热泵系统
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2023年3月17日发(作者：水湾湾)环宇能科技发展有限公司
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关于地源热泵的简要介绍
近几年国内空调器出现一股地源热泵的潮流，究竟什么叫地源热泵，工作原
理是什么，有哪些特点，这里做一简单介绍。
一、什么叫热泵？
大家都知道，水泵有两个功能，可把水从低处打到高处，从一个地方输送到
另外一地方。借用这个道理，我们将可把热能从低位提升到高位，从一处搬运到
另一处的设备称作热泵。
大家对水有低位和高位之分比较熟悉，但对热能有低位和高位可能了解的不
多，但的确是这样。比如一吨15℃的水降温1℃可以释放1000大卡的热能。一
吨60℃的水降温1℃，同样释放1000大卡的热能。虽然热量是相同的，但对于
15℃的热能，我们一般无法直接利用，而60℃的热能可以直接用来供暖。我们
称前者为低位热能，后者为高位热能。
二、什么叫地源热泵？
以地下土壤为热源，把地下土壤中的低位热能提升为高位热能，并且把地下
热能搬运到室内的一种设备，就叫地源热泵。
当然也有把井水、江、河、湖、海水作为热源的热泵称为水源热泵，把空气
作为热源的热泵，成为空气源热泵。
三、地源热泵是怎样提升和搬运热能的？
先举两个例子：
1、电冰箱插上电源，冰箱里变得冰凉，而冰箱两侧渐渐变得滚烫。我们说，
冰箱把里面的热量搬到了外面，并把零下的低位热能提升到五六十度的高位热
能。
2、分体式空调，向屋里吹冷风，往室外排热风。我们说空调把室内的热量
搬到了室外，把30多度的低位热能，提升到五六十度的高位热能。
空调和冰箱又是怎样提升和搬运热能的呢？液体蒸发成气体需吸收大量的
热，气体凝结成液体释放大量的热，空调和冰箱正是利用这一简单的原理。空调
和冰箱都有一个压缩机循环系统。里面装有工作介质，一般都用氟里昂通过压缩
机加压后，气态工质进入冷凝器，放出大量的热量，凝结成液体，再经节流器降
压进入蒸发器，它在蒸发器里吸收大量的热量，蒸发成气体，如此循环。还有两
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个循环必须同时进行，才能实现对室内的制冷、供暖：一是必须通过循环水进入
蒸发器里连续不断的供热，二是通过循环水进入冷凝器里连续不断的吸热。换句
话说，就是夏天我们把地下水接到冷凝器，吸热后送回地下，把空调系统水接到
蒸发器，被吸热降温成7℃左右的冷冻水，送入风机盘管，使室内降温。冬天，
我们把地下水接到蒸发器，提供热量，降温后再送入地下。把空调系统水接入冷
凝器，吸热成为50℃左右的热水再送到风机盘管，向室内供暖。靠这三个循环
系统：井水循环系统，压缩机循环系统，末端循环系统连续不断的运转，就把地
下土壤中的热量提升和搬运到了室内，或把室内的热量提升和搬运到了地下。
说到这里，你可能还会有疑问，能量是守恒的，想要让15℃的水提升到50℃，
这里所需能量是从哪来的呢？地球表层土壤像一个巨大的热库，吸收了太阳对地
球辐射能量的47%，这是个巨大的天文数字。相当于全世界所消耗能量的600
倍。我国南方地表层（地下三米）常年温度一般在17-18℃，北方11-12℃，北京
为14-15℃。地表土壤中储藏的热能是无穷无尽的。
但是，14-15℃温度太低，不能直接利用。而地源热泵就有提升和搬运低位
热能的专长，有了它，就可使地下沉睡亿万年的热能温暖千家万户，而且是完全
免费的，不要一分钱。提升热能，就象负重爬山一样，是很费劲的，是要消耗能
量的，所以要花一点运费。这里所消耗的能量就是电能，运费就是电费。要花多
少运费呢？按15℃提升到50℃来计算，若提升四份热能，则需花一份电能的费
用。
四、从土壤中提取和释放热量的几种方式。
1、打井：以地下水为载体，吸取和释放热量，一般需一口井抽水、一口井
回灌，并且两口井距离应在50-100米，以使抽水温度保持稳定，使主机能高效
稳定工作。此种方法是目前地源热泵系统中提取能量比较常用的方式。
2、埋管：地下埋管，以管中液体作为载体来提取和释放热量。靠管壁与土
壤接触传导来交换热量，效率较低，占用场地较大，成本略高。适合于小型工程
和场地较大而地下缺水的地区。
3、江、河、湖、海直接抽、回水或在其中埋管，通过管壁与水进行热量交
换。适合于水量大，冬天不结冰地区。
