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地源熱泵技術污水利用

原則上講，凡是水量、水溫能夠滿足用戶制熱負荷或制冷復荷的需要，水質對機組設備不產生腐蝕損壞的任何地源都可作為地源熱泵系統利用的地源，既可以是再生地源，也可以是自然地源。

一、再生地源

是指人工利用后排放但經過處理的城市生活污水、工業廢水、礦山廢水、油田廢水和熱電廠冷卻水等地源，有條件利用再生地源的用戶，變廢為利，可減少初投資，節約水資源。但對大多數用戶來說，可供選擇的是自然界中的地源。

二、自然界中的地源

自然界中的水分布于大氣圈、地球表面和地殼巖石中，分別稱之為大氣水、地表水和地下水。陸地上的地表水和地下水均來自于大氣降水。

地表水中的海水約占自然界水總儲量的96.5%。濱海城市有條件利用海水，國外有應用海水作熱泵地源的實例。我國一些沿海城市利用海水作工業冷卻地源已有多年歷史。近年，國內有用海水作熱泵地源的研究，但海水地源熱泵技術的實用化尚待時日。陸地上的地表水，即江、河、湖、水庫水比海水和地下水礦化度低，但含泥沙等固體顆粒物、膠質懸浮物及藻類等有機物較多，含砂量和渾濁度較高，須經必要處理方可作熱泵地源。

地下水是指埋藏和運移在地表以下含水層中的的水體。地下水分布廣泛，水質比地表水好，水溫隨氣候變化比地表水小，是地源*空調可以利用的較為理想的地源。

三、水量與地源的選擇

水量是影響地源熱泵系統工作效果的關鍵因素，一項工程所需水量多少由該工程負荷與機組性能確定，所選擇的地源水量應滿足負荷要求。如果其他各種條件均具備，但水量略有不足，其缺口可采取一定輔助彌補措施解決。如水量缺口較大，不能滿足負荷要求，就應考慮其他方案。 就某項具體工程而言，應從實際情況出發，判斷是否具備可利用的地源。不同工程的場地環境和水文地質條件千差萬別，可利用的地源各不相同，應因地制宜地選擇適用地源。當有不同地源可供選擇時，應通過技術經濟分析比較，擇優確定。

地源熱泵系統的優點

節能：埋管式地源熱泵系統不燃油、不燃氣、不燃煤。土壤源是取之不盡、用之不完的可再生能源，能效比可高達1:4以上。

綠色環保：埋管式地源熱泵系統，不破壞地下水資源、低噪音，又不排放廢氣和廢棄物，對空氣不造成熱污染，具備*的良好環保品質。

節省投資：地源熱泵投資一套設備，服務兩個季節。傳統的*空調制冷和供暖，一般是由兩套系統分別完成，而每個系統的使用率不足半年，設備利用率低，埋管式地源熱泵系統則“一機兩用”，既可夏季制冷，又可冬季供暖，節省了投資。

節約費用：采用埋管式地源熱泵系統可大量降低運行費用，比其它系統的*空調運行費用降低30%~100％以上。

節約用水：埋管式地源熱泵的水系統采用全封閉循環，借助于地下土壤源的溫度場取冷或散熱。因此不蒸發、不補水、循環往復，是節水型的*空調。

靈活控制：埋管式地源熱泵系統以人為本，根據需要靈活控制，開關由己，冷暖自如，溫馨舒適，分戶計量。

健康舒適：埋管式地源熱泵系統，不用冷卻塔，從根本上杜絕了軍團菌的滋生，保障了人們的身心健康。

性能可靠：埋管式地源熱泵系統，其主機及系統匹配科學、合理；選用世界ming牌產品，高強度、高密度的聚氯乙烯管材也選進口原料生產，則使用壽命可長達五十年。經主機、系統、末端的優化組合、科學配置，則系統運行穩定可靠，便于操作。

安全實用：埋管式地源熱泵系統無易燃易爆隱患，系統自動化程度高，能實現溫度、壓力、流量、關鍵部位的多參數自動調節，且安全性能良好。

建筑整體美觀：埋管式地源熱泵不用冷卻塔，沒有室外機和室外掛機，不用鍋爐房，減少占地和建筑面積。

地源熱泵系統的技術優勢

屬可再生能源利用技術

地源熱泵是利用了地球表面淺層地熱資源（通常小于400米深）作為冷熱源，進行能量轉換的供暖空調系統。地表淺層地熱資源可以稱之為地能（Earth Energy），是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太陽能、地熱能而蘊藏的低溫位熱能。地表淺層是一個巨大的太陽能集熱器，收集了47%的太陽能量，比人類每年利用能量的500倍還多。它不受地域、資源等限制，真正是量大面廣、無處不在。這種儲存于地表淺層近乎無限的可再生能源，使得地能也成為清潔的可再生能源一種形式。

