美国总统布什别墅装了地源热泵，你不需要好好了解下吗
地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省约二分之一的能量；由于地源热泵的热源温度全年较为稳定，一般为10~25℃，其制冷、制热系数可达3.5~4.4，与传统的空气源热泵相比，要高出40%左右，其运行费用为普通中央空调的50~60%。因此，近十几年来，尤其是近五年来，地源热泵空调系统在北美如美国、加拿大及中、北欧如瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展，中国的地源热泵市场也日趋活跃，可以预计，该项技术将会成为21世纪zui有效的供热和供冷空调技术。地源热泵是利用地球表面浅层水源(如地下水、河流和湖泊)和土壤源中吸收的太阳能和地热能，并采用热泵原理，既可供热又可制冷的高效节能空调系统。
节能原理：
地源热泵机组利用土壤或水体温度冬季为12-22℃，温度比环境空气温度高，热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高；土壤或水体温度夏季为18-32℃，温度比环境空气温度低，制冷系统冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率大大提高，可以节约30–40%的供热制冷空调的运行费用，1KW的电能可以得到4KW以上的热量或5KW以上冷量。地热能具有其他能源无法比拟的优点，它分布范围广泛，不受时间和气候限制，可以随时随地取用。而热泵是一种能利用高品位能(电能)使热量从低位热源流向高位热源的节能装置。这样以可再生能源地热能作为低位热源(或热汇)的热泵空调系统，即以土壤作为冷热源的热泵系统称之为土壤源热泵系统，也称地下埋管换热器地源热泵系统。地源热泵的主要优点是：1)全年土壤温度波动小。冬季土壤温度比空气温度高，夏季比空气温度低，这种温度特性使地源热泵的制冷制热系数可达到3.5~5.5，其能量利用效率要比空气源热泵高出40%以上。2)冬季运行不需要除霜，没有结霜和除霜损失。3)地下土壤有较好的蓄能作用，在用地源热泵做空调时可以在夏季将室内热量排到地下，到冬季时再取出热量向室内供暖。但是，地源热泵也有缺点–初投资较高。地源热泵的初投资不仅包括传统热泵系统所需的地面上管路和设备的投资，还包括埋地盘管投资、埋地盘管敷设投资以及购买敷设盘管所需土地的使用权或所有权的投资。
地源热泵空调系统组成：
地源热泵空调系统由室外换热系统和室内换热系统两大部分组成，每一部分都有多种不同的系统形式。室外换热系统主要由地下换热器的组成地源热泵系统的技术核心就是地下换热器。地下换热器的设置形式主要有水平埋管和竖直埋管两种。现场可用的地表面积是选择地热换热器形式的决定性因素。结合中国人口多土地少的国情，及考虑到建筑物周围可利用的空地面积，一般采用竖直埋管的地热换热器。地下换热器的换热方式由埋设在地下或抛放在水中的PE管和循环水泵及相关附属部件组成。由循环水泵驱动PE管路中的循环水，循环水作为热量的载体将热量在室内房间与室外土壤或地表水中进行转换，从而达到系统的制热工况和制冷工况。系统工程的埋管数量根据工程冷热负荷计算确定，并根据施工现场的地质条件及土壤导热系数计算确定钻孔深度、间距及回填方式；规划现场施工计划，并同时考虑施工的难度和整体工程进度，制定详细的施工组织计划，场地的平整，钻孔的定位，系统分区的规划，然后确定钻孔设备的种类和数量，钻孔深度一般在50m~160m之间，钻孔直径一般在110mm~350mm之间，地埋管采用高密度聚乙烯管(PE管道)，耐压等级：1.0MPa~1.6MPa，此材料在不被外界破坏的情况下可以保证在地下使用50年之久；水平连接管的铺设和管道沟的开挖，管道沟的深度一般不得小于0.7米，管道沟宽度可根据水平管的数量和施工难度现场确定，一般不小于0.8米，水平连管的主要设备一般采用热熔对接焊机、电熔焊机和承插式焊机，此系统由于常年埋于地下，系统连接的要求试压四次，即下管前、下管后、系统连接前和系统连接后，并为了系统的正常使用我们做系统的通水试验，保证能源的充分利用。