地下水空调系统
地下含水层储能的回风冷却(加热)空调系统[发明专利]
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专利名称：地下含水层储能的回风冷却（加热）空调系统专利类型：发明专利
发明人：赵新颖,马捷
申请号：CN03151298.4
申请日：20030929
公开号：CN1529104A
公开日：
20040915
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：地下含水层储能的回风冷却(加热)空调系统是一种采用地下水储能对回风进行冷却(加热)的空调系统。
主要包括地下水储能系统、回风换热器、制冷机组、新风换热器、回风风机、新风风机、三级新风风量调节器、温度传感器、电动调节阀、压力传感器、三级回风风量调节器以及在空调房间上开的新风口、回风口和排风口。
空调房间的回风由回风换热器进行冷却(加热)，室外新风由新风换热器进行冷却(加热)，经冷却(加热)后的回风和新风由三通阀混合在一起，形成送风，补充到空调房间，通过调节新风和回风的比例，可使送风满足空调房间舒适度要求。
申请人：上海交通大学
地址：200240 上海市闵行区东川路800号
国籍：CN
代理机构：上海交达专利事务所
代理人：周文娟
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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。
暖通空调设计中水(地)源热泵的应用分析
暖通空调设计中水（地）源热泵的应用分析水（地）源热泵（Water (Ground) Source Heat Pump，简称WSHP）是一种利用地下水或土壤温度进行空调供暖与制冷的热泵系统。
它通过地热能的吸收和释放，实现室内热量的传递和调节，具有高效环保、节能省电等优点。
本文将对水（地）源热泵在暖通空调设计中的应用进行分析。
一、水（地）源热泵的工作原理水（地）源热泵利用水体或土壤中的地热能进行热能的转移。
当室内需要取暖时，热泵系统通过电能将室外环境的低温热能从水源或地下提取到室内，经过压缩、蒸发和冷凝等过程，将低温热能转化为高温热能供暖。
当室内需要制冷时，热泵系统将室内的热量转移到水源或地下，达到室内温度的降低。
通过这种方式，水（地）源热泵可以实现空调供暖与制冷的功能。
二、水（地）源热泵的优势1. 高效环保：水（地）源热泵能利用水体或土壤中的地热能进行热能的转移，能效比较高，节能环保，减少化石能源的消耗和温室气体的排放。
2. 稳定性好：水（地）源热泵的室外环境温度相对稳定，不受季节变化和气候湿度的影响，室内的供暖和制冷效果较为稳定。
3. 使用寿命长：水（地）源热泵系统一般采用水、土壤等作为热交换介质，没有耗损和磨损部件，使用寿命较长。
4. 应用广泛：水（地）源热泵适用于各种建筑类型，如住宅、办公楼、商业建筑等。
三、水（地）源热泵在暖通空调设计中的应用1. 能耗控制：水（地）源热泵可以通过调整供暖和制冷的温度控制，实现室内温度的舒适和能耗的控制。
可以根据室内的需求和周围的环境条件，自动调整运行模式和能量的使用。
2. 节能减排：水（地）源热泵利用地热能进行热能的转移，能源效率较高，能耗较低，可以实现节能减排的目的。
由于不需要燃烧和生成废气，不会产生污染物和温室气体，环保效果显著。
3. 空间利用：水（地）源热泵可以利用地下水或土壤进行热能的吸收与释放，不需要占用室内和室外的大量空间。
尤其适用于城市中空间有限的建筑和场地，能够有效提高空间利用率。
医院地源热泵空调系统介绍
医院暖通空调系统之地源热泵空调系统介绍及设计前必要条件目录........................................... 错误！未定义书签。
一、空调系统介绍 (2)二、地源空调发展概况 (2)三、地源空调系统的特点： (3)四、地源空调系统的社会效益 (4)五、设计前必要条件参见附件（《地源热泵系统工程技术规范》2009年版本） (5)一、地源热泵空调系统介绍（1）地下水源空调系统是从水井中抽取的地下水。
这种空调在应用上受到许多限制，需要有丰富和稳定的地下水资源作为先决条件。
虽然在理论上抽取的地下水能够回灌到地下水层，但是目前国内地下水回灌技术还不成熟，很容易造成地下水资源的流失。
目前由于对使用地下水的规定和立法越来越严格，这种空调系统的应用已逐渐减少。
（2）土壤热交换器地源空调系统。
地源热泵是一种利用地下土壤中的地热资源，既可供热又可制冷的高效节能空调系统。
这种空调系统是把热交换器埋于地下，通过水在由高强度塑料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。
