且不 受环境温度影响。
水平埋管
• 垂直埋管：（已成为工 程应用中的主导形式） 1. 垂直埋管分为单U和 双U两种埋管方式
• • 优点：占地面积较小， 工作性能稳定， • 缺点：造价相对较高
垂直埋管
垂直埋管还分为单U和双U两种埋管方式
《地源热泵设计规范》课件
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换热器长度与间距
根据土壤导热系数、埋管 方式等因素，给出换热器 长度的合理范围及间距推 荐值。
地面系统设计
冷凝器与蒸发器选型
根据系统负荷、气候条件等因素，选 择适合的冷凝器和蒸发器型号及配置 。
管道与阀门设计
给出管道材料、管径选择及阀门配置 的原则，以确保系统的稳定运行及维 护方便。
控制系统设计
介绍地源热泵系统的自动控制系统， 包括传感器、执行器及控制逻辑的选 用与设置。
详细描述
地源热泵是一种高效、环保的能源利用方式，通过利用地下土壤、地下水、地 表水等自然资源的温度，实现冷热交换，从而为建筑物提供冷暖空调等需求。
地源热泵工作原理
总结词
地源热泵利用逆卡诺循环原理，通过热泵机组将地下 土壤、地下水、地表水等自然资源的热量或冷量提取 出来，经过换热器与空调系统进行热交换，最终实现 制冷或制热的目的。
地源热泵的优点和局限性
• 总结词：地源热泵具有高效节能、环保可再生、运行稳定可靠、维护费 用低等优点，但也存在初投资较大、受地理环境限制等局限性。
• 详细描述：地源热泵作为一种高效、环保的能源利用方式，具有许多优点。首先，它能够利用地下土壤、地下水、地表 水等自然资源，实现冷热交换，从而为建筑物提供冷暖空调等需求，且运行费用较低。其次，地源热泵系统运行稳定可 靠，维护费用低，使用寿命长。此外，地源热泵还具有环保可再生的特点，不会对环境造成污染。然而，地源热泵也存 在一些局限性，如初投资较大，需要一定的场地和地质条件才能实施等。因此，在选择地源热泵系统时，需要综合考虑 其优缺点和实际情况。
系统寿命优化
总结词
延长系统寿命
详细描述
通过合理的地源热泵系统设计和维护，延长系统的使用寿命，降低更换设备和维修的成本。具体措施 包括选用耐久性好的材料、定期进行设备检查和维护、及时更换易损件等。
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
史上最全中央空调、热泵、地暖动态图
风冷热泵+FCU+AHU
水系统实物图1
水系统实物图2
地源热泵系统循环图1地源热泵系统夏季工作原理地源热泵系统冬季工作原理
水源热泵原理图
空气源热泵原理1
空气源热泵原理2
空气能热泵，制冷同时，回收部分 冷凝热制取热水
空气能热泵采用同时地热采暖和制 取热水模式
吸收式制冷原理
风管机侧送风，下回风模式
新风热交换器示意图1（回收排风能 量）
新风热交换器示意图2
新风热交换器示意图3
地暖分集水器示意图
家用空调示意图1
家用空调一拖五
户式新风系统
WOESH全热交换中央新风系统1
WOESH全热交换中央新风系统2
区域能源系统图
太阳能 地能热泵采暖供热系统原理图
太阳能、地能热泵采暖供热系统原理图●采暖供热原理：如图一所示，热泵主要由制冷压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等组成制冷回路，在制冷回路内充注制冷剂。
制冷压缩机通入三相交流电高速旋转，将低温低压制冷剂气体吸入压缩机，经压缩后变成高压高温气体，该高温高压气体经冷凝器被冷却水冷却，变成中压中温制冷剂液体，制冷剂液体经过膨胀阀节流减压后送入蒸发器，由于蒸发器连接在压缩机的吸气口上，压缩机不停的吸入蒸发器的制冷剂气体，使得进入蒸发器的大量制冷剂压力减低，制冷剂进一步大量蒸发。
由于蒸发器另一侧与地下水中水泵连接，所以当地下水大量流过蒸发器时，被蒸发的制冷剂带走大量的地下水中的热量（因为制冷剂蒸发过程，也就是制冷剂吸热的过程）。
地下水中含有大量的地球浅层土壤低温热量，这些低温热量通过地下水媒介被蒸发器中蒸发的制冷剂吸收提取变成制冷剂热量，被源源不断地吸入制冷压缩机。
经压缩机压缩之后，又变成为80-90℃的高温气体，这个高温气体在被冷凝器冷却的过程中，将大量的高温热量传给了冷凝器另一侧的采暖系统，80-90℃高温制冷剂气体被冷却的过程，也可以看作是将这些高温热量传递给冷却系统的过程，或者说是对采暖系统的加热过程，维持采暖系统水温在50-60℃，通过风机盘管或暖气片负荷向空调房间供热。
综上所述，热泵机组是将电能通入压缩机，压缩机将电能变为高速旋转的机械能，机械能又通过压缩机将机械能变成为热能，压缩机输出的总热能=压缩机电功率+压缩机向地下水吸收的热能，而向井水中吸取的热能远远大于压缩机的电功率。
一般从井水中提取的热能是压缩机电功率产生热能的 4-5倍，所以热泵机组的能效比=输出热能（kw）/输入电功率（kw）≈4.5左右。
而电锅炉的能效比=输出热能（kw）/输入功率（kw）≈0.9～0.98左右，从上面的对比可以看出热泵机组是节能环保设备，与电锅炉相比也同样是电采暖设备，只不过热泵比电锅炉更节省运行费用，理应得到电力部门大力推广的设备，最终受益的首先是电力部门，然后是用户，对环保、对电力部门、对全社会都是有很大好处的事。
地埋管地源热泵原理及施工技术讲诉讲解
