浅 析 暖 通 空 调 新 技 术 地 源 热 泵
张 嵩
摘 要： 简单介 绍 了地 源热泵的用途 和技 术背景及 在我 国的应用现状 ， 阐述 了地源热泵的工作原理与优点 ， 分析 了地 源 热泵推广应用过程 中存在 的问题， 并提 出了 自己的观点， 出地源热泵在我国具 有广 阔前景。 指 关键词 ： 地源热泵 ， 原理 ， 点 优 中图分类号 ： Ｕ ３ Ｔ ８２ 文献标识码： Ａ
对建筑物进行空气调 节的设 备。冬 天通过 热泵将 大地 中低位 热 讲 ， 降低冷凝温度和提 高蒸发 温度都 可提 高循 环效 率 ， 到节能 达 能提高 品位对建筑供 暖， 同时储 存冷量 ， 以备 夏用 ； 夏季通过 热泵 的效果 ；） ５在室外空气 温度处 于极端状 态时 ， 用户对 能源需 求量
冷， 同时又把热量传递给被加热 的物体 ， 实现供热 的 目的。
低温地热水和尾水作 为热泵夏季制冷 的冷却 源 、 季采暖供热 的 冬 低温热源的系统 ， 同时 也是实现采 暖 、 制冷和 生活用水 的一种系
统。它用来替代传统 的用制冷机和锅炉进行 空调、 暖和供热 的 采
模式 ， 改善城市大气环 境和节 约能源 的一种有 效途径 ， 是 国 是 也 内地源能利用 的一 个新发展 方 向。地 源热泵 系统根据 不 同的构
高品位能源 ， 把热量 由低温级上升到高温级 的特殊 装置而受到 了
人们的青 睐。地源热泵 （ ｒｕ ｄｓｕｃ ｅｔ ｕ ） Ｇ ｏｎ ｏｒｅｈａ ｐｍｐ 也称 为地热热
泵 （ ｅｔｅｍａ ｈａ ｕ ｐ ， 是 以地 源 能 土 壤 、 下 水 、 表 水 、 Ｇ ｏｈｒ ｌ ｅｔ ｍ ）它 ｐ 地 地
将建筑 内的热量转移 到地下 ， 对建筑进行降温 ， 同时储存热量 ， 以 处于高峰期。而由于土壤对地面 空气 温度波动有衰减 和延 迟 ， 和 备冬用 。夏热冬 冷地 区供冷和供暖天数 大致相等 ， 冷暖负荷基本 空气 热源相比 ， 在相 同的条件 下 ， 可 以分 别提 高夏季或冬 季 的 它
热载体 ， 中问介质在 封闭环 路 中通 过大地循 环 流动 ， 而实 现 相对稳定。夏季土壤 中的温度低 于气 候条件下 的地面 空气 温度 ， 使 从 与大地进行热交换的 目的。也就是说 ， 地源热 泵是 以大地为 热源 冬季土壤 中温度高于对 应气候 条件 下的地 面空气温 度。理论上
图 １ 地 源 热 泵 工 作 原理 图
图 ２ 地 源 热 泵 系统 图
根据热力学第二 定律 ， 以高位能作 补偿条件 时 ， 当 热量可 以
中国制冷学会低位热泵 与热泵技术会议 ， 发表 了我 国在这方 面的 从低温物体转移到高温物体。因而热泵循环 中， 了向被加热 的 为 研究成果 ， 指 出必 须 进 一步 探 讨通 过 热泵 提 高 能 源利 用 率。 物体供热 Ｑ， 并 要消耗功 ｗ 。按热泵驱动 的形式 ， 可把常见 的热 泵 １９ ９０年 ， 天津大学热能研究 所研制 了变 电站 中利用调相机冷却水 分为 四种 ： ） 械压缩 式热泵 ； ） １机 ２ 吸收式 热泵 ； ） 汽喷 射式 热 ３蒸 为低位热源 的热泵 供热 和空 调系统 ， 热性 能系数 达 ３ ｏ 。同 供 ．２ 泵 ；） ４ 热电热泵 。
时 ， 国积 极 开 展 对新 型热 泵 的研 究 与 试 制 。 我
２ 地源热 泵原理
３ 地 源热泵 优点
地源热泵存在 以下优点 ： ） 向建筑外大气环境排放废冷或 １不 地源热泵 ， 就是 把传 统空 调 的冷凝 器或 蒸发 器 直接埋 入 地 废热 ， 有利 于环 保 ； ） ２ 室外 换热 器埋 在地 下 ， 不存 在冬 季 除霜 问 下， 使其与大地进行热 交换 ， 或是通 过 中间介质 （ 常是水 ） 为 题 ； ） 通 作 ３ 不影 响建筑外立 面 的美 观 ； ） ４ 全年 土壤温 度波动小 且数值
成形式有 不同 的名称 ： 地耦合 式热泵 、 土壤热 源热泵 、 水源热泵 、 地热热泵 、 闭环热泵 、 阳能热泵 、 太 地源热泵等 。
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１ 地源热 泵背景 现状
地源热泵技术最先开始于 １ １ ， 士 Ｚ ｅｙ提 出了“ ９ ２年 瑞 ｏｌ ｌ 地热 源热泵” 的概念。１４ 年美 国开始对地 源热泵进 行系统研 究 ， ９６ 在 俄勒 冈州建成第一个地 源热泵 系统 ， 运行很 成功 ， 由此 掀起 了地 源热泵系统在美国的商用 高潮。 我 国自 ２ ０世纪 ５ ０年代起 天津大 学等单 位开始 了热泵 研究 工作 ， 但其发展缓慢 。直到 ８ ０年代初 ， 为了利用低 品位 能源 和回 收大量工业余热 ， 热泵 在各个领 域 的研 究逐步形 成热 潮 ， 泵技 热 术得到较快的发展 ， 并有 了初步 的成 效。１８ ９ ３年 ， 在北京 召开 了
０ 引言
目前由于 能源 消耗 的急剧增加 ， 热泵作为一种通过消耗少量
表示热 泵装置 ， 它从 环境 中吸取 热量传递 给高温 物体 ， 实现供 热 目的 ； ｂ表示制冷机 ， 它从低 温物体吸取热量传递 给环境 ， 实现制
冷 目的 ； 表示供冷供 热联合循环 机 ， ｃ 它从 低温物 体吸热 ， 实现 制
第３ ６卷 第 ２ＡＲＣＨＩ ＴＥＣｒ ＵＲＥ
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相 同 ， 同一 系统 ， 用 可以充分 发挥地下储 能的作用 。热 泵装置 工 供冷量或供热 量 ；） 用土壤 的蓄热 能力 ， ６利 将夏季 空调房 间 中的 作原理与制冷机相 同 ， 是按 照逆卡诺 循环 工作 的 ， 不同 的只 热量排人土壤中 ， 都 所 冬季供暖时取用 。将冬季供 暖房间 中的冷量排