水（地）源熱泵系統(tǒng)是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源（也稱地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)。

中文名

水地源熱泵

別名

地能

類別

空調(diào)系統(tǒng)

運(yùn)用領(lǐng)域

工程建設(shè)

優(yōu)點(diǎn)

可供熱又可制冷

主要運(yùn)用

利用地下淺層地?zé)豳Y源

主要所需

地下能源

系統(tǒng)概述

水地源熱泵

系統(tǒng)通過(guò)輸入少量的電能實(shí)現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉(zhuǎn)移，地能分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)的冷源，機(jī)組消耗1kW的能量，獲得4~5kW以上的冷/熱量，能量來(lái)源于地下能源，系統(tǒng)不向外界排放任何廢氣、廢水、廢渣、是一種理想的“綠色空調(diào)”，可廣泛應(yīng)用在辦公樓、賓館、學(xué)校、宿舍、醫(yī)院、飯店、商場(chǎng)、別墅、住宅等領(lǐng)域。

水（地）源熱泵技術(shù)是目前空調(diào)系統(tǒng)中能效比最高的制冷、制熱方式之一，成為最熱門的空調(diào)系統(tǒng)，中國(guó)政府大力倡導(dǎo)，根據(jù)政策規(guī)定，凡采用水（地）源熱泵技術(shù)的建筑物，通過(guò)向當(dāng)?shù)卣陥?bào)，可獲得政府的政策性支持，減免建筑配套費(fèi)用140~200/㎡。

系統(tǒng)分類

按照汲取能源的媒介的不同，水（地）源熱泵系統(tǒng)可分為三類：

1、地下水系統(tǒng)（開(kāi)式循環(huán)“井水”系統(tǒng)）

2、土壤埋管系統(tǒng)（地?zé)嵩撮]式循環(huán)系統(tǒng)）

3、地表水系統(tǒng)(地表水或湖水循環(huán)系統(tǒng))。

開(kāi)式循環(huán)“井水”系統(tǒng)

通過(guò)從地下水中吸收或放出熱量，以達(dá)到建筑物中采暖或制冷的目的。這種方案最大的優(yōu)勢(shì)是：地下水溫度恒定，一般為10~16℃，可以降低初投資，同時(shí)降低運(yùn)行費(fèi)用。開(kāi)式循環(huán)系統(tǒng)通常應(yīng)用于沿海地區(qū)，該地區(qū)的土壤允許通過(guò)回灌井將水重新回灌到土壤中的含水層。

地?zé)嵩撮]式循環(huán)系統(tǒng)

在土壤中敷設(shè)換熱器（管），與土壤直接進(jìn)行熱交換。在冬季供給機(jī)組熱量，在夏季吸收機(jī)組排出的熱量。垂直環(huán)路（如右圖所示）的安裝為：先在土壤中鉆垂直的孔，然后在孔中裝入聚乙烯塑料管。水平環(huán)路為在地面以下1.5m的土壤中敷設(shè)換熱器（管）。垂直環(huán)路和水平環(huán)路均為從土壤中吸取或放出熱量。

地表水或湖水循環(huán)系統(tǒng)

利用江河湖海等地表水資源，通過(guò)敷設(shè)水中的換熱裝置進(jìn)行熱量交換。通過(guò)在建筑物附近的湖水或其他水體中安裝閉式換熱裝置，為建筑物提供或放出熱量。換熱裝置既要美觀，而且要排水方便。湖的大小和深度是尤為關(guān)鍵的，需要通過(guò)精密計(jì)算，以確定湖水能滿足建筑物的制冷和制熱需求。

工作流程圖

夏季制冷

夏季制冷流程圖

夏季機(jī)組制冷時(shí)，井水進(jìn)入EKSC水地源機(jī)組的冷凝器中，作為吸熱源。通過(guò)制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)，吸收制冷系統(tǒng)水的熱量，為建筑物提供7℃的冷凍水。制冷劑經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮之后，進(jìn)入機(jī)組的冷凝器，由井水帶走熱量，并回灌入地下。