地埋管地源热泵原理及施工技术目录：一、术语二、地源热泵技术简介1、地源热泵原理2、地源热泵技术特点3、地源热泵优点4、地源热泵缺点三、地埋管式地源热泵系统四、地埋管式地源热泵系统安装要点五、地埋管地源热泵系统安装工艺流程六、地埋管换热系统的检验与验收附录一、术语：1、地源热泵系统：以岩土体、地下水和地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统，根据地热能交换形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。
2、地埋管换热系统传热介质通过水平或竖直地埋管换热器与岩土体进行热交换的地热能交换系统，又称土壤热交换系统。
3、地埋管换热器供传热介质与岩土体换热用的，由埋在地下的密闭循环管组构成的换热器，又称土壤热交换器。
根据管路埋设方式不同，分为水平地埋管换热器和垂直地埋管换热器。
4、地下水换热系统与地下水进行热交换的地热能交换系统，分为直接地下水换热系统和间接地下水换热系统。
5、直接地下水换热系统由抽水井取出的地下水，经处理后直接流经水源热泵机组热交换后返回地下同一含水层的地下水换热系统。
6、间接地下水换热系统由抽水井取出的地下水，经中间换热器热交换后返回地下同一含水层的地下水换热系统。
7、地表水换热系统与地表水进行热交换的地热能交换系统，分为开式地表水换热系统和闭式地表水换热系统。
8、开式地表水换热系统地表水在循环泵的驱动下，经处理直接流经水源热泵机组或通过中间换热器进行热交换的系统。
9、闭式地表水换热系统将封闭的换热盘管按照特定的排列方法放入具有一定深度的地表水体中，传热介质通过换热管管壁与地表水进行热交换的系统。
10、环路集管连接各并联环路的集合管，通常用来保证各并联环路流量相等。
二、地源热泵技术简介1、地源热泵原理地源热泵是一种利用地下浅层地热资源既能供热又能制冷的高效节能环保型空调系统。
地源热泵通过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。
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地源热泵原理地源热泵系统循环示意图从地源热泵原理中我们可以看到地源热泵利用了地能，地源热泵是一种高品质的可再生资源，是一种非常节能的采暖技术，地源热泵是国家建设部重点推荐项目，下面我们从地源热泵原理以及系统循环图中窥见其优势。
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。
地源热泵系统是一种先进的高效节能、无任何污染的采暖空调方式，在建筑用能领域，是作为环保和节能首推的新技术应用项目。
2003 年建设部将地源热泵采暖空调技术列为建筑节能新技术成果
大力推广，应用和推广地源热泵技术，将对保护环境、提高环境质量、进一步推动和落实蓝天工程起到更好的积极效果。
地源热泵采暖空调系统冬季通过土壤换热器，从地下垂直埋管环路中吸收低品位热能，再借助压缩机系统将低品位的能量提升为高品位的能量，产生45 -50 ℃的热水，可以利用地板采暖、风机盘管、等设施用于采暖，并且可以提供生活热水。
同样在夏季，热泵将制冷系统产生的冷凝热释放到地下，制取7 ℃的冷水供应室内空调。
地源热泵工作原理图
地源热泵系统使用大自然中大量可重复利用的能源。
为了产生100% 的可利用的热能，一般采暖锅炉需要110%至120%的初级能源（燃油或燃气）。
并且这种资源是不可再生的，燃烧后还要造成环境的污染。
地源热泵系统正好相反，产生同样所需的热量，它仅需要1/4 的电能，其他3/4 的能量来自大自然中免费的可再生能源。
通过使用热泵机组，地球上宝贵而且昂贵的高品位能源将不再浪费，而是用于家庭采暖领域。
地源热泵系统循环示意图
地源热泵系统是把热交换器埋于地下，通过水在由高强度塑料管（PE 管）组成的封闭环路中循环流动，从而实现与大地土壤进行冷热交换的目的。
夏季通过机组将房间内的热量转移到地下，对房间进行降温。
同时储存热量，以备冬用。
冬季通过热泵将土壤中的热量转移到房间，对房间进行供暖，同时储存冷量，以备夏用，大地土壤提供了一个很好的免费能量存贮源泉，这样就实现了能量的季节转换。
地源热泵地下换热示意图
土壤热交换器埋管形式，地下埋管换热器主要有两种形式，即水平埋管和垂直埋管，选择哪种形式取决于现场可用地表面积、当地岩土类型以及钻孔费用。
尽管水平埋管通常是浅层埋管，可采用人工开挖，初投资比垂直埋管小些，但它的换热性能比竖埋管小很多，并且往往受可利用土地面积的限制，所以在实际工程应用中，一般都采用垂直埋管。
地源热泵夏季换热示意图
夏天热泵中制冷剂逆向流动，与用户换热的冷凝器变为蒸发器从集水器中的低温水（7 -12 ℃）提取热能，与地下循环液换热的蒸发器变为冷凝器向地下循环液排放热量，循环液中热量再向地下低温区排放，如此循环往复连续地向用户提供7 -12 ℃的冷水。
地源热泵冬季换热示意图
冬天热泵中制冷剂正向流动，压缩机排出的高温高压R22气体进入冷凝器向集水器中的水放出热量，相变为高温高压的液体，再经热力膨胀阀节流降压变为低温低压的液体进入蒸发器，从地下循环液中吸取低温热后相变为低温低压的饱和蒸汽后进入压缩机吸气端，由压缩机压缩排出高温高压气体完成一个循环。
如此循环往复将地下低温热能“搬运”到集水器，从而不断的向用户提供45 ℃-50 ℃的热水 .。