华东和华北地区别墅空调采用地源热泵可行性分析
一、地源热泵的发展
20世纪50年代欧洲和美国开始了研究地源热泵的第一次高潮，直到20世纪70年代，世界石油危机使得人们关注节能、高效用能，地源热泵的推广应用迅速展开。经过近50年的发展，地源热泵技术在北美和欧洲已经非常成熟，是一种广泛采用的供热空调系统，有一整套标准、规范、计算方法和施工工艺。在美国地源热泵系统占整个供暖空调系统的20%。
在我国，地源热泵的研究起始于20世纪80年代，最近5年该项技术成了国内建筑节能及暖通空调界热门的研究课题，并开始大量应用于工程实践。
在北京，当代集团开发的Moma国际公寓，采用了地源热泵等一系列低能耗高舒适度的科技产品。这一项目的售价与在当时同地段楼盘相比创下了新高。
南京朗诗·国际街区，在项目中使用了包括地源热泵在内的十大科技体系，确立了朗诗“创新令生活高高在上”的品牌。
二、地源热泵工作原理
地源热泵系统，利用地下浅层土壤温度不被扰动时常年保持在10~20℃左右的特点，夏季通过热泵将建筑内的热量转移到地下，对
建筑进行降温；冬季通过热泵将大地中的低位热能提高品位对建筑进行供暖。
地源热泵系统由地下埋管系统，热泵机组和室内末端系统三部分组成，在夏季，地下埋管内的流体通过水泵进入冷凝器，把热泵机组排放的热量带走，向大地排热，蒸发器中产生的冷冻水由水泵送到房间的末端设备对房间降温。在冬季，热泵机组通过地下埋管吸收大地的热量，冷凝器40产生~50℃热水，由水泵送到房间进行供暖。地源热泵机组正常工作所需冷热源的温度范围：制冷10~40℃，制热-5~25℃。
地埋管换热器管内流体应保持紊流流态，以加强换热效果，降低管壁结垢可能。地埋管换热系统还应设有自动充液及泄漏报警系统。需要防冻的地区，设防冻保护装置。地埋管换热系统应设置反冲洗系统，每年冲洗宜不不少于2次。
三、地源热泵系统的分类
1、地下换热器按埋管方位可分为水平埋管和垂直埋管两种形式
图1-3 水平埋管地源热泵系统 图1-4垂直埋管地源热
泵系统
水平埋管是指埋管换热器是在浅层土地中（即埋设深度≤30M）埋设水平管。
垂直地埋管换热器是在大地中垂直钻孔埋设，根据项目情况埋管深度可达中埋（31~80M）或深埋（＞80M）深度。 水平埋管与垂直埋管特点比较： 类别 特点 水平埋管 垂直埋管 1、初投资低，虽然水平埋管1、初投资高，钻孔费用高，环路长度比垂直埋管增加中埋和深埋需要采用高承压15%~20%，但总体开挖费用及的塑料管。 埋管费用均低于垂直埋管系2、占地面积小，与水平埋管统。埋管深度一般大于1.5M相比，在同样的换热量下，且应在当地冻土层以下。 占地面积减少70%左右。 2、占地面积大，受外界影响3、深层岩土温度场受地面温大，埋管换热器换热性能不度影响很小，需注意冬夏季如垂直埋管，受地面温度影热平衡。 响大，可靠性较差，需较大空间埋设。 3、浅埋水平管受地表气候变化的影响大，浅层地下岩土冬夏热平衡好。 垂直埋管系统是最常用的系统形式，水平埋管系统通常用于有较
大园地的住宅和场地很大的建筑物。
2、地下换热器按连接方式可分为串联和并联两种方式 类别 特点 串联 并联 1、串联方式地埋管仅有一个1、埋管管径较小，管材成本回路，单位长度埋管换热量较少， 略高， 2、冬季气温低的地区，系统2、所需管径较大，管材成本内所需的防冻液少， 较高， 3、各并联管道的长度须尽量3、系统管径大，在冬季气温保持一致，以保证每个并联低的地区，系统内需的防冻回路阻力平衡， 液多。 4、埋管进回水处须使用较大4、管路系统不能太长，否则口径的管子做集水器。 系统阻力损失较大。 中、深埋管一般采用并联方式，浅埋管一般采用串联方式。
3按地源热泵机组可分为水-水热泵、水-空气热泵、水-冷媒等三种类型
类别 水-水热泵 水-冷媒热泵 水-空气热泵 特点 机组集中设置主机分散在各个房间或别机组分散在空在机房，冷热水墅各层，一个主机带一至调房间附近机通过水泵加压，三个吊项式风机盘管，主房内，新风与回末端采用风机机与风机盘管通过保温铜风经机组处理盘管或冷热辐管连接，铜管内充R22等，后送达每个空射毛细管供冷主机与风机盘管连接长度调房间。 热。 不宜超过10M。
四、地源热泵优点
一般来说，地源热泵系统具有以下方面的特点。 1、属可再生能源利用技术
地球表面水源和土壤是一个巨大的太阳能集热器，收集了47％的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。地源热泵技术利用储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，为人们提供供暖空调。 2、 属经济有效的节能技术
地球表面或浅层水源的温度一年四季相对稳定，一般为10～25℃，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源，在寒冷地区供热时优势更加明显。这种温度特性使得水源热泵的制冷、制热系数可达3.5～5.5。
与传统的空气源热泵相比，空气源热泵的制冷、制热系数通常为2.2～3.0，水源热泵方式的能量利用效率要比空气源热泵高出40%以上（注：文献所述，未经证实）。
另外，地球表面或浅层地源温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。 3、环境效益显著