地源热泵是以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的既能制冷又能供热的空调系统。根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统，以及混合型地源热泵系统。如今地下水是一种资源，地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统需要利用地下水，在大中城市受到一定的限制，因此我们主要做地埋管地源热泵系统。水源热泵的工作原理是从周围环境中吸收热量而传递给被加热的对象，其工作原理与制冷机相同，按热机的逆循环工作的，所不同的只是工作范围不同，对于热泵来说就是可逆的冷冻循环，正循环时由需要的制冷空间吸热而将其热排弃到空气或水中，称为制冷工况，逆循环时则向外界的空气或水中吸热而传递到需要采暖的房间称为制热工况。地源热泵是输出冷量的设备，它的作用是使经节流阀流入的制冷剂液体蒸发，以吸收被冷却物体的热量，达到制冷的目的； 冷凝器(Condenser)：是输出热量的设备，从蒸发器中吸收的热量连同压缩机消耗功所转化的热量在冷凝器中被冷却介质带走，达到制热的目的；膨胀阀或节流阀：对循环工质起到节流降压作用，并调节进入蒸发器的循环工质流量。
地源热泵空调的高效节能
对于夏季制冷的建筑来说，随着空气热泵空调的普及，空调的实际使用效果正在逐年下降，这是因为空调装机容量的增加，空调局部热岛效应干扰的结果。天气越炎热，室外的温度越高，空调负荷也越大，而此时空调机向室外散热时，传热温差越小，空调机的运转效率就越低，设备也越费电。也就是说，除了燃煤供暖给环境造成污染之外，空调机同样会造成大气污染。
传统的供暖空调方式是由两套系统分别解决冬季供暖和夏季制冷系统投资大，运行费用高，而且占地面积大。地源热泵机组制冷、供暖所需能量3/4左右来自地下，另外1/4左右来自电力输入，从而减少一次性的矿物能源消耗；不向室外排冷、热风，减少城市热岛效应。对环境非常友好。
地源热泵原理
地源热泵制冷原理
在制冷状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，使其进行汽-液转化的循环。通过冷媒/空气热交换器内冷媒的蒸发将室内空气循环所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/水热交换器内冷媒的冷凝，由水路循环将冷媒所携带的热量吸收，zui终由水路循环转移至地下水或土壤里。在室内热量不断转移至地下的过程中，通过冷媒-空气热交换器，以13℃以下的冷风的形式为房供冷。
地源热泵制热原理
在制热状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，并通过四通阀将冷媒流动方向换向。由地下的水路循环吸收地下水或土壤里的热量，通过冷媒/水热交换器内冷媒的蒸发，将水路循环中的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/空气热交换器内冷媒的冷凝，由空气循环将冷媒所携带的热量吸收。在地下的热量不断转移至室内的过程中，以强制对流、自然对流或辐射的形式向室内供暖。