通常机组消耗1kW的电量，用户可以得到4kW-5KW左右的热量或冷量。
与锅炉供热系统相比，地源空调系统要比电锅炉节省三分之一以上的电能，比燃煤、燃油锅炉节省约二分之一的能量；由于地下土壤的温度全年较为稳定，一般为15～20℃，在夏季远远低于室外空气温度，在冬季远远高于室外空气温度，机组运行工况稳定，无论在制冷还是制热都一直处于高效率运转状态，制冷、制热的性能与传统的空气源热泵相比，要高出30%左右，因此其运行费用为普通中央空调的系统的60～70％。
因此，近十几年来，地源热泵空调系统在北美北欧等国家取得了很快的发展，中国的地源热泵市场在最近五年来也非常活跃，可以预计，该项技术将会成为21世纪最有效的高效、环保、节能的供热和供冷空调技术。
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
地下水源热泵空调系统的实测以及能效炯分析
ｈｇ ｉｈ—ｅ ｅ ｇ ｎ ｎ ｔ ｒ ．Ｔ ｅ ａ ｔ ａ Ｐ ｏ ｒｕ ｄ ｗａｅ ｏ ｒ ｅ ｈ ａ ｕ ａ ｏ ｒｔ ａ ｈ ｒ ｄ ｃｅ ｃ ｏ ｄｎ ｈ ｒｄ ｃ ｎ ｒ ｉ ａ ｕ ｅ ｈ ｃｕ ｌＣＯ ｆｇ ｏ ｎ ｔｒ ｓ ｕ ｃ ｅ ｔｐ ｍｐ ｗ ｓ ｌｗｅ ｈ ｎ ｔ ｅ ｐ ｅ ｉｔｄ ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｅ ｐ ｏ ｕ ｔ ｙ
算和分析 ， 缺少长期实测数据 。地下水源热
泵系统 的实 际工 况 通 常偏 离 设 计 工 况 ， 备 运 行 设 状 态也 常偏 离产 品性 能测试实 验状 态 。在对 实际 系统 的长期 运行 监测 数 据 基 础 上 ， 行 能效 和 炯 进 分析 ， 能真实 地 反 映这 种 空调 方 式 的实 际效 果 和 运 行 中的存 在 的问题 。
式 中 Ｃ Ｐ础 如 Ｄ —— 机组 预测性 能 系数
、 — —
２ ９ 绝热 效 率 ．
冷 凝器 、 蒸发 器进 ７／ ｇ 出水 平 均
温度
‰
（２ １）
ａ ｂｃ 、、—— 回归参 数 ， 根据 监测 系统 的热 泵 机 组 的产 品样 本数据 拟合 得到 ｂ＝ ．２ Ｃ ． １ ０ １ ，＝０ １ ，
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ｓＳ 、 ——工质 、 ０ 环境 比熵 ，Ｊｋ — ｋ ｇ Ｋ ／
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Ａ ｘ＝Ｅ — ｘ Ｅ ｘ Ｅ。 （） ６
式 中 △ —— Ｉ 损 ，Ｊｓ 朋 ｋ／
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１ 前 言
献 ［］ ４ 对北 京住 宅 小 区 的水 环分 散 式 地 下水 源 热 泵 空调系统进行 了两年 实测调查 。 武 汉 市地 下水 资源 丰富 ， 处于冬 冷夏 热地 区 ，
地下水源热泵空调系统的设计与应用
地下水源热泵空调系统的设计与应用随着社会的不断发展，对于建筑工程的要求也越来越高。
如何实现低碳环保、节能减排已成为建筑节能技术的热点问题。
作为一种比传统空调更为节能的新型空调方式，地下水源热泵空调系统逐渐受到设计师和业主的青睐。
本文旨在探讨地下水源热泵空调系统的设计与应用，为相关工程师和设计师提供借鉴。
一、地下水源热泵空调系统概述地下水源热泵空调系统采用地下水源作为热源和冷源，通过热泵技术将地下水源的低温热能提取出来，加以处理实现供热或制冷，提高建筑物的能源利用效率。
该系统以独立循环为主要特点，能够实现快速供热和制冷，成为替代传统空调的有效方案。
二、地下水源热泵空调系统的设计1.选址以及水文地质条件的调查地下水源热泵空调系统的热源及冷源均来自地下水，因此选址是非常重要的。
选址时需要考虑到地下水的储量和水质情况，尽量选择储量大的地方，并保证水质适合使用。
同时，还需要对水源地进行水文地质条件的调查，包括地下水的地质构造、水文地质特征、水文地质条件及污染状况等方面的研究，确保地下水的供需平衡和保护地下水资源。
2.系统的热负荷计算热负荷计算是地下水源热泵空调系统设计中必不可少的一步。
通过热负荷计算确定建筑物的实际热负荷，预测冬季供暖和夏季制冷的需求量。
在参数设置时，应考虑空间方位、朝向、立面表面的结构特征以及建筑物的热阻等因素来考虑，确保热泵系统的正常运行。
3.管道系统的设计管道系统是地下水源热泵空调系统中的核心部分。
在设计时，需要确保管道系统与周围环境良好的热交换作用，使地下水源的低温热能得以有效利用。
