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地源熱泵是一種利用地下淺層地熱資源

更新時間：2022-01-14　點擊量：1491

地源熱泵是一種利用地下淺層地熱資源(也稱地能，包括地下水、土壤或地表水等)。由于地熱溫度全年較為穩定，一般為10～25℃，其制冷或制熱工作性能系數均可達到3.5～4.4，與空氣源熱泵(空氣-空氣或空氣-水熱泵)相比，要高40%左右。因此，近五年來，地源熱泵空調系統在北美，如美國、加拿大及中北歐，如瑞士、瑞典等國家取得了較快的發展，我國地源熱泵市場也正在日趨活躍。

??水源熱泵，夏季作“制冷機"應用時，通過冷卻塔與空氣進行熱(濕)交換，最終的高溫熱匯，與空氣熱源熱泵一樣，仍為大氣。但其效率因利用空氣的特征——濕球溫度低于干球溫度，而高于空氣-空氣或空氣-水熱泵;可是，冬季作“熱泵"應用時，如該場合中，無廢熱可利用，又不利用太陽能，則需另設輔助熱源，其效率又低于空氣-空氣或空氣-水熱泵。

??地源熱泵，其最終的高溫熱匯或低溫熱源均是地熱。只是在制冷工況時，以地熱為高溫熱匯，向地熱放熱;在制熱工況時，以地熱為低溫熱源，向地熱吸熱。地源熱源的不同形式，又使該類熱泵之構成有所差異：如以地表水為熱源，可以直接(或間接——通過熱交換器)排放(或吸取)熱量;如以地下水為熱源，需設置取水井與回灌井排放(或吸收)熱量;如以土壤為熱源，需設置地下水平(或垂直)埋管排放(或吸取)熱量。因而，前二種形式比后一種形式，在初投資和施工，以及應用過程中熱量交換之速率上，都有一定優勝，也是目前國內在很多地區正在實驗的形式。但是如果地下水應用不當，會造成地面下沉和地下水污染。土壤地源熱源除初投資和施工問題外，城市土地緊缺，地下埋管不足，土壤傳熱性能又差，容易造成夏季土壤熱量難以散失，損及持久運行;冬季土壤熱量不易吸取與補充，土壤會形成凍結，破壞地下結構，損及建筑基礎。因而，地源熱泵的應用也是有一定地域與場合的限制。

??從制冷行業的產品發展史看，以水為高溫熱匯的制冷機，先于以空氣為高溫熱匯的制冷機;以空氣為低溫熱源的熱泵，又先于以水為低溫熱源的熱泵;其后，才出現以地熱熱源為低溫熱源的熱泵。我國制冷空調制造行業基本也遵循上述過程發展的。

??早在上世紀50年代，就曾在上海、天津等地嘗試夏取冬灌的方式抽取地下水制冷，天津大學熱能研究所呂燦仁教授就開展了我國熱泵的最早研究，1965年研制成功一臺水冷式熱泵空調機。目前，國內的清華大學、天津大學、重慶建筑大學、天津商學院、中國科學院廣州能源研究所等多家大學和研究機構都在對水源熱泵進行研究。其中清華大學在多工況水源熱泵經過多年的研究已形成產業化的成果，已建成數個示范工程。

??以水源(地源)熱泵產品切人家用與大中型中央空調市場，不僅為前幾年的實踐所證明是十分有效的措施，也是許多生產廠之未來打算。國內的水源熱泵制造廠商中清華同方人工環境設備公司、山東海陽富爾達是比較早的水源熱泵制造廠家，但目前也有相當多的制冷空調廠家將其普通的水冷機組改造為水源熱泵。通過利用地下水這一大地耦合方式，采用抽水回灌方式節約能源。山東際高以蒸發冷凝方式，引進瑞典技術，生產小型水冷冷水機組，在北方市場銷路良好。廣州中宇開發水環路分離式水源(地源)熱泵空調系統，在兩廣與浙江地區得到廣泛應用。美國能源部和中國科技部于1997年11月簽署了中美能源效率及可再生能源合作議定書，其中主要內容之一是“地源熱泵"，該項目擬在中國的北京、杭州和廣州3個城市各建一座采用地源熱泵供暖空調的商業建筑，以推廣運用這種“綠色技術"，緩解中國對煤炭和石油的依賴程度，從而達到能源資源多元化的目的。據稱“華亭嘉園"即是此項目的應用。2000年6月19至23日在北京由國家科學技術部高新技術開發與產業化司召開了中美地熱泵技術交流會，會議的主題就是“提供運用地熱泵技術為住宅小區或公用樓宇采暖制冷，大幅降低運行費用的節能解決方案"的主題。