地源热泵的发展趋势随着经济的发展和人们生活水平的提高，公共建筑和住宅的供暖和空调已经成为普遍的要求。作为中国传统供热的燃煤锅炉不仅能源利用率低，而且还会给大气造成严重的污染，因此在一些城市中燃煤锅炉在被逐步淘汰，而燃油、燃气锅炉则运行费用很高。地源热泵就是一种在技术上和经济上都具有较大优势的解决供热和空调的替代方式。在美国地源热泵空调系统占整个空调系统的40%，是美国政府极力推广的节能、环保技术。1998年美国能源部颁布法规，要求在全国联邦政府机构的建筑中推广应用地埋管土壤换热器地源热泵空调系统。为了表示支持这种技术，美国总统布什在他的得克萨斯州的别墅中也安装了这种地源热泵空调系统。现在，在中北欧的瑞士、瑞典、奥地利、丹麦等国家，地源热泵(土壤换热器)技术利用处于领先地位，地埋管土壤换热器热泵得到广泛的应用。地源热泵根据热力学第二定律，压缩机所消耗的功（电能）起到补偿作用，使循环工质不断地从低温环境中吸热，并向高温环境放热，周而往复地进行循环。
地源热泵是需要冷凝器的热量，蒸发器则从环境中吸热，此时从环境取热的对象称为热源；相反制冷是需要蒸发器的冷量，冷凝器则向环境排热，此时向环境排热的对象称为冷源。
蒸发器冷凝器根据循环工质与环境换热介质的不同，主要分为空气换热和水换热两种形式。 热泵根据与环境换热介质的不同，可分为：水—水式，水—空气式，空气—水式，和空气—空气式共四类。利用空气作冷热源的热泵，称之为空气源热泵。空气源热泵有着悠久的历史，而且其安装和使用都很方便，应用较广泛。但由于地区空气温度的差别，在我国典型应用范围是长江以南地区。
(1)制冷工况：制冷时恒温控制器启动离心风机，打开方向阀示制冷方向，此时低温低压的冷媒进入压缩机压缩成高压气体，再经方向阀进入冷媒(水的散热器)而冷凝成液体。冷媒通过毛细管而进入冷媒(空气的蒸发器)，蒸发成为低温气体，该气体吸收从风机吹过盘管的空气之热而使温度降低，循环不断往复进行制冷。
(2)采暖供热工况：采暖供热时，恒温控制器启动离心风机打开反向阀使其朝向采暖供热方向，此时低温低压冷媒进入压缩机压成高温高压气体，再经反向阀进入冷媒空气叶片盘管的散热器冷凝为液体，次冷媒液由风机吹过盘管的空气释放热能，使其温度身高，冷媒液再经过一个细管而进入冷媒蒸发器，吸收循环水热能而蒸发为低温气体，低温低压的冷媒气体经过反向阀进入压缩机入口成为下一循环的开始往复循环采暖供热。
最长的使用寿命
由于地温恒定的特性，热泵机组负荷低，其工况长期处于轻松状态，这大大延长了设备的使用寿命。欧美的使用情况证明，地下埋管可用50年以上，地上机组及配套设备的使用年限将大幅度延长，与传统户式中央空调相比，使用寿命可成倍延长。
最舒适宜人的空调
地源热泵中央空调的机组为水源热泵，无论是水-水型，还是水-空气型，其制冷供热的源均为水。室内末端系统提供的冷或热是十分柔和的，特别舒适宜人。
最节能省钱的空调
地源热泵中央空调的zui大优势和亮点是高效，节能。地源热泵的能效比很高，夏季制冷时，每输入1KW电能，可产生5KW左右的冷量；冬季制热时，每输入1KW电能，可产生4KW左右的热量。如果方案优化做的好，或者钻孔埋管的数量和深度适当增加，能效比还会进一步提高。美国环保署(EPA)评估，根据zui保守测算，地源热泵系统平均至少可节约用户40%左右的供热制冷空调运行费用，部分用户zui高可节省70%左右的运行费用。
最清洁环保的空调
地源热泵中央空调摒弃了传统大型中央空调那种机组+锅炉+冷却塔的模式，不破坏和影响建筑物的外观，无污染，无排烟，无废弃物，无需燃料，无耗材废料堆积场，无任何废气，废水排放，加入的制冷剂只有传统中央空调的一半。
最实用实惠的空调
地源热泵空调一机多用，既可制冷，又可供暖，还可提供生活用水，特别是为地暖地板提供循环热水或冷水，更加安全、节能、环保，是地源热泵的又一大亮点。
地源热泵最适合安装使用的建筑物
根据国内外的经验，地源热泵系统的使用范围十分广泛，其中土壤源热泵系统最适合安装使用的建筑物是：高档别墅、高档公寓住宅、会所、宾馆、酒店、商场、超市、各类休闲中心，高档商务、写字、办公楼，机关、医院、学校、科研院所，各类指挥、调度、监控中心，高档厂房(特别是IT行业标准厂房)。对于单体建筑面积不够用于钻孔埋管的，可采用混合式地源热泵或水环热泵系统。地源热泵城市污水来源广泛，汇流面积大，污水原水流量具有小时变化规律明确、日流量相对稳定、随着城市规模的扩大而呈逐年递增的趋势。
