一、原理概述

地源熱泵是一種先進的技術(shù)，它高效、節(jié)能、環(huán)保，有利于可持續(xù)發(fā)展。該技術(shù)利用土壤、地下水和江、河、湖、海以及城市污水等作為冷熱源，利用其溫度相對穩(wěn)定的特性，通過使用少量的電能，使建筑達到供熱或制冷的目的。

為用戶供熱時，地溫熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)從地溫中提取低品位熱能，通過電能驅(qū)動的地溫熱泵中央空調(diào)主機（熱泵）“泵” 送到高溫熱源，以滿足用戶供熱需求。為用戶供冷時，地溫熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)將用戶室內(nèi)的余熱通過地溫中央空調(diào)主機（制冷）轉(zhuǎn)移到地溫中，以滿足用戶制冷需求。

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源來源有如下多種方式：

1、      地埋管式地源熱泵系統(tǒng)

地埋管式熱泵系統(tǒng)為閉式系統(tǒng)，通過中間介質(zhì)(水或防凍液)作為冷熱載體，使中間介質(zhì)在埋于土壤內(nèi)部的封閉環(huán)路中循環(huán)流動，從而實現(xiàn)與土壤進行熱交換的目的。

2、      地下水式地源熱泵系統(tǒng)

通過建造抽水井群將地下水抽出，通過板式換熱器或直接送至水源熱泵機組，提取熱量或釋放熱量后，由回灌井群灌回地下。

3、      地表水式地源熱泵系統(tǒng)

通過直接或者間接抽取地表水換熱的方式，利用江水、河水、湖水、水庫水以及海水。

4、      再生水式地源熱泵系統(tǒng)

通過直接或者間接利用再生水源，或者生產(chǎn)工藝的廢水、地熱尾水等的可利用的低品位熱源。

二、克萊門特水源熱泵的發(fā)展：

1)      克萊門特公司自1976年推出水源熱泵，并投入運行

2)      具有50多年的水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的專業(yè)機組制造和系統(tǒng)組織的歷史

3)      在世界各地有數(shù)千項目的成功經(jīng)驗，在水地源市場占有量較大

4)      克萊門特為歐洲水地源熱泵應用研究中心的運營者

5)      克萊門特擁有17個測試和開發(fā)實驗室，還擁有一所全電腦控制的測試室，是在意大利被政府認可的作為第三方測試的制冷設備測試室。

6)      在中國克萊門特水源熱泵機組有長達20多年的成功的商業(yè)應用運行記錄歷史。

7)      中國第一個商用水源熱泵項目-河南大學，1996年啟用

8)      在國內(nèi)已有數(shù)千臺克萊門特水源熱泵正在運行，其技術(shù)成熟性和先進性，產(chǎn)品穩(wěn)定性和可靠性都已得到廣大用戶的認可。

9)      建設部指定的唯一一家外國企業(yè)《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》GB50366-2005參編單位

三、克萊門特水源熱泵特點

?      效率高，節(jié)能顯著。

制冷時的能效比達到5.3－6.0，制熱能效比達到4.3－5.0，遠遠超過國家相關標準要求，顯著超過同類機組。

?      一機多用

地源熱泵系統(tǒng)冷暖兼?zhèn)洌瑫r可提供生活熱水加熱，真正實現(xiàn)“一機多用”

?      較寬水溫運行范圍

較寬水溫運行范圍，可用水源溫度8—40℃。

從嚴寒地區(qū)至熱帶地區(qū)均適用。 在冬季不結(jié)凍地區(qū)的江、河、湖、水等均可得到有效利用

?      應用范圍廣

冷熱源不僅可用地熱資源，還可利用市政污水、廢水、湖水、海水等作為熱泵熱源

?      節(jié)水功能

大溫差技術(shù)，顯著減少了冷卻水的用量，節(jié)約了水資源，同時降低了冷卻水泵能耗，有效降低初投資及運行費用。

?      環(huán)保冷媒的應用

克萊門特一直致力于環(huán)保冷媒的應用，有R22和R134a、 R410A冷媒機組可選

?      熱回收功能

通常冷水機組的工質(zhì)的冷凝，大都單純地采用冷卻水或者空氣冷卻，不言而喻這部分巨大的熱量就白白地送入大氣而浪費了。并且為了帯走這些巨大的熱量而專門設置的冷卻水系統(tǒng)或風冷系統(tǒng)還要消耗大量的電能，這是人們所不希望的，或者說不情愿的。

