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地源、水源、空气源热泵的生存环境对比

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发表于 2018-9-2 13:01:54 |显示全部楼层
  是利用水与地能(地下水、土壤或地表水)进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源,冬季把地能中的热量“取”出来,供给室内采暖,此时地能为“热源”;夏季把室内热量取出来,释放到地下水、土壤或地表水中,此时地能为“冷源”。具有高效节能、经济环保、安全可靠、可自动运行等优点。
  地源热泵同空气源热泵相比,有许多优点:(1)全年温度波动小。冬季温度比空气温度高,夏季比空气温度低,因此地源热泵的制热、制冷系数要高于空气源热泵,一般可高于40%,因此可节能和节省费用40%左右。(2)冬季运行不需要除霜,减少了结霜和除霜的损失。(3)地源有较好的蓄能作用。
  1)Groundwaterheatpumps,GWHPs地下水热泵系统,也就是通常所说的深井回灌式水源热泵系统。通过建造抽水井群将地下水抽出,通过二次换热或直接送至水源热泵机组,经提取热量或释放热量后,由回灌井群灌回地下。
  其最大优点是非常经济,占地面积小,但要注意必须符合下列条件:水质良好;水量丰富;回灌可靠;符合标准。
  2)(a)Horizontal ground-coupled heat pump水平埋管地源热泵系统(b)Vertical borehole ground-coupled heat pump垂直埋管地源热泵系统。(a)和(b)两种方式都归属于Ground-couple heat pumps GCHPs(地下耦合热泵系统),也称埋管式土壤源热泵系统。还有另外一个术语叫Ground heat exchanger地下热交换器地源热泵系统。这一闭式系统方式,通过中间介质(通常为水或者是加入防冻剂的水)作为热载体,使中间介质在埋于土壤内部的封闭环路中循环流动,从而实现与大地土壤进行热交换的目的。
  对于垂直式埋管系统,其优点有:较小的土地占用,管路及水泵用电少,其缺点是钻井费用较高;对于水平式埋管系统,其优点有:安装费用比垂直式埋管系统低,应用广泛,使用者易于掌握,其缺点有:占地面积大,受地面温度影响大,水泵耗电量大。
  3)Surface-waterheatpumps,SWHPs地表水热泵系统。通过直接抽取或者间接换热的方式,利用包括江水、河水、湖水、水库水以及海水作为热泵冷热源。归属于水源热泵方式。
  其优点有:在10米或更深的湖中,可提供10℃的直接制冷,比地下埋管系统投资要小,水泵能耗较低,高可靠性,低维修要求、低运行费用,在温暖地区,湖水可做热源,其缺点有:在浅水湖中,盘管容易被破坏,由于水温变化较大,会降低机组的效率。
  4)Standingcolumnwellheatpumps,SCW单井换热热井,也就是单管型垂直埋管地源热泵,在国外常称为热井。这种方式下,在地下水位以上用钢套作为护套,直径和孔径一致;地下水位以下为自然孔洞,不加任何固井设施。
  热泵机组出水直接在孔洞上部进入,其中一部分在地下水位以下进入周边岩土换热,其余部分在边壁处与岩土换热。换热后的流体在孔洞底部通过埋至底部的回水管被抽取作为热泵机组供水。这一方式主要应用于岩石地层,典型孔径为150mm,孔深450m。
  该系统适用于岩石地质地区,该地区岩石钻孔费用高,而与岩石直接换热,大大提高换热效率,节省钻孔、埋管费用。须得注意分析具体地质情况,做好隔热、封闭、过滤、实际换热量测算等具体工作。