屬經濟有效的節能技術

地能或地表淺層地熱資源的溫度一年四季相對穩定，冬季比環境空氣溫度高，夏季比環境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調冷源，這種溫度特性使得地源熱泵比傳統空調系統運行效率要高40%，因此要節能和節省運行費用40%左右。另外，地能溫度較恒定的特性，使得熱泵機組運行更可*、穩定，也保證了系統的性和經濟性。

據美國環保署EPA估計，設計安裝良好的地源熱泵，平均來說可以節約用戶30～40%的供熱制冷空調的運行費用。

環境效益顯著

地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，如果結合其它節能措施節能減排會更明顯。雖然也采用制冷劑，但比常規空調裝置減少25%的充灌量；屬自含式系統，即該裝置能在工廠車間內事先整裝密封好，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，可以建造在居民區內，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。

一機多用，應用范圍廣

地源熱泵系統可供暖、空調，還可供生活熱水，一機多用，一套系統可以替換原來的鍋爐加空調的兩套裝置或系統；可應用于賓館、商場、辦公樓、學校等建筑，更適合于別墅住宅的采暖、空調。

此外，機組使用壽命長，均在15年以上；機組緊湊、節省空間；維護費用低；自動控制程度高，可無人值守。

當然，象任何事物一樣，地源熱泵也不是十全十美的，如其應用會受到不同地區、不同用戶及國家能源政策、燃料價格的影響；一次性投資及運行費用會隨著用戶的不同而有所不同；采用地下水的利用方式，會受到當地地下水資源的制約，實際上地源熱泵并不需要開采地下水，所使用的地下水可全部回灌，不會對水質產生污染。

地源熱泵的應用歷史和國外發展情況

地源熱泵的歷史可以追朔到1912年瑞士的一個，歐洲ming一臺熱泵機組是在1938年間制造的。它以河水低溫熱源，向市政廳供熱，輸出的熱水溫度可達60oC。在冬季采用熱泵作為采暖需要，在夏季也能用來制冷。1973年能源危機的推動，使熱泵的發展形成了一個高潮。目前，歐洲的熱泵理論與技術均已高度發達，這種“一舉兩得”并且環保的設備在法、德、日、美等發達國家業已廣泛使用。如美國，截止1985年全國共有14,000臺地源熱泵，而1997年就安裝了45，000臺，到目前為止已安裝了400，000臺，而且每年以10%的速度穩步增長。1998年美國商業建筑中地源熱泵系統已占空調總保有量的19%，其中有新建筑中占30%。美國地源熱泵工業已經成立了由美國能源部、環保署、愛迪遜電力研究所及眾多地源熱泵廠家組成的美國地源熱泵協會，該協會在近年中將投入一億美元從事開發、研究和推廣工作。美國計劃到2001年達到每年安裝40萬臺地源熱泵的目標，屆時將降低溫室氣體排放1百萬噸，相當于減少50萬輛汽車的污染物排放或種植樹1百萬英畝，年節約能源費用達4.2億美元，此后，每年節約能源費用再增加1.7億美元。

與美國的地源熱泵發展有所不同，中、北歐如瑞典、瑞士、奧地利、德國等國家主要利用淺層地熱資源，地下土壤埋盤管（埋深<400米深）的地源熱泵，用于室內地板輻射供暖及提供生活熱水。據1999年的統計，為家用的供熱裝置中，地源熱泵所占比例，瑞士為96%，奧地利為38%，丹麥為27%。

熱泵工作原理 

地源熱泵做為熱泵的一種形式它的工作原理和其他熱泵形式并沒有本質區別，熱泵的工作原理如下：

作為自然界的現象，正如水由高處流向低處那樣，熱量也總是從高溫流向低溫。但人們可以創造機器，如同把水從低處提升到高處而采用水泵那樣，采用熱泵可以把熱

量從低溫抽吸到高溫。所以熱泵實質上是一種熱量提升裝置，它本身消耗一部分能量，把環境介質中貯存的能量加以挖掘，提高溫位進行利用，而整個熱泵裝置所消耗的功僅為供熱量的三分之一或更低，這也是熱泵的節能特點。