地源热泵系统是随着全球性的能源危机和环境问题的出现而逐渐兴起的一门热泵技术。
地源热泵是一种通过输入少量的高位能(如电),实现从浅层地能(土壤热能,地下水中的低位热能或地表水中的低位热能)向高位热能转移的地源热泵空调系统,它是一个广义的术语,包括了使用土壤,地下水和地表水作为低位热源(或热汇)的地源热泵空调系统,即以土壤为热源和热汇的热泵系统统称之为土壤耦合热泵系统,也称地下埋管换能器的地源热泵系统。
以地下水为热源和热汇的热泵系统统称之为地下水热泵系统,以地表水为热源和热汇的热泵系统称之为地表水热泵系统。国内外有关地源热泵还有一系列其他术语,如:地热热泵,地能热系统,地源系统,地能中央空调系统,地温中央空调系统,地温热泵冷热空调系统,中央液态冷热源等,如此等等,很不统一,也很不规范。1997年以后,由ASHRAE统一为标准术语——地源热泵。
对此,我们应该注意到:虽然将地表水源热泵,地下水源热泵,土壤耦合热泵统一称为地源热泵,但是地表水,地下水和土壤全年温度范围有较大的差异。因此,设计中,选用的液体进入温度亦不相同。如在美国,地下水热泵液体进入温度选择范围:供热时,北方是4.4摄氏度,南方是10摄氏度,供冷时,南方最高位29.4摄氏度。
地表水热源液体进入温度选择范围:供热时,北方是-1.1摄氏度,南方是16.7摄氏度,供冷时,北方是32摄氏度,南方是40.6摄氏度。正是由于三种热泵的液体进入温度的不同,将会对地源水/水热泵或水/空气热泵的性能产生不同的影响。因此,不能把三种地源热泵混为一谈,而应区别对待,甚至不同地源热泵所采用的水/水热泵或水/空气热泵应具有各自的特点。
本文所提及的地源热泵系统概念,参照国家标准《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005和国外标准的内容,对此进行说明。
国家标准
《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005 第2.0.1条,对地源热泵系统的定义是:以岩土体,地下水或地表水为低温热泵,由水源热泵机组,地热能交换系统,建筑物内系统组成的供热空调系统。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。
水源热泵机组按使用侧换热设备的形式分为:
1,冷热风型的水源热泵机组:使用侧换热设备为带送风设备的室内空气调节盘管的机组。
2,冷热水型水源热泵机组:使用侧换热设备为制冷剂——水换热器的机组。
水源热泵机组按冷热源类型可分为:
1,水环式水源热泵机组:使用在公用管路循环流动的水为冷热源的机组。
2,地下水式水源热泵机组:使用井水,湖泊或河流中抽取的水位冷热源的机组。
3,地下环路式水源热泵机组:使用地下盘管中循环流动的水位冷热源的机组。
ASHRAE定义
在2003年出版的《ASHRAE Handbook Application》的第32章中,对地源热泵做出了如下定义:地源热泵是一种使用土壤,地下水,地表水作为热源和热汇的热泵系统。它可分为三大类:
1,土壤源耦合式热泵系统,也可称闭环地源热泵。
2,地下水热泵系统。
3,地表水热泵系统。
在概念上,地源热泵是一种系统,它是与水环热泵系统并列的,但在有些文章中,往往省略掉“系统”二字。