克萊門特的設計者們巧妙地將這部分熱量加以利用（比喻加熱生活熱水），克萊門特水地源熱泵機組可選配部分熱回收和全熱回收功能，夏季免費制取生活熱水，其他季節(jié)也可高效制取生活熱水。保持較高的冷凝溫度，供暖和衛(wèi)生熱水溫度可以達到60℃甚至更高。

地埋管系統(tǒng)

土壤源熱泵是利用地下常溫土壤溫度相對穩(wěn)定的特性，通過深埋于建筑物周圍的管路系統(tǒng)與建筑物內(nèi)部完成熱交換的裝置。冬季從土壤中取熱，向建筑物供暖；夏季向土壤排熱，為建筑物制冷。它以土壤作為熱源、冷源，通過高效熱泵機組向建筑物供熱或供冷。高效熱泵機組的能效比一般能達到4.0kw/kw以上，與傳統(tǒng)的冷水機組加鍋爐的配置相比，全年能耗可節(jié)省40%左右，初投資偏高，機房面積較小，節(jié)省常規(guī)系統(tǒng)冷卻塔可觀的耗水量，運行費用低，不產(chǎn)生任何有害物質(zhì)，對環(huán)境無污染，實現(xiàn)了環(huán)保的功效。

特點和優(yōu)勢：

1、資源可再生利用

土壤源熱泵技術(shù)利用地球表面淺層地熱資源作為冷熱源進行能量轉(zhuǎn)換，而地表淺層是一個巨大的太陽能集熱器，收集了47%的太陽能，相當于人類每年利用能量的500多倍，且不受地域、資源等限制，真正是量大面廣、無處不在。這是儲存于地表淺層近乎無限的可再生能源，也是清潔能源。與地面上環(huán)境空氣相比，地面5m以下土壤溫度全年基本穩(wěn)定且略低于年平均氣溫，可以分別在夏冬季提供相對較低的冷凝溫度和較高的蒸發(fā)溫度。所以從熱力學原理上講，土壤是一種比環(huán)境空氣更好的熱泵系統(tǒng)的冷熱源。而且土壤源熱泵系統(tǒng)不會把熱量、水蒸氣及細菌等排人大氣環(huán)境，符合當前可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。通常土壤源熱泵消耗lKW的能量，用戶可以得到4KW以上的熱量或冷量，這多出來的能量就是來自土壤的能源。另外，地能溫度較恒定的特性，使得熱泵機組運行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟性。據(jù)美國環(huán)保署EPA估計，設計安裝良好的土壤源熱泵，平均來說可以節(jié)約用戶30%～40%的供熱制冷空調(diào)的運行費用。高效的土壤源熱泵機組，平均產(chǎn)生1冷噸的冷量僅需0.88kW的電力消耗，其耗電量僅為普通冷水機組加鍋爐系統(tǒng)的30%～60%；

2、運行費用低

與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)相比，每年運行費用可節(jié)約40%左右。采用土壤源熱泵系統(tǒng)，由于土壤的溫度理，土壤源熱泵可以比風冷熱泵具有更高的效率和更好的可靠性，其熱源溫度全年較為穩(wěn)定，一般為l0-25℃。而且土壤源熱泵系統(tǒng)可用于供暖、空調(diào)，還可提供生活熱水，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐、空調(diào)制冷裝置或系統(tǒng)，一機多用；不僅適用于賓館、商場、辦公樓、學校等建筑，更適合于別墅住宅的供熱和空調(diào)。此外，機組使用壽命長，均在20年左右；機組緊湊、節(jié)省空間：維護費用低；自動化控制程度高，可無人值守。土壤源熱泵中的熱源不是指地熱田中的熱氣或熱水，而是指一般的常溫土壤，所以對地下熱源沒有非凡要求，可在中國絕大部分地區(qū)應用。

