地温中央空调

利用地下浅层地热资源既可供热又可制冷的高效节能空调系统

地温中央空调是一种利用地下浅层地热资源（也称地能），既可供热又可制冷的高效节能空调系统。水源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。在冬季把地能中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采暖；在夏季把室内的热量“取”出来，释放到地能中。以此达到给用户制冷制热。

工作原理

地温中央空调是以贮量巨大，分布广泛，温度稳定，热品位极低的地下能源(地下水、土壤等)为冷热源，实现夏季供冷，冬季供热，并可提供生活热水的一种新型热泵机组。

以水源热泵(其工作原理见图1、图2)为例，冬季制热以地下水为吸热热源，把水中的热量收集起来，经过能量转换，将热量释放到用户端，实现供热；夏季制冷以地下水为排热热源，把用户端的热量收集起来，经过能量转换，排放到地下水中去，实现制冷。制冷时，井水为机组的排热源。

制冷剂在蒸发器内吸热蒸发，制取7℃冷水，送入房间使用，制冷剂再经压缩机压缩成高温高压的过热蒸汽，进入冷凝器，由井水带走热量并排至井中。制热时，井水为机组的吸热源。制冷剂在蒸发器内吸取井水的热量蒸发，井水回灌井内。

正如水通过水泵能从低处向高处流动一样,热泵系统就是能够把能量从温度低(低品位能量)传递到温度高(高品位能量)的设备系统.它是以花费一部分高质能为代价,从自然环境中获取能量,并连同所花费的高质能一起向用户供热,从而有效地利用了低水平的热能.

地温中央空调是一种介于中央空调和分散空调之间的优化空调能源方式,它既具有中央空调合理利用能源,设备能效系数高,运行成本低和安全,可靠等优点,又具有分散空调调节灵活,方便,便于管理和收费等优点.

性能特点

地温中央空调是一种新型节能、环保、经济可靠的空调方式，利用地温能源，冬天采用热泵技术原理，通过换热器将地下水或土壤中的热量提出用于室内采暖，而夏天则利用地下土壤或地下水带走热量，达到制冷效果，并可提供生活用水，是当代最经济的央空调主机。

地温中央空调有以下几个特点

(1)节能：能效比系数夏季可达5.0，冬季可达5.2。

(2)高效：输入1kW的电能可得到5kW以上的能量。

(3)经济：初投入低于其他中央空调机组，运行费用仅为其他形式空调机组的60%左右。

(4)安全：不存在任何爆炸和燃烧隐患。

(5)自动化程度高：配有微电脑控制，可无人值守。

(6)可靠性高、寿命长：无故障运转时间6万h，使用寿命15～20年。

(7)环保：使用过程中不释放任何对环境有害的物质，不消耗、不破坏、不污染水资源；地下水夏用冬灌、冬灌夏用，地下能量基本达到总体平衡。

发展历史

地温中央空调系统的历史可以追溯到1912年瑞士的一个专利,而热泵真正意义的商业应用也只有近十几年的历史.

我国的地温中央空调行业近几年才开始起步,但发展势头看好.这除了得益于国内外的大环境——即节约常规能源,充分利用可再生能源外,还有一个很重要的原因,那就是我国具有较好的热泵科研与应用的基础.

有资料表明,早在20世纪50年代,天津大学热能研究所吕灿仁教授就开展了我国热泵的最早研究,1965年成功研制国内第一台水冷式热泵空调机.

国内的清华大学,天津大学,重庆建筑大学,天津商学院,中国科学院广州能源研究所等多家大学和研究机构都在对地温中央空调进行研究.其中中国科学院广州能源研究所等单位还多次召开全国性的有关热泵技术发展与应用的专题研讨会,清华大学经过多年的研究在多工况地温中央空调领域已经形成产业化的成果。

地源热泵中央空调,可再生能源综合开发的市场业务,已形成了一套从方案咨询,系统设计,产品研发,生产,工程施工,售后服务,专业人才培训为一体的能源综合利用及开发的专业化服务体系.

解决方法

几年来通过对地温空调工程运行情况的回访和调查，有这样两个问题普遍存在：首先是回灌井的回灌效果不好，回灌水从井中溢出；其次就是水源热泵机组中积砂，影响水源热泵机组的制冷制热效果。为了避免以上问题的出现，我们在设计及施工中就应该引起重视，做好以下几个环节：

一、为防止回灌井堵塞，确保空调系统长期稳定的运行，水井管网设计成双回路，如图1-b所示，出、回水井可以互相切换使用，定期更换抽水井和回水井，这样可以保证水井中滤水层畅通，不会堵塞，保证回灌量，而且还可以保证水井的出水量。

二、水井管网中一定要设计排污管，常见的施工图设计中一般都考虑了出水管设排污管，这样有利于井管网安装后的洗井，将新打成的井连续抽洗，一般是日夜不停两三天左右，另外是每年夏冬两季开机的时候也要洗井，一般是一两天可以把水井抽清，井水抽清以后使用，即可延长主机、水泵等设备的使用寿命，又可以避免污染地下水源。

三、井水回水管和排污管连通，主机进出水管加旁通管，这样有利于彻底清洗管路中的杂质。一般设计人员的思路是水井抽清以后，开始往管网中注水，然后水从旋流除砂器排出，冲洗干净以后，关闭除砂器的排污管，开始向主机中注水。

这样做缺点有三：①这样只冲洗了部分管路系统，即从水井到旋流除砂段，而旋流除砂器至主机段及主机出水到水井段的管路系统仍然是不清洁的，主机中易沉积杂质。②不清洁的水流回水井容易造成地下水污染。③旋流除砂器中流出的水不易及时排走，在机房中漫延。特别是机房设在地下室的情况，排污泵的流量往往只有几吨/小时，而深井泵的出水量少的也有几十吨甚至一、二百吨/小时。

四、回水井设成有压回灌，将井加设法兰、密封井口，这样即可保证回水不会从井中外溢，又可以在外力的作用下使水井中透水层畅通，利于回水百分之百回灌。

五、选用高质量的旋流除砂器

有些施工单位为了降低工程造价，自己在现场用钢板加工旋流除砂器，严格来讲，这是不符合要求的。旋流除砂器在地温空调中是一个很重要的设备，正规厂家的产品在选材、尺寸设计上都是很严格的。

经过正规计算，材质是选用耐磨、耐腐蚀、经久耐用的低碳钢，生产出的产品都经过国家权威部门的检验。而现场加工的产品都是选用普通钢材，且尺寸也是凭经验而定，这样的设备除砂效率不高。久而久之，砂粒就会在地温主机中越积越多，降低主机的效率，甚至报废。

选用了正规厂家的高质量除砂器，还要经常定期排污除砂，才能达到除砂的目的，起到保护水源热泵主机的作用。

缺点

地温中央空调系统是一柄“双刃剑”，利用的好，可产生巨大的经济效益和良好的社会效益；但是，如果处理不当，会对水资源和建筑物造成破坏。

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