??在未來的幾年中，中國面臨著巨大的能源壓力。一方面，中國的經濟要保持較高速度的增長，另一方面，又必須考慮環保和可持續發展問題。所以要求提高能源利用效率，要求能源結構調整。能源利用效率提高，會鼓勵各種節能設備和技術的推廣，能源結構調整的方向就是從以煤為主轉為以燃氣，直至以電為主。在中國的能源消耗中，建筑耗能的比例相當高。為了適應市場要求和參加國際競爭，我們必須加快中國品牌的水源熱泵的產業化研究開發。

??目前中國水源熱泵推廣應用中存在的問題是：水源熱泵作為一種新型的制冷供暖方式，從技術的角度，尤其是熱泵機組的角度上看應當是相當成熟、沒有問題的。但考慮到中國的國情，以及將水源熱泵制冷供暖作為一個整體的系統來推廣應用時，還是存在一些問題：

??1) 水源的使用政策

??我國目前為了保護有限的水資源，制訂了《中華人民共和國水法》，各個城市也紛紛制訂了自己的《城市用水管理條理》。這些政策均強調用水審批，用水收費。而審批的標準中對類似水源熱泵技術的要求沒有規定，所以水源熱泵很容易被用水指標所限制。即使通過了用水審批，由于有些地方將水源的抽取和排放兩次受費，受費的標準全國又不統一，所以結果可能導致水費偏高，使得水源熱泵的運行節能費用不足增加的水費，水源熱泵的經濟性變查。

??所以水源熱泵的推廣需要政府從可持續發展的角度，綜合能源環保和資源各個方面的考慮，調整水源熱泵水源使用的政策，需重新確定水源如何管理和收費，才能促使其大規模的發展。

??2) 水源的探測開采技術和費用

??在中國，目前對水源，尤其是城市水源的的探測開采技術應當提高，水源熱泵的應用的前提之一就是必須了解當地的水源的情況，在水源熱泵使用的前期，必須實地對水源的狀況進行調查，地下水量是否有水、水量是否會足夠，場地是否適合打井和回灌。而探測開采的技術的提高和費用的降低，會推動水源熱泵機組的更好應用。

??3) 地下水的回灌技術

??水源熱泵若利用地下水，必須考慮水源的回灌，對于回灌技術，必須結合當地的地質情況來考慮，來考慮回灌技術方式。我們對不同地區的地質結構了解的還不多，這也制約了水源熱泵機組的推廣使用。

??4) 整體系統的設計

??水源熱泵系統的節能作為一個系統，必須從各個方面考慮，如果水源熱泵機組可以做到利用較小的水流量提供更多的能量，但系統設計對水泵等耗能設備選型不當或控制不當，也會降低系統的節能效果。同樣，若機組提供了高的水溫，但設計的空調系統的末端未加以相應的考慮，也可能會使整個系統的效果變差，或者使得整個系統的初投資增加。所以，水源熱泵的推廣應用，需要更多的各個專業各個領域的人來共同努力共同配合，從政府政策、主機設計制造、系統的設計和運行管理等各個方面都來共同參與。