同时，设计人员应考虑管道的保温性、密闭性、排水系统，以及连接和管道件的操作性和可靠性等方面的要求，确保系统的安全性、稳定性和高效性。
三、地下水源热泵空调系统的应用地下水源热泵空调系统是一种以环保、节能为核心的新型空调方式，已经得到了广泛应用。
特别在一些高端别墅、商业办公大厦、学校及医院等建筑项目中，地下水源热泵空调系统已成为必不可少的装备。
水源空调原理
水源空调原理水源空调是一种利用地下水、湖泊、江河等水源作为冷热源的空调系统。
它通过水源热泵技术，将水源的地热能量转化为制冷或供暖能量，实现空调系统的运行。
水源空调原理主要包括水源热泵循环系统和空调系统两个部分。
首先，水源热泵循环系统是水源空调的核心部分。
它由地下水井、水泵、换热器、蒸发器、压缩机、冷凝器等组成。
地下水通过水泵被抽到地面，经过换热器与蒸发器进行热交换，吸收地热能量后被送回地下。
同时，压缩机将蒸发器中的低温低压制冷剂压缩成高温高压气体，然后通过冷凝器散发热量，使制冷剂冷凝成液体，释放出的热量被利用于供暖。
这样循环往复，不断地将地下水的地热能量转化为制冷或供暖能量。
其次，空调系统是水源空调的另一个重要组成部分。
它由冷却水循环系统、供暖水循环系统、送风系统等组成。
冷却水循环系统通过水源热泵循环系统提供制冷能量，将冷却水送至空调末端，降低室内温度。
供暖水循环系统则通过水源热泵循环系统提供供暖能量，将热水送至空调末端，提高室内温度。
送风系统则通过风机将冷热空气送至室内，实现空气循环，保持室内舒适温度。
水源空调原理的核心在于充分利用地下水的地热能量，通过水源热泵循环系统实现能量的转化和利用。
相比传统空调系统，水源空调具有环保、节能、稳定性好的特点。
它不会像空气源热泵一样受到气温的影响，稳定性更好。
同时，由于地下水温度相对稳定，水源空调在制冷和供暖效果上也更为稳定和高效。
总的来说，水源空调原理是一种充分利用地下水地热能量的空调系统。
通过水源热泵循环系统和空调系统的配合，实现了能量的转化和利用，达到了节能环保的效果。
水源空调不仅在商业建筑、工业厂房等大型建筑中得到了广泛应用，也逐渐在家庭空调领域崭露头角。
相信随着技术的不断进步和应用的不断推广，水源空调将在未来的空调市场中占据重要地位。
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地下水+风机盘管中央空调系统可行性分析
一、功能
1、风机盘管系统为冷暖两用型中央空调系统最有效地末端产品，其原理即通过风机使空调房间内的空气强制做内循环，并使其与风机盘管内的冷、热水交换热量，最近达到降低或升高房间温度的目的。
所以决定其效果的两个重要因素即风机盘管内的水温与通风量，其标准的制冷工况要求水温为零上7℃，标准制热工况要求水温为零上60℃，因本工程制热时采用锅炉作为热源，水温达到60℃是没有问题的，所以重点是以地下水作为冷源时的制冷效果，经检测，现有深井泵抽出的地下水温为16℃左右，与风机盘管制冷时的标准工况相差9℃左右，即水温偏高，如果相等风量的前提下，制冷量是达不到要求的，但前面说过，决定风机盘管制冷量的因素有两个，一个为水温，另一个为通风量，既然水温无法满足需要，那么，最好的解决办法就是增加通风量，即加大风机盘管的型号，在风机盘管选型的时候，根据其制冷量的梯度系数，经严格计算，选出在供水温度16℃时，根据房间面积，制冷量能达到要求的风机盘管，即可满足空调制冷需要了。
2、这里再将风机盘管时的效果与地暖系统做一个简单的比较，因风机盘管为强制性换热，所以其换热速度要远远高于地暖系统，所以能满足营业性场所有客人时即时加热，无客人时可以关闭制热而达到节能目的的要求。
但与地暖相比，其舒适性要略差，采用风机盘管系统制热，房间会感觉干燥，闷热，而地暖系统则不会，所以可以考
虑将两者混合使用。
二、初投资分析
这里的初投资列出两套方案做一个对比
方案一：制冷时采用地下水+风机盘管，制热采用锅炉+风机盘管系统投资总额约为：5万元，其中含井泵及风机盘管系统，不含锅炉费用。
方案二：制冷采用家用分体式壁挂机，制热采用锅炉+地板采暖系统，投资总额约为：5.5万元，不含锅炉费用。
三、运行费用分析
方案一系统制冷时全部打开时的每小时耗电量约为：9kwh,即每小时9度电，其中井泵可以与室内机做联动，即当空调房间内温度达到要求时自动关闭室内机和井泵，避免不必要浪费。
系统制热时全部打开时每小时耗电量约为：1kwh，即每小时1度电。
方案二系统制冷时全部打开时耗电量约为35 kwh。
系统制热时不需用电
因方案一与方案二制热时均使用锅炉作为热源，并无区别，所以在此不做对比。
综合以上对比，方案一相比于方案二初投资低、运行费用低、而且使用方便灵活，推荐使用此方案。