4、工业废水、中水、地热尾水。直接利用或在其中埋管，适用于有稳定大
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水量的情况，可以废热利用。
五、地源热泵技术在国外发展情况。
一九一二年，瑞士人ZOELLY首先提出利用土壤低位热量热泵技术的设想。
直到上世纪七十年代，由于能源危机和环保呼声日益高涨，地源热泵技术首先在
北欧兴起，很快在整个欧洲、美洲，日本迅速发展。美国一九九九年统计已使用
低源热泵四十万台，而且以每年百分之十的速度不断增长。欧洲家用供热装置中，
地源热泵所占比例，丹麦为百分之二十七，奥地利为百分之三十八，瑞士为百分
之九十六。日本由于能源短缺，政府采取有力政策扶持，地源热泵已获广泛应用。
六、地源热泵技术在我国的发展情况。
地源热泵技术在我国发展较晚，直至一九九七年左右，才开始有商业性应用。
原因主要是我国过去的能源政策，以燃煤为主。所以，只要盖房就要竖大烟囱。
近年来，政府对环保日益重视，尤其是大中城市，都要求改用清洁能源，改燃煤
为烧气，烧油，由于费用太高，用户纷纷寻求新的出路。这时，地源热泵技术应
运而生，并受到日益广泛的重视，发展十分迅猛。北京从一九九年开始，现有二
百多万平方米采用地源热泵技术，还有一百多万平方米正准备采用。地源热泵已
列为北京奥运项目，作为科技奥运、绿色奥运的重要内容之一。
七、地源热泵的特点：
1、一套设备，可实现冬季供暖、夏季制冷，全年提供生活热水的三种功能。
2、节能。比电锅炉、电热膜节电百分之七十五，比分体式空调节电百分之
三十至四十。
3、省钱。一次性投资，比锅炉加冷水机组节约百分之十到二十。运行费用，
冬季比燃气节省百分之四十到五十，夏季比中央空调节省百分之二十左右。
4、环保。无废水、废气、废渣排放，无烟尘排放。无噪声，振动低，不扰
民。
5、安全。无燃烧、无高压、高温，无火灾、爆炸等事故隐患。
6、计算机自动控制，智能化自动运行，管理方便，可分户计量，省工、省
时、省地。
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地源热泵中央空调与其他冷热源的技术特点对比
项目
冷热源方式
冷热源占地面积设备寿命水资源消耗量驱动能源方式环境保护备注
地源热泵中央空
调
机房占地面积小，
可设在地下室
20年只利用地下水源
的热量，不消耗水
资源
电能能源利用系
数3.8---5.5
不污染地下水，无
废水、废气、废渣
排放。
需要一定的水资
源
溴化锂吸收式直
燃机组
机房占用建筑面
积，冷却塔要占用
屋顶面积，储油设
备要占地，要求有
一定的安全距离
10年冷却水损耗约占
循环水量的2%
燃油或燃气能源
利用系数80%
有燃烧污染，有水
霉菌污染（冷却
塔）
机房需设置自动
报警装置
水冷机组+燃油
（气）热水锅炉
需设冷冻站和锅
炉房，冷却塔要占
用屋顶面积，储油
设施要占地，要求
有一定的安全距
离
冷水机组20年
燃油锅炉10年
冷却水损耗约占
循环水量的2%
夏季：电能利用系
数为3.5---4.5
冬季：燃油或燃气
80%
有燃烧污染，有水
霉菌污染（冷却
塔）
需要设置两套机
组和人员，运行维
护复杂，锅炉房需
要设置自动安全
报警装置
水冷机组+电热
锅炉
需设冷冻站和锅
炉房，冷却塔要占
用屋顶面积，需要
较大的电负荷
冷水机组20年
燃油锅炉15年
冷却水损耗约占
循环水量的2%
夏季：电能利用系
数为3.5---4.5
冬季：电锅炉90%
夏季有水霉菌污
染（冷却塔）
需要设置两套机
组和人员，运行维
护复杂
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不同方式供暖中央空调的机房投资及运行费用的对比（以一万平方米建筑物为例，冷负荷100W/平方米）：
方式
项目
地源热泵中央空
调
溴化锂吸收式直燃
机组
水冷机组+燃
油锅炉
水冷机组+燃气
锅炉
水冷机组+电热锅
炉
初
投
资
制冷主机
（万元）
8
锅炉
（万元）
151512
冷却设备
（万元）
3015131313
辅助设备
（万元）
1823222320
设备安装
（万元）
2025252523
燃气入网费
（万元）
2323
总投资
（万元）
4143
运
行
费
冬季125天（元/平米）1625453050
夏季115天（元/平米）1325151515
全年（元/平米）2950604565