全自動野外地溫監測系統/凍土地溫自動監測系統

地源熱泵分布式溫度集中測控系統

礦井總線分散式溫度測量系統方案

礦井分散式垂直測溫系統/地熱普查/地溫監測哪家好選鴻鷗

礦井測溫系統/礦建凍結法施工溫度監測系統/深井溫度場地溫監測系統

地熱井高精度傳感器分層測溫方案、地熱井溫梯度測井系統、井溫梯度測井系統

地溫凍土深水井地熱井溫度監測自動測溫系統

巖土凍土地溫深井電腦自動測溫系統、水源地源熱泵空調換熱井測溫系統

TD-016C型地源熱泵能耗監控測溫系統

產品關鍵詞：地源熱泵測溫，地埋管測溫，淺層地溫在線監測系統，分布式地溫監測系統

此款系統專門為地源熱泵生產企業，新能源技術安裝公司，地熱井鉆探公司以及節能環保產業等單位設計，通過連接我司單總線地熱電纜，以及單通道或多通道485接口采集器，可對接到貴司單位的軟件系統。歡迎各類單位以及經銷商詳詢！此款設備支持貼牌，具體價格按量定制。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統【產品介紹】

地源熱泵空調系統利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯,對建筑物進行供熱和供冷.在埋地管換熱器設計中,土壤的導熱系數是很重要的參數.而對地溫進行長期可靠的監測顯得特別重要。在現場實測土壤導熱系數時測試時間要足夠長,測試時工況穩定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結果的準確性。因此地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。較傳統的測溫電纜設計方法，單總線測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環境影響、性價比高等優點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統進行地溫監測，因可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

采集服務器通過總線將現場與溫度采集模塊相連，溫度采集模塊通過單總線將各溫度傳感器采集到的數據發到總線上。每個采集模塊可以連接內置1-60個溫度傳感器的測溫電纜相連。本方案可以對大型試驗場進行溫度實時監測，支持180口井或測溫電纜及1500點以上的觀測井溫度在線監測。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統：

1. 地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析

2. U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統性能及地下溫度場的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究，埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究。

豎直地埋管地源熱泵溫度測量系統，主要是一套*基于現場總線和數字傳感器技術的在線監測及分析系統。它能有對地源熱泵換熱井進行實時溫度監測并保存數據，為優化地源熱泵設計、探討地源熱泵的可持續運行具有參考價值。

二、RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統本系統的重要特點：

１．結構簡單，一根總線可以掛接1-60根傳感器，總線采用三線制，所有的傳感器就燈泡一樣，可以直接掛在總線上．

２．總線距離長．采用強驅動模塊，普通線，可以輕松測量500米深井.

３．的深井土壤檢測傳感器，防護等級達到ＩＰ６８，可耐壓力高達5Mpa.

４．定制的防水抗拉電纜，增強了系統的穩定性和可靠特點總結：高性價格比，根據不同的需求，比你想象的*．

針對U型管口徑小的問題，本系統是傳統鉑電阻測溫系統理想的替代品. 可應用于：

１.地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場的測試分析

2.U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統性能及地下溫度場的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實驗研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地換熱器含水層內傳熱的數值模擬與實驗研究。