  5)锅炉/冷却塔与地下埋管相结合的混合型地源热泵系统:适用于空间小,不能单独采用地下埋管换热系统的建筑或内外分区冬季有大量可利用的排热的建筑物,冷却塔和闭环式系统相结合制冷,节省成本;事实证明该系统是高效率、低费用的。
  它的补充热源有水地源、太阳能、电锅炉、城市热网……,额外排热由冷却塔或水地源来解决。其系统的设计需要详细计算各季节的散热与排热及总的中和后的散热或排热量来选择热源和冷却塔。
  水源热泵和地源热泵都是从地位热源的选取来定义的,水源热泵通常指地位热源来源于地表水、地下水、海水、污水;地源热泵有时也被称为土壤源热泵,但是地下水作为低位热源的也可称为地源热泵。此外,水环热泵也可称为水源热泵。定义的角度不一样,叫法也就不一样。采用冷却塔散热的系统不能称为水源热泵,直埋地下的如果采用的是打井的方式,利用井水应该成为水源热泵,否则为土壤源热泵。
  水源热泵和地源热泵以前确实叫法很乱,已经出台的地源热泵相关规范,其中对叫法范围作了明确说明:
  地源热泵指所有使用大地作为冷热源的热泵全部称为地源热泵,包括土壤热泵(即地耦合热泵),地下水热泵,地表水热泵(包括江河湖海的水)等,这是为区别水环热泵而说的。
  水源热泵则是总称,包括所有以水作为冷热源的热泵,当然也包括土壤热泵和水环热泵了,这是为区别空气源热泵(风冷热泵)而说的。
  所以以大分类来说,水源热泵包括地源热泵和水环热泵还有一些特殊的利用低位热水能量的热泵(比如利用工业废水或发电厂冷却循环水梯级利用等)。
  总之,简单的说地源热泵是泛指土壤源热泵、地表水、地下水、海水、污水源热泵。但现在人们习惯上把土壤源热泵叫地源热泵,把地表水、地下水、海水、污水源热泵叫水源热泵。
  在以节能为主题的社会氛围中,新型节能热水器——空气能(源)热泵热水器从2004年左右开始在国内崭露头角,吸引了众多科研机构、生产企业进行研发、生产。然而到目前为止,热泵热水器除在商用市场上表现稍显乐观外,家用热泵热水器市场依旧冷清。
  从工作原理来说,仅用1度电就可以从空气中吸收3千瓦左右的热量,加上输入的1度电能,热泵热水器耗费1度电,则实际产生的热量能达到3.5千瓦-4千瓦左右。与电热水器1度电最多只能产生1千瓦的热量相比,热泵热水器的节能效果不言而喻。不过至今为止,家用热泵热水器市场尚未能够进入“春天”。
  记者在采访中了解到,以广东地区的一些热泵热水器生产企业为例,目前年产量达到1万-2万台的热泵热水器企业屈指可数。虽然这些稍具规模的热泵热水器生产企业研发了多种型号、容量的家用热泵热水器产品,但在热泵热水器市场迟迟不能升温的情况下,生产、销售只能仍以商用热泵热水器机业务为主。
  “在国内市场上,电热水器和燃气热水器占有了绝大多数的市场份额。热泵热水器目前在市场监测中很难显现数据,新兴产品热泵热水器的市场培育有些艰难。”某热泵热水器市场研究公司热水器部门经理张刘薇子说,她近几个月以来一直对热泵热水器进行行业跟踪,发现市场表现并不如意。张刘薇子同时介绍说,另一种新兴产品即热式热水器经过多年的培育,目前市场占有率仍然只有1%-2%,热泵热水器要想摆脱市场边缘位置,还有许多市场瓶颈需要突破。
  中国热泵网总编在接受采访时,以“南温北冷”四个字概括了目前热泵热水器的市场表现。他说,在我国华东、华南等地,热泵热水器已经渐为人知,但在北方和其它更多地区,热泵热水器市场依旧冷清。目前从事研发生产热泵热水器的企业规模普遍较小,“如果几个领先热泵热水器企业的产能都达到了10万台以上,热泵热水器市场才谈得上‘春天’快到了,可目前,热泵热水器市场还只是初步培育期。”
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