家用地源热泵中央空调系统

一、地源热泵系统简介

地源热泵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。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。

地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在冬季，把地能中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。热泵机组的能量流动是利用其所消耗的能量（如电能）将吸取的全部热能（即电能+吸收的热能）一起排输至高温热源。而其所耗能量的作用是使制冷剂氟里昂压缩至高温高压状态，从而达到吸收低温热源中热能的作用。

二、地源热泵的工作原理

地源热泵系统是一种由双管路水系统连接起建筑物中的所有地源热泵机组而构成的封闭环路的中央空调系统。

冬季，地源热泵系统通过埋在地下的封闭管道（称为环路）从大地收集自然界热量，而后由环路中的循环水把热量带到室内。再由装在室内的地源热泵系统驱动的压缩机和热交换器把大地的能量集中，并以较高的温度释放到室内。

夏季，此运行程序则相反，地源热泵系统将从室内抽出的多余热量排入环路而为大地所吸收，使房屋得到供冷。尤如电冰箱那样，从冰箱内部抽出热量并将它排出箱外使箱内保持低温。

地下土壤的温度全年相对保持稳定，夏季地温要比地面空气温度低，冬季却比地面温度高。地源热泵利用大地这一特性，在地下土壤中埋设换热器，通过中间介质（水或抗冻剂）作为热载体在封闭的环路中循环，从而实现与大地的热交换。 夏季通过热泵将建筑物内的热量转移到地下，对建筑物降温，同时储存热量以备冬用；冬季通过热泵将大地中的低位热能提高品位对建筑供暖，同时储存冷量以备夏用。

三、地源热泵的分类及热交换形式

地源热泵是由水循环系统、热交换系统、水源热泵机组和控制系统组成，是一套节能、无污染，既能取暖又能制冷的设备，从能源角度来说，它是利用常温下土壤中的能量。所以，这是一种用之不尽的可再生能源。

地源按照地下换热器形式可分为以下几类： 地下换热器形式分为水平埋管、竖直埋管和管桩埋管。

水平埋管型施工简单，但是相对而言，受外界气候的影响比较大，换热能力较低，施工时所占用的场地也比较大，适合场地比较大且无坚硬岩石易于挖掘的地方建造，应用范围比较有限；当埋管深度较浅，热泵运行后，地温可在下一个运行季节到来时通过与地面的传热恢复，但若埋管比较深时，地温却只能够部分恢复。

竖直埋管式占地面积小，受外界的影响很小，恒温效果好；施工完毕后，需要的维护费用远远低于常规的供热空调系统；用电量也很低，运行成本得到了大幅度降低，是应用形式最多的一种，但其初期的钻井费用较高，同时也要考虑地温的恢复问题。

管桩式则利用在建筑物基础桩基的砼孔内埋设换热管，省去钻孔费用，初投资低，经济性好；但应用范围受限，灵活性比较差，而且施工时必须与结构工种密切配合。

四、地源热泵系统的优势

1、地源热泵系统能充分利用蕴藏于土壤和湖泊中的巨大能量，循环再生，实现对建筑物的供暖和制冷。因而运行费用较低。

2、地源热泵比风冷热泵节能40%，比电采暖节能70%。比燃气炉效率提高48%。所需制冷剂比一般热泵空调减少50%。

3、地源热泵系统运动部件要比常规系统少，因而减少维护，系统安装在室内，不暴露在风雨中，也可免遭损坏，更加可靠，延长寿命。

4、地源热泵系统在运行中无需燃烧，因此不会产生有毒气体，也不会发生爆炸。

5、由于地源热泵系统的供冷、供热更为平稳，降低了停、开机的频率和空气过热和过冷的峰值。这种系统更容易适合供冷、供热负荷的分区。

6、一年四季任何时间都可以随时提供空调，可以随意设定室内温度，达到五星级要求。

五、地源热泵系统存在的问题

随着人们生活水平的提高和科技的进一步发展，我们不在满足于中央空调的制冷制热设计，节能环保的地源热泵越来越多的受到广大用户的青睐。任何事情都有两面性，我们在看到地源热泵优点的时候也要看到地源热泵存在的问题！

地源热泵就是利用土壤的热量来进行供暖制冷的，但是实际上地下土壤、卵石与岩石的传热，地下含水层的热迁移都是十分缓慢的，如果我们不遵守年热平衡原则，在装修设计的时候没有考虑好，就会造成很大的问题。比如每年夏季累计向地下排放的热量大于冬季累计吸取的热量，即使该地区地下恒温带每年只升高0.5℃，10年后地源热泵系统就不能有效正常工作了。

地源热泵夏季制冷一般释放至地下热量为主机制冷量的60~70%，但是冬季采用传统地板辐射采暖时，需要从地下土壤吸取主机制热量的60~70%。冬季所需的制热量小于夏季释放至土壤中的热量，从而造成土壤的温度越来越高（华东地区空调制冷负荷一般在150~180W/m2，地板采暖的热负荷一般也在120~150W/m2）。

地源热泵机组要求全年冷负荷和热负荷要基本均衡，这样才不至于发生地下热环境恶化。在30～300m深的地下，只要其全年的总取热量与总排热量相等，就能持久地维持恒温带的状态，但是实际操作的时候是很难做到的。所以说地源热泵系统最大的问题是夏冬热力平衡的问题，如果不解决这个问题，地源热泵系统很难长时间正常运行。

六、选用地源热泵的基本原则

选择地源热泵系统基本原则就是投资回报率，如果初期投入成本太高，而后期成本回收不理想，那么选择地源热泵系统意义不大。如果地源热泵系统运行效率较高，费用较低，后期投资回报率高，可以选择地源热泵。

定频地源热泵系统的节能性与我们日常的使用习惯、常住人员数量有着很大关系。如常住人员较多，使用时习惯将大部分（50%以上）内机同时打开，则使用定频地源热泵系统较节能；如常住人员较少，习惯局部开空调（人在房间开空调，人离开关空调），定频地源热泵系统其实很不节能。因为定频地源热泵采用的是定频压缩机（定频水泵），定频压缩机的频繁启停功耗很大，且配置的2~3台水泵一般是24小时运转，不论内机开几台都同样耗电。