本系統技術參數：支持傳感器：18B20高精度深井水溫數字傳感器，測井深：1000米，傳感器耐壓能力：5Mpa ,配置設備：遠距離溫度采集模塊＋測井電纜＋傳感器，

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監測系統系統功能：

1、溫度在線監測

2、報警功能

3、數據存儲

4、定時保存設置

5、歷史數據報表打印

6、歷史曲線查詢等功能。

【技術參數】

1、溫度測量范圍：-10℃ ～ +100℃

2、溫度精度：正負0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分辨率： 0.1℃

4、采樣點數：小于128

5、巡檢周期：小于3s（可設置）

6、傳輸技術： RS485、RF(射頻技術)、GPRS

7、測點線長：小于350米

8、供電方式： AC220V /內置鋰電池可供電1-3年

9、工作溫度： -30℃ ～ +80℃

10、工作濕度：小于90%RH

11、電纜防護等級：IP66

使用注意事項：

防水感溫電纜經測試與檢測，具備一定的防水和耐水壓能力，使用時，請按以下方法操作與使用：
1．使用時，建議將感溫電纜置于U形管內以方便后期維護。
若置與U形管外，請小心操作，做好電纜防護，防止在安裝過程中電纜被劃傷，以保持電纜的耐水壓能力和使用壽命。
2. 電纜中不銹鋼體為傳感器所在位置，因溫度為緩慢變化量，正常使用時，請等待測物熱平衡后再進行測量。
3. 電纜采用三線制總線方式，紅色為電源正，建議電源為3-5V DC，黑色為電源負，蘭色為信號線。請嚴格按照此說明接線操作。
4. 系統理論上支持180個節點，實際使用應該限制在150個節點以內。
5.系統具備一定的糾錯能力，但總線不能短路。
6. 系統供電，當總線距離在200米以內，則可以采用DC9V給現場模塊供電，當距離在500米之內，可以采用DC12V給系統供電。

【北京鴻鷗成運儀器設備有限公司提供定制各個領域用的測溫線纜產品介紹】

由北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出的地源熱泵溫度場測控系統，硬件采取*ARM技術；上位機軟件使用編程語言技術設計，富有人性、直觀明了；測溫傳感器直接封裝在電纜內部，根據客戶距離進行封裝。目前該系統廣泛應用于地源熱泵地埋管、地源熱泵溫度場檢測、地源熱泵地埋換熱井、地源熱泵豎井及地源熱泵溫度場系統進行地溫監測，本系統的可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

地源熱泵診斷中土壤溫度的監測方法：

為了實現地源熱泵系統的診斷，必須首先制定保證系統正常運行的合理的標準。在系統的設計階段，地下土壤溫度的初始值是一個重要的依據參數，它也是在系統運行過程中可能產生變化的參數。如果在一個或幾個空調采暖周期（一般一個空調采暖周期為1年）后，系統的取熱和放熱嚴重不平衡，則這個初始溫度會有較大的變化，將會大大降低系統的運行效率。所以設計選用土壤溫度變化曲線作為診斷系統是否正常的標準。
　　首先對地源熱泵系統所控制的建筑物進行全年動態能耗分析，即輸入建筑物的條件，包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、圍護結構材料和房間功能等條件，計算出該區域全年供暖、制冷的負荷，我們根據該負荷，選擇合適的系統配置，即地埋管數量以及必要的輔助冷熱源，并動態模擬計算地源熱泵植筋加固系統運行過程中土壤溫度的變化情況，得到初始土壤溫度標準曲線。采用滿足土壤溫度基本平衡要求的運行方案運行，同時系統實時監測土壤溫度變化情況，即依靠埋置在地下的測溫傳感器監測土壤的溫度，并且將測得的溫度傳遞給地源熱泵系統。

淺層地溫能監測系統概況：

地源熱泵空調系統利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯，對建筑物進行供熱和供冷，在埋地管換熱器設計中，土壤的導熱系數是很重要的參數，而對地溫進行長期可靠的監測顯得特別重要。在現場實測土壤導熱系數時測試時間要足夠長，測試時工況穩定后的流體進出口及不同深度的溫度會影響測試結果的準確性。因此地源熱泵地埋測溫電纜的設計顯得尤其重點。較傳統的地源熱泵測溫電纜設計方法，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發的數字總線式測溫電纜因為接線方便、精度高且不受環境影響、性價比高等優點，目前已廣泛應用于地埋管及地源熱泵系統進行地溫監測，因可靠性和穩定性在諸多工程中已得到了驗證并取得了較好的口啤。

為方便研究土壤、水質等環境對空調換熱井能效等方面的可靠研究或溫度測量，目前地源熱泵地埋管測溫電纜對于地埋換熱井，有口徑小，深度較深等特點的測溫方式,如果測量地下120米的地源熱泵井，要放12路線PT100傳感器。12根測溫線纜若平均放置，即10米放一個探頭，則所需線材要1500米，在井上需配置一個至少12通道的巡檢儀，若需接入電腦進行溫度實時記錄，該巡檢儀要有RS232或RS485功能,根據以上成本估計，這口井進行地熱測溫至少成本在8000元，雖然選擇高精度的PT100可提高系統的測溫精度，但對模擬量數據采集，提供精度的有效辦法是提供儀器的AD轉換器的位數，即提供巡檢儀的測量精度，若能夠在長距離測溫的條件下進行多點測溫，能夠做到0.5度的精度，則是非常不容易。針對這一需求，北京鴻鷗成運儀器設備有限公司推出“數字總線式地源熱泵地埋管測溫電纜"及相應系統。礦井深部地溫監測，地源熱泵溫度監測研究，地源熱泵溫度測量系統，淺層地熱測溫系統。