土壤源熱泵系統(tǒng)的COP值一般在3~6左右，與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比，要高出40%左右，其運行費用為普通中心空50%~60%。

占地面積少

機房占地面積小，節(jié)省空間，可設在地下；

3、綠色環(huán)保

土壤源熱泵系統(tǒng)利用地球表面淺層地熱資源，沒有燃燒，沒有排煙及廢棄物，情節(jié)環(huán)保，無任何污染，土壤源熱泵的污染物排放，與空氣源熱泵相比，相當于減少40%以上，與電供暖相比，相當于減少70%以上，假如結(jié)合其它節(jié)能措施節(jié)能會更明顯。雖然也采用制冷劑，但比常規(guī)空調(diào)裝置減少25%的充灌量；土壤源熱泵系統(tǒng)屬自含式系統(tǒng)，即該裝置能在工廠車間內(nèi)事先整裝密封好，因此，制冷劑泄漏機率大為減少。該裝置的運行沒有任何污染，可以建造在居民區(qū)內(nèi)，安裝在綠地、停車場下，沒有燃燒，沒有排煙，也沒有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場地，且不用遠距離輸送熱量。土壤源熱泵系統(tǒng)沒有冷卻塔和其它室外設備，沒有中心空調(diào)集中占地問題，節(jié)省了空間和地皮，為開發(fā)商帶來額外利潤，產(chǎn)生附加經(jīng)濟效益，并改善了建筑物的外部形象；

4、自動化程度高

機組內(nèi)部及機組與系統(tǒng)均可實現(xiàn)自動化控制，可根據(jù)室外溫度變化及室內(nèi)溫度要求控制機組啟停，達到最佳節(jié)能效果，同時節(jié)省了人力物力；

可自主調(diào)節(jié)機組，能夠任意調(diào)機，投資者可按需要調(diào)整供給時間及溫度，完全自主；

5、一機多用

即可供暖，又可制冷，在制冷時產(chǎn)生的余熱還可提供生活生產(chǎn)熱水或為游泳池加熱，較大限度的利用了能源。

典型應用：

污水源熱泵系統(tǒng)

污水源熱泵系統(tǒng)，是水地源熱泵的一種。

利用生活廢水、工業(yè)廢水、礦井水、河湖海水、工業(yè)設備冷卻水、生產(chǎn)工藝排放的廢水,通過換熱器與中介水進行換熱，中介水進入熱泵主機，主機消耗少量的電能，在冬天將水資源中的低品質(zhì)能量“汲取”出來，經(jīng)管網(wǎng)供給室內(nèi)采暖系統(tǒng)、生活熱水系統(tǒng)；夏天，將室內(nèi)的熱量帶走，并釋放到污水中，給室內(nèi)制冷并制取生活熱水。

污水源熱泵系統(tǒng)形式繁多，根據(jù)熱泵是否直接從污水中取熱量，可分為直接式和間接式兩種。所謂的間接式污水源熱泵是指熱泵低位熱源環(huán)路與污水熱量抽取環(huán)路之間設有中間換熱器或熱泵低位熱源環(huán)路通過水/污水浸沒式換熱器在污水池中直接吸取污水中的熱量。而直接式污水源是城市污水等可以通過熱泵或熱泵的蒸發(fā)器直接設置在污水池中，通過制冷劑氣化吸取污水中的熱量。目前，主要以間接式系統(tǒng)的為主。

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系統(tǒng)特點:

環(huán)保效益顯著

污水源熱泵系統(tǒng)是利用了各種污水作為冷熱源，進行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)，污水經(jīng)過污水換熱器后留下冷量或熱量返回污水渠道，污水與其他設備或系統(tǒng)不接觸，污水密閉循環(huán)，不污染環(huán)境與其他設備或水系統(tǒng)。供熱時省去了燃煤、燃氣、然油等鍋爐房系統(tǒng)，沒有燃燒過程，避免了排煙污染；供冷時省去了冷卻水塔，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，環(huán)境效益顯著。

高效節(jié)能

冬季，污水體溫度比環(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冷式和冷卻塔式，機組效率提高。供暖制冷所投入的電能在1KW時可得到5KW左右的熱能或冷能。能源利用效率遠高于其他形式的中央空調(diào)系統(tǒng)。

