地源熱泵系統(tǒng)是隨著全球性的能源危機和環(huán)境問題的出現(xiàn)而逐漸興起的一門熱泵技術。
地源熱泵是一種通過輸入少量的高位能(如電),實現(xiàn)從淺層地能(土壤熱能,地下水中的低位熱能或地表水中的低位熱能)向高位熱能轉移的地源熱泵空調系統(tǒng),它是一個廣義的術語,包括了使用土壤,地下水和地表水作為低位熱源(或熱匯)的地源熱泵空調系統(tǒng),即以土壤為熱源和熱匯的熱泵系統(tǒng)統(tǒng)稱之為土壤耦合熱泵系統(tǒng),也稱地下埋管換能器的地源熱泵系統(tǒng)。
以地下水為熱源和熱匯的熱泵系統(tǒng)統(tǒng)稱之為地下水熱泵系統(tǒng),以地表水為熱源和熱匯的熱泵系統(tǒng)稱之為地表水熱泵系統(tǒng)。國內外有關地源熱泵還有一系列其他術語,如:地熱熱泵,地能熱系統(tǒng),地源系統(tǒng),地能中央空調系統(tǒng),地溫中央空調系統(tǒng),地溫熱泵冷熱空調系統(tǒng),中央液態(tài)冷熱源等,如此等等,很不統(tǒng)一,也很不規(guī)范。1997年以后,由ASHRAE統(tǒng)一為標準術語——地源熱泵。
對此,我們應該注意到:雖然將地表水源熱泵,地下水源熱泵,土壤耦合熱泵統(tǒng)一稱為地源熱泵,但是地表水,地下水和土壤全年溫度范圍有較大的差異。因此,設計中,選用的液體進入溫度亦不相同。如在美國,地下水熱泵液體進入溫度選擇范圍:供熱時,北方是4.4攝氏度,南方是10攝氏度,供冷時,南方最高位29.4攝氏度。
地表水熱源液體進入溫度選擇范圍:供熱時,北方是-1.1攝氏度,南方是16.7攝氏度,供冷時,北方是32攝氏度,南方是40.6攝氏度。正是由于三種熱泵的液體進入溫度的不同,將會對地源水/水熱泵或水/空氣熱泵的性能產生不同的影響。因此,不能把三種地源熱泵混為一談,而應區(qū)別對待,甚至不同地源熱泵所采用的水/水熱泵或水/空氣熱泵應具有各自的特點。
本文所提及的地源熱泵系統(tǒng)概念,參照國家標準《地源熱泵系統(tǒng)工程技術規(guī)范》GB50366-2005和國外標準的內容,對此進行說明。
國家標準
《地源熱泵系統(tǒng)工程技術規(guī)范》GB50366-2005 第2.0.1條,對地源熱泵系統(tǒng)的定義是:以巖土體,地下水或地表水為低溫熱泵,由水源熱泵機組,地熱能交換系統(tǒng),建筑物內系統(tǒng)組成的供熱空調系統(tǒng)。根據(jù)地熱能交換系統(tǒng)形式的不同,地源熱泵系統(tǒng)分為地埋管地源熱泵系統(tǒng),地下水地源熱泵系統(tǒng)和地表水地源熱泵系統(tǒng)。
水源熱泵機組按使用側換熱設備的形式分為:
1,冷熱風型的水源熱泵機組:使用側換熱設備為帶送風設備的室內空氣調節(jié)盤管的機組。
2,冷熱水型水源熱泵機組:使用側換熱設備為制冷劑——水換熱器的機組。
水源熱泵機組按冷熱源類型可分為:
1,水環(huán)式水源熱泵機組:使用在公用管路循環(huán)流動的水為冷熱源的機組。
2,地下水式水源熱泵機組:使用井水,湖泊或河流中抽取的水位冷熱源的機組。
3,地下環(huán)路式水源熱泵機組:使用地下盤管中循環(huán)流動的水位冷熱源的機組。
ASHRAE定義
在2003年出版的《ASHRAE Handbook Application》的第32章中,對地源熱泵做出了如下定義:地源熱泵是一種使用土壤,地下水,地表水作為熱源和熱匯的熱泵系統(tǒng)。它可分為三大類:
1,土壤源耦合式熱泵系統(tǒng),也可稱閉環(huán)地源熱泵。
2,地下水熱泵系統(tǒng)。
3,地表水熱泵系統(tǒng)。
在概念上,地源熱泵是一種系統(tǒng),它是與水環(huán)熱泵系統(tǒng)并列的,但在有些文章中,往往省略掉“系統(tǒng)”二字。