地源熱泵數字總線測溫線纜與傳統測溫電纜對比分析：
傳統的溫度檢測以熱敏電阻、PT100或PT1000作為溫度敏感元件，因其是模擬量，要對溫度進行采集，若需較高精度，需要選擇12位或以上的AD轉換及信號處理電路，近距離時，其精度及可靠性受環境影響不大，但當大于30米距離傳輸時，宜采用三線制測方式，并需定期對溫度進行校正。當進行多點采集時，需每個測溫點放置一根電纜，因電阻作為模擬量及相互之間的干擾，其溫度測量的準確度、系統的精度差，會受環境及時間的影響較大。模塊量傳感器在工作過程中都是以模擬信號的形式存在，而檢測的環境往往存在電場、磁場等不確定因素，這些因素會對電信號產生較大的干擾，從而影響傳感器實際的測量精度和系統的穩定性，每年需要進行校準，因而它們的使用有很大的局限性。

北京鴻鷗成運儀器設備有限公司研發的總線式數字溫度傳感器，具有防水、防腐蝕、抗拉、耐磨的特性，總線式數字溫度傳感器采用測溫芯片作為感應元件，感應元件位于傳感器頭部，傳感器的精度和穩定性決定于美國進口測溫芯片的特性及精度級別，無需校正，因數據傳輸采用總線方式，總線電纜或傳感器外徑可做得很小，直徑不大于12mm,且線路長短不會對傳感器精度造成任何影響。這是傳統熱電阻測溫系統*的優勢。所以數字總線式測溫電纜是地源熱泵地埋管管測溫、地溫能深井和地層溫度監測理想的設備。數字總線式數據傳感器本身自帶12位高精度數據轉換器和現場總線管理器，直接將溫度數據轉換成適合遠距離傳輸的數字信號，而每個傳感器本身都有唯的識別ID，所以很多傳感器可以直接掛接在總線上，從而實現一根電纜檢測很多溫度點的功能。

地源熱泵大數據監控平臺建設

一、系統介紹

1、建設自動監測監測平臺，可監測大樓內室內溫度；熱泵機組空調側和地源側溫度、

壓力、流量；系統空調側和地源側溫度、壓力、流量；熱泵機組和水泵的電壓、電流、功率、

電量等參數；地溫場的變化等，實現熱泵機組運行情況 24 小時實時監測，異常情況預

警，做到真正的無人值守。可對熱泵系統的長期運行穩定性、系統對地溫場的影響以及能效

比等進行綜合的科學評價，為進一步示范推廣與系統優化的工作提供數據指導依據。

具體測量要求如下：

1）各熱泵機組實時運行情況；

2）室內溫度監測數據及變化曲線；

3）室外環境溫度數據及變化曲線；

4）機房內空調側出回水溫度、壓力、流量等監測數據及變化曲線；

5）機房內地埋管側出回水溫度、壓力、流量等監測數據及變化曲線；

6）機房內用電設備的電流、電壓、功率、電能等監測數據及變化曲線；

7）地溫場內不同深度的地溫監測數據及變化曲線；

8）能耗綜合分析、系統 COP 分析以及系統節能量的評價分析。

2、自動監測平臺建成以后可以對已經安裝自動監測設備的地熱井實施自動監測的數據分

析展示，可實現地熱井和回灌井的水位、水溫、流量實施傳輸分析，并可實現數據異常情況預

警，做到實時監管，有地熱井運行的穩定性。

1）開采水量及回水水量的流量監測及變化曲線；

2）開采水溫及回水水溫的溫度監測及變化曲線；

3）開采井井內水位監測及變化曲線；

地源熱泵是一種利用地下淺層地熱資源

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