運行穩(wěn)定可靠

水體的溫度一年四季相對穩(wěn)定，其波動的范圍遠遠小于空氣的變動，是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源，水體溫度較恒定的特性，使得污水源熱泵機組運行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟性。不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點問題。

一機多用，應用范圍廣

污水源熱泵系統(tǒng)可供暖、制冷、制取生活熱水，一機多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。城市污水熱泵空調(diào)系統(tǒng)利用城市污水，冬季取熱供暖，夏季排熱制冷，全年取熱供應生活熱水，夏季空調(diào)季節(jié)可實施部分免費生活熱水供應。一套系統(tǒng)冬夏兩用，實現(xiàn)三聯(lián)供。

典型應用

1、????? 大慶采油六廠地質(zhì)大隊

項目和空調(diào)系統(tǒng)描述：

建筑功能：辦公樓；

建筑面積:8000平方米；

項目采用克萊門特2臺PSRHH1702-Y水源熱泵機組，采用油田回注水做為水源水； 冬季供熱，夏季供冷。

2、黑龍江齊齊哈爾富拉爾基污水處理廠

項目和空調(diào)系統(tǒng)描述：該項目位于黑龍江省齊齊哈爾市，為富拉爾基區(qū)污水處理廠，采用污水源熱泵系統(tǒng)。

項目采用克萊門特水源熱泵機組PSRHH0802兩臺

總制冷量：630KW

總制熱量：687KW

3、遼寧省大連市益嘉廣場-紅星美凱龍

項目和空調(diào)系統(tǒng)描述：大連益嘉廣場-紅星美凱龍，商場建筑面積約10萬平方米，利用居民排放的原生污水，每小時約800t的流量，進出污水溫度10/5℃，冬天供暖、夏季供冷。

項目采用克萊門特水地源熱泵機組PSRHH4803五臺

總制冷量：9573KW

總制熱量：10193KW

當時東北最大的原生污水源熱泵
4、遼寧省盤錦市第二污水處理廠

項目和空調(diào)系統(tǒng)描述：盤錦第二污水處理廠：建筑面積13000平方米，處理盤錦市雙臺子區(qū)的生產(chǎn)及生活污水。該項目的建成標志著盤錦市城區(qū)生活污水將實現(xiàn)100%集中利用、達標排放。

采用克萊門特機組1臺?? PSRHH2702??

總制冷量：1109KW

總制熱量：1170KW

5、天津咸陽路再生水廠

天津市咸陽路水廠利用污水處理廠內(nèi)的二級出水再深度處理，日處理污水量50000噸，由于其處理的二級污水中有足夠的熱量可使用，因此采用水源熱泵機組為500㎡的辦公樓和4000㎡的廠房提供空調(diào)制冷和采暖。水源側(cè)系統(tǒng)包括全自動清洗過濾器、循環(huán)泵、污水換熱器，及作為備用熱源使用的板式換熱器。

空調(diào)形式：利用經(jīng)過處理過的中水作為熱泵機組的水源，為污水廠制冷、供暖。冬季水源進出水溫度9℃/5℃，機組供回水溫度55℃/50℃；夏季水源進出水溫24℃/30℃，機組供回水溫度7℃/12℃

克萊門特機組應用：FOCSWH0951?? 3臺

運行時間：2006年

6、天津泰達污水廠

泰達污水廠位于天津市開發(fā)區(qū)，改造及擴建工程包括污水廠構(gòu)筑物、新水源1廠構(gòu)筑物、海水淡化構(gòu)筑物、電鍍車間構(gòu)筑物等。冬/夏季均需要供冷/供暖的建筑面積約3600㎡，只需冬季采暖的面積6350㎡。利用經(jīng)過處理過的中水直接進入機組作為熱泵機組的水源，為污水廠制冷、供暖。項目運行時間：2007年。

⑴夏季運行模式

設計水溫：中水20/30℃，冷凍水12/7℃。

⑵冬季運行模式

設計水溫：中水11/6℃，熱水50/55℃。

采用克萊門特機組： PSRHHY1702 ? 2臺

總制冷量：960KW；總制熱量：980KW

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