詳解空氣源、水源、地源熱泵機組

熱泵是一種在高位能（一般為電能、熱能）的驅動下，將低位熱源(通常是空氣、水或土壤）的熱能轉移到高位熱源的節能裝置，從而為住宅、商業和工農業供暖、供冷及提供熱水等服務。

空氣源熱泵機組

工作原理

空氣源熱泵是一種利用少量電能驅動壓縮機做功、通過冷媒的物理相變并結合冷凝器及蒸發器進行熱交換、從而將空氣中的熱能轉移到其它地方的裝置。

空氣源熱泵是最具有普適性的熱泵形式。

優缺點

空氣源熱泵的優點是節能效果顯著，一度電能當三度電用，相對傳統電熱裝置節能75%以上，且應用范圍廣泛，在-25℃至45℃環境中均能正常使用，不受陰、雨、雪等惡劣天氣和冬季夜晚的影響，運行過程中不產生任何污染物排放，是一款真正既節能又環保的設備。

空氣源熱泵的缺點在于其制熱效率受環境溫度影響較大。冬季室外機組需要頻繁停機除霜，其結果是除霜損失約占熱泵總能耗的15%，有些地區因為空氣濕度大，一般當環境溫度5℃時外機就開始結霜。

凱德利空氣源熱泵

選型要義

空氣源熱泵選型時需了解使用場所的熱負荷需求（制熱量和制冷量）和考慮使用場所的環境條件，包括室內外溫度、濕度、海拔高度、風向等。

水源熱泵

水源熱泵系統示意圖

工作原理

水源熱泵機組利用地球表面淺層的水源（如地下水、河流、湖泊等）中的低品位熱能資源，采用熱泵原理，通過少量的高位電能輸入，實現低位熱能向高位熱能轉移。

江/河/湖水-水源熱泵系統

海水-水源熱泵系統

污水-水源熱泵系統

優缺點

同其他型式熱泵相比，水源熱泵機組水體的溫度相對穩定，其波動范圍小于空氣，可利用的水體溫度能在夏冬季提供相對較低的冷凝溫度和較高的蒸發溫度。因此水源熱泵機組運行穩定可靠，也不存在空氣源熱泵的冬季除霜等問題。

選型要義

水源熱泵取水構筑物復雜，較適用于中大規模工程。大型水源熱泵機組供熱能力通常在1000~3000kW左右。

水源熱泵的應用，應先了解當地水源情況，對水源狀況進行充分調查，確定用水方案。若利用地下水，必須考慮回灌問題，且應結合當地的地質情況考慮回灌方式。

凱德利水源熱泵

地源熱泵

工作原理

地源熱泵是一種利用淺層地熱資源實現制熱及制冷的高效節能設備。地源熱泵同樣是通過輸入少量電能，將土壤中的低溫熱能向高溫位熱能轉移，實現冬季供熱和夏季制冷的需求。即在冬季，把土壤中的熱量取出來，提高溫度后，供給室內采暖；在夏季，把室內的熱量取出來，釋放到地能中去。

工作原理和安裝示意圖

優缺點

相對于地表水和空氣，土壤的溫度全年波動較小，可以分別在夏冬季提供相對較低的冷凝溫度和較高的蒸發溫度，使得熱泵機組運行更加高效、穩定、可靠。通常土壤源熱泵消耗1kWh的能量，用戶可以得到4kWh以上的熱量/冷量。

相比空氣源熱泵，土壤源熱泵不存在除霜問題，熱泵機組一般布置在室內，有較好的隔音效果和降噪措施。

凱德利地源熱泵

地源熱泵由于需要一定的打井面積，且要鋪設地下埋管，所以初投資較高、施工難度稍大。而且各地地質結構相差很大，造成地埋管與土壤之間的換熱系數差別較大，系統的初期投資波動也比較大。

土壤的傳熱性能欠佳，通常需要較大的傳熱面積，導致埋管占地面積較大或埋深較深，長遠看還需要考慮埋管對未來土地開發的影響。另外在地下埋設管道成本較高，運行中若產生故障也不易檢修。

選型要義

土壤源熱泵冬季從地下取熱，夏季向地下排熱，當冬夏取熱和排熱負荷不平衡或熱量補充和消納不充分時，長期使用易造成地溫升高或降低，使得熱泵的換熱效果下降。所以設計時應進行熱平衡計算，必要時可采用輔助冷卻和加熱的方法控制土壤長期溫度波動在允許范圍內。