冬季采暖

冬季機(jī)組制熱時(shí)，井水進(jìn)入EKSC水地源機(jī)組的蒸發(fā)器中，作為放熱源。通過(guò)制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)，吸收井水中的熱量，井水回灌于地下。制冷劑經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮之后，成為高溫高壓的過(guò)熱氣體，進(jìn)入冷凝器，加熱循環(huán)水，獲得45℃到55℃的熱水。

系統(tǒng)特點(diǎn)

土壤源熱泵特點(diǎn)：

（一）優(yōu)點(diǎn)：

1、高效：

地下土壤溫度一年四季基本恒定在16℃左右，略高于該地區(qū)平均溫度1到2度，使得熱泵無(wú)論在制冷或制熱工況中均處于高效率點(diǎn)。

2、節(jié)能、省費(fèi)用：

冬季運(yùn)行時(shí)，COP約為4.2，即投入1KW電能，可得到4KW的熱能，夏季運(yùn)行時(shí)，COP可達(dá)5.3，投入1KW電能，可得到5KW的冷量，能源利用效率為電采暖方式的3-4倍；并且熱交換器不需要除霜，減少了結(jié)霜和除霜的用電能耗。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的高效節(jié)能特點(diǎn)，決定了它的低運(yùn)行費(fèi)用。同比傳統(tǒng)中央空調(diào)節(jié)能50%-75%以上，讓您永無(wú)能源漲價(jià)危機(jī)與隱憂。

3、零維護(hù)費(fèi)用：

地埋管部分一旦運(yùn)行使用，基本不需要任何維修費(fèi)用的投入。既減少了人力資源，又節(jié)約了大量的資金。

4、綠色環(huán)保：

地?zé)豳Y源垂手可得，地源熱泵系統(tǒng)通過(guò)密閉水循環(huán)與土壤進(jìn)行能源交換，不破壞地層結(jié)構(gòu)，不利用地下水資源、低噪音，又不排放廢氣和廢棄物，對(duì)空氣不造成熱污染，具備零污染的良好環(huán)保品質(zhì)。（供熱時(shí)沒(méi)有燃燒過(guò)程，避免了排煙污染，供冷時(shí)省了冷卻塔，避免了噪音及霉菌污染。）

5、節(jié)約用水：

地源熱泵的水系統(tǒng)采用全封閉循環(huán)，借助于地下土壤源的溫度場(chǎng)取冷或散熱。因此不蒸發(fā)、不補(bǔ)水、循環(huán)往復(fù)，是節(jié)水型的中央空調(diào)。

6、健康舒適：

地源熱泵系統(tǒng)，不用冷卻塔，從根本上杜絕了軍團(tuán)菌的滋生，保障了人們的身心健康。

7、安全實(shí)用：

地源熱泵系統(tǒng)無(wú)易燃易爆隱患，系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，能實(shí)現(xiàn)溫度、壓力、流量、關(guān)鍵部位的多參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)，且安裝性能良好。

8、性能可靠：

主機(jī)及系統(tǒng)匹配科學(xué)、合理，并選用世界名牌產(chǎn)品，高強(qiáng)度、高密度的聚氯乙烯管材均為進(jìn)口原料生產(chǎn)，地耦運(yùn)用新型的PE管，安全無(wú)毒，無(wú)腐蝕，柔韌性好、斷裂伸長(zhǎng)率高，采用熱熔和電熔系統(tǒng)密封性能好、不泄漏，提供了安全運(yùn)行的可靠性。

9、壽命長(zhǎng)：

地埋管采用北歐化工原料，加工工藝及設(shè)備有很高的技術(shù)要求，其壽命為50-70年，主機(jī)壽命為20-25年，基本上屬于一次性投資終身受益型項(xiàng)目。

10、一機(jī)多用：

地源熱泵系統(tǒng)可供暖，制冷，還可供生活熱水，一機(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替換原來(lái)的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。

11、可再生：

土壤有較好的蓄熱性能，冬季通過(guò)熱泵將大地淺層的低位熱能提高對(duì)建筑供暖，同時(shí)蓄存冷量，以備夏用；夏季通過(guò)熱泵將建筑物內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下對(duì)建筑進(jìn)行降溫，同時(shí)蓄存熱量，以備冬用，保證大地?zé)崃康钠胶狻?/p>

