地源熱泵技術

　　地源熱泵是利用淺層地能進行供熱制冷的新型能源利用技術，是熱泵的一種，熱泵是利用卡諾循環(huán)和逆卡諾循環(huán)原理轉移冷量和熱量的設備。地源熱泵通常是指能轉移地下土壤中熱量或者冷量到所需要的地方。通常熱泵都是用來做為空調(diào)制冷或者采暖用的。地源熱泵還利用了地下土壤巨大的蓄熱蓄冷能力，冬季地源把熱量從地下土壤中轉移到建筑物內(nèi)，夏季再把地下的冷量轉移到建筑物內(nèi)，一個年度形成一個冷熱循環(huán)。

　　地源熱泵的由來

　　"地源熱泵"的概念，最早于1912年由瑞士的專家提出，而該技術的提出始于英、美兩國。

　　1946年美國在俄勒岡州的波蘭特市中心區(qū)建成第一個地源熱泵系統(tǒng)。但是這種能源的利用方式?jīng)]有引起當時社會各界的廣泛注意，無論是在技術、理論上都沒有太大的發(fā)展。

　　20世紀50年代，歐洲開始了研究地源熱泵的第一次高潮，但由于當時的能源價格低，這種系統(tǒng)并不經(jīng)濟，因而未得到推廣。直到20世紀70年代初世界上出現(xiàn)了第一次能源危機，它才開始受到重視，許多公司開始了地源熱泵的研究、生產(chǎn)和安裝。這一時期，歐洲建立了很多水平埋管式土壤源熱泵，主要用于冬季供暖。雖然歐洲是世界上發(fā)展地源熱泵最成熟的地區(qū)，但是它也曾因為熱泵專家不懂安裝技術，安裝工人又不懂熱泵原理等因素，致使地源熱泵的發(fā)展走了一段彎路。

　　隨著科技的進步，關于能源消耗和環(huán)境污染的法律制訂越來越嚴格，地源熱泵的發(fā)展迎來了它的另一次高潮。歐洲國家以瑞士、瑞典和奧地利等國家為代表，大力推廣地源熱泵供暖和制冷技術。政府采取了相應的補貼政策和保護政策，使得地源熱泵生產(chǎn)和使用范圍迅速擴大。上世紀80年代后期，地源熱泵技術已經(jīng)趨于成熟，更多的科學家致力于地下系統(tǒng)的研究，努力提高熱吸收和熱傳導效率，同時越來越重視環(huán)境的影響問題。地源熱泵生產(chǎn)呈現(xiàn)逐年上升趨勢，瑞士和瑞典的年遞增率超過10％。美國的地源熱泵生產(chǎn)和推廣速度很快，技術產(chǎn)生了飛速的發(fā)展，成為世界上地源熱泵生產(chǎn)和使用的頭號大國。

　　從地源熱泵應用情況來看，北歐國家主要偏重于冬季采暖，而美國則注重冬夏聯(lián)供。由于美國的氣候條件與中國很相似，因此研究美國的地源熱泵應用情況，對我國地源熱泵的發(fā)展有著借鑒意義。

　　地源熱泵原理

　　一、制冷原理

　　在制冷狀態(tài)下，地源熱泵機組內(nèi)的壓縮機對冷媒做功，使其進行汽-液轉化的循環(huán)。通過冷媒/空氣熱交換器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)將室內(nèi)空氣循環(huán)所攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時再通過冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝，由水路循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收，最終由水路循環(huán)轉移至地下水或土壤里。在室內(nèi)熱量不斷轉移至地下的過程中，通過冷媒-空氣熱交換器，以13℃以下的冷風的形式為房供冷。

　　二、制熱原理

　　在制熱狀態(tài)下，地源熱泵機組內(nèi)的壓縮機對冷媒做功，并通過四通閥將冷媒流動方向換向。由地下的水路循環(huán)吸收地下水或土壤里的熱量，通過冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)，將水路循環(huán)中的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時再通過冷媒/空氣熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝，由空氣循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收。在地下的熱量不斷轉移至室內(nèi)的過程中，以35℃以上熱風的形式向室內(nèi)供暖。