地源热泵利用污水热泵空调系统不仅可以使污水资源化，更是改善我国供暖以煤为主的能源消费结构现状的有效途径。城市污水有三种形式：原生污水、二级再生水和中水。
原生污水是指未经过任何物理手段处理的污水。运用原生污水源热泵空调系统相比于二级再生水和中水热泵空调系统的初投资及运行费用低。地源热泵城市污水温度变化幅度较小，与环境温度相比，表现为冬暖夏凉，污水温度在冬季通常为13℃~17℃，在夏季为22℃~25℃与河水及空气相比较，城市污水在温度在冬季最高、夏季最低，全年波动最小。污水的温度在城市可以利用的热能中是最多的。而且在能量消费密度越高的城市中其蕴藏的热量也越大。虽然污水的热赋存量很大，却不适用于产生动力，仅适用于50℃一下的低温用户。地源热泵有开式和闭式两种。开式系统：是直接利用水源进行热量传递的热泵系统。该系统需配备防砂堵，防结垢、水质净化等装置。闭式系统：是在深埋于地下的封闭塑料管内，注入防冻液，通过换热器与水或土壤交换能量的封闭系统。闭式系统不受地下水位、水质等因素影响。
地源热泵
1、垂直埋管–深层土壤垂直埋管可获取地下深层土壤的热量。垂直埋管通常安装在地下50-150米深处，一组或多组管与热泵机组相连，封闭的塑料管内的防冻液将热能传送给热泵，然后由热泵转化为建筑物所需的暖气和热水。垂直埋管是地源热泵系统的主要方式，得到各个国家的政府部门大力支持。
2、水平埋管–大地表层 在地下2米深处水平放置塑料管，塑料管内注满防冻的液体，并与热泵相连。水平埋管占地面积大，土方开挖量大，而且地下换热器受地表气候变化的影响。
3、地表水江、河、湖、海的水以及深井水统称地表水。地源热泵可以从地表水中提取热量或冷量，达到制热或制冷的目的。利用地表水的地源热泵系统造价低，运行效率高，但受地理位置（如江河湖海）和国家政策（如取深井水）的限制。环境和经济效益显著
地源热泵机组运行时，不消耗水也不污染水，不需要锅炉，不需要冷却塔，也不需要堆放燃料废物的场地，环保效益显著。地源热泵机组的电力消耗，与空气源热泵相比也可以减少40%以上；与电供暖相比可以减少70%以上，它的制热系统比燃气锅炉的效率平均提高近50%，比燃气锅炉的效率高出了75%。
一机多用，应用广泛
地源热泵系统可供暖、空调制冷，还可提供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统，特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物。地源热泵有着明显的优点。不仅节省了大量的能量，而且用一套设备可以同时满足供热、供冷、供生活用水的要求，减少了设备的初投资，地源热泵可应用于宾馆、居住小区、公寓、厂房、商场、办公楼、学校等建筑，小型的地源热泵更适合于别墅住宅的采暖、空调。
自动运行
地源热泵机组由于工况稳定，可以设计成简单的系统，部件较少，机组运行可靠，维护费用用低，自动控制程度高，使用寿命长。从水源热泵的市场应用看,我国南方的深圳,广州到过渡地区的上海,南京直到北方采暖地区的北京,大连等城市的公共建筑(办公楼,商住楼,商场等),而且住宅建筑上得到了广泛的应用. 北京村利用再生水水源热泵空调系统,不需要冷却塔,锅炉房,其能源消耗量是传统电锅炉的1/4,更重要的是,它不会排放任何污染物.
作为建设部审批(2006年)可再生能源建筑应用示范项目,全国最大规模的水源热泵住宅区,海信地产开发的麦岛金岸投资4亿元人民币,采用了国际先进的海水/污水源热泵,节约了能源,减少了污染.建成后采暖每年可减少燃煤20206余吨,每年减少向大气排放二氧化碳54050余吨.运用海水中央空调,比传统空调系统运行效率高出40%,节省运行费用40%左右. 有业内人士分析,水源热泵技术目前除了被广泛应用于各类民用建筑,公用建筑,军事建筑等所有需要供冷供暖供应洗浴热水的中央空调系统,还涉及到工业领域中冷冻,冷藏,冷却的工艺系统,成为节能减排的重要技术之一。