12、靈活控制、便于運(yùn)行管理：

自動(dòng)化程度高，無(wú)需專業(yè)人員值守、操控，根據(jù)需要靈活控制，開(kāi)關(guān)由己，冷暖自知，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組獨(dú)立計(jì)費(fèi)，分戶分房間控制，方便業(yè)主對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的管理。

13、整體美觀、節(jié)省占地面積：

省去了冷卻塔、鍋爐及與之配套的煤棚和渣場(chǎng)，節(jié)省了土地資源，產(chǎn)生附加經(jīng)濟(jì)效益，并改善了建筑物的外部形象。地耦管占用的地表回填后仍可作其它用地。

14、免年檢審批：

機(jī)組不屬壓力容器，不需消防審批及鍋爐年檢。

15、地埋管系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)、科學(xué)、合理、可靠。

（二）缺點(diǎn)：

埋管所需的空地面積較大。如末端為風(fēng)機(jī)盤管，埋管所需的空地面積為建筑面積的1/3；如末端為地板輻射采暖，埋管所需的空地面積為建筑面積的1/5

水源熱泵的特點(diǎn)

（一）優(yōu)點(diǎn)：

水源熱泵機(jī)組以水為載體，冬季采集來(lái)自湖水、河水、地下水及地?zé)嵛菜?，甚至工業(yè)廢水、污水的低品位熱能，借助熱泵系統(tǒng)，通過(guò)消耗部分電能，將所取得的能量供給室內(nèi)取暖；在夏季把室內(nèi)的熱量取出，釋放到水中，以達(dá)到夏季空調(diào)的目的。該機(jī)組具有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、選擇優(yōu)良、操作簡(jiǎn)便、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。由于水源熱泵技術(shù)利用地表水作為空調(diào)機(jī)組的制冷制熱的源，所以其具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、環(huán)保效益顯著

水源熱泵是利用了地表水作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。供熱時(shí)省去了燃煤、燃?xì)?、燃油等鍋爐房系統(tǒng)，，沒(méi)有燃燒過(guò)程，避免了排煙污染；供冷時(shí)省去了冷卻水塔，避免了冷卻塔的噪音及霉菌污染。不產(chǎn)生任何廢渣、廢水、廢氣和煙塵，使環(huán)境更加優(yōu)美。

2、高效節(jié)能

水源熱泵機(jī)組可利用的水體溫度冬季為12-22℃，水體溫度比環(huán)境空氣溫度高，所以熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高，能效比也提高。而夏季水體為18-35℃，水體溫度比環(huán)境空氣溫度低，所以制冷的冷凝溫度降低，使得冷卻效果好于風(fēng)冷式和冷卻塔式，機(jī)組效率提高。據(jù)美國(guó)環(huán)保署EPA估計(jì)，設(shè)計(jì)安裝良好的水源熱泵，平均來(lái)說(shuō)可以節(jié)約用戶30～40%的供熱制冷空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用。

3、運(yùn)行穩(wěn)定可靠

水體的溫度一年四季相對(duì)穩(wěn)定，其波動(dòng)的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣的變動(dòng)。是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源，水體溫度較恒定的特性，使得熱泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點(diǎn)問(wèn)題。

4、一機(jī)多用，應(yīng)用范圍廣

水源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)，一機(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替換原來(lái)的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。

5、自動(dòng)運(yùn)行

水源熱泵機(jī)組由于工況穩(wěn)定，所以可以設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，部件較少，機(jī)組運(yùn)行簡(jiǎn)單可靠，維護(hù)費(fèi)用低；自動(dòng)控制程度高，使用壽命長(zhǎng)。

（二）缺點(diǎn)：

1、維護(hù)費(fèi)用高，地下水位易受水流量的大小而變化，從而影響建筑物的制冷供暖效果。

2、用水量大，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，易造成地層結(jié)構(gòu)的破壞而造成塌方

發(fā)展歷程

1912年，水地源熱泵技術(shù)在瑞典誕生，并取得發(fā)明專利。

20世紀(jì)50年代，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始研究水地源熱泵技術(shù)。

20世紀(jì)70年代，因石油危機(jī)和環(huán)境日益惡化，使水地源熱泵技術(shù)的研究取得迅速發(fā)展。