热泵制热运行时,由于冬季深层土壤和地下水的温度高于室外环境,使得系统可以获得更多的能量,相比空气源热实现更高的效率,与传统的化石能源相比,大大提高能源的利用效率,节省能源使用和费用开支。 水/地源热泵系统不向外界排放任何废气、废水、废渣,是一种的理想的“绿色技术”。 水/地源热泵系统利用常温土壤或地表水、地下水中的热量,这些能量来源于太阳能,因此也是一种利用可再生能源的技术。
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水/地源热泵技术发展史
地源热泵的概念最早出现在1912年瑞士佐伊利(H.Zoelly)的一份文献中,之后的几十年,一直处于试验研究状态。并先后开始有了地表水源热泵系统、地下水源热泵系统、土壤耦合热泵系统的问世与发展。 20世纪30年代地表水源热泵系统问世,作为最早的应用项目,瑞士苏黎世市政府大厅以河水作为热源,供热能力175kW。到20世纪40年代末50年代初,地下水源热泵与土壤耦合热泵系统开始在欧洲与北美安装使用。但由于这个时期能源价格低,应用技术还不够成熟,地源热泵系统未得到普遍的推广与应用。 地源热泵作为真正兴起的一门新技术,并获得应用与发展是在20世纪80年代。世界石油危机之后,一次能源的紧缺与价格的上涨又引起了人们对节能的关注,在这个时期地源热泵开始受到广泛关注,开始大量安装与使用。 中国的地源热泵研究起步于20世纪80年代,首先是一些高校与科研机构对其进行的相关专题研究。中国科技部和美国能源部于1997年11月签署了中美能源效率及可再生能源合作议定书,其中专门设有关于地源热泵的发展战略,在此之后,中国的地源热泵发展与应用开始走上快车道。 地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源作为冷热源,进行能量交换的空调系统。地表浅层地热资源量大面广,无处不在,它是一种清洁的可再生能源。因此,利用地热的地源热泵,是一种可持续发展的“绿色装置”。 ■ 较长的使用寿命 家用空调设计寿命8年,燃气锅炉为10年;地源热泵机组为15-20年,水循环和风管系统25年以上,地埋管路系统为50年,它比所有各种空调系统和采暖设备的寿命都要长。 ■ 使用广泛 从严寒地区至热带地区均适用。地源热泵系统可制冷、采暖,还可供生活热水,一机多用,一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统;可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑,更适合于别墅住宅的制冷、采暖。
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麦克维尔水/地源热泵在中国的市场地位
在国内的水/地源热泵发展起步阶段,麦克维尔就将国外积累的多年的产品与应用经验带到中国,并受国家单位委托负责起草中国《水源热泵机组》(GB/T19409-2003)产品国标、起草中国国家标准GB/T19409-2013《水(地)源热泵机组》,这两个标准的实施为全行业的产品设计与检验提供依据,也为水/地源热泵在中国的发展奠定了基础。 麦克维尔进入中国后,引入了先进的产品设计理念,研发出适合中国用户的水地源热泵产品,目前拥有整个暖通行业较齐全的水/地源热泵产品线。涵盖了从分散式的水环热泵,涡旋式水水热泵、螺杆热泵,到集中式的离心天威热泵。麦克维尔为众多知名项目提供了科学的水/地源热泵系统解决方案,建立了北京奥运村、北京国际鲜花港、大连热电等一系列成功的水/地源热泵节能示范应用典型项目案例,在行业内也树立了专业性与权威性。 根据中国制冷空调工业协会等权威的第三方数据统计报告,麦克维尔水源热泵产品连续多年保持行业销量领先,在水-空气型水源热泵领域,麦克维尔更是连续7年保持行业第一的地位。
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发展情况
麦克维尔是较早进入水地源热泵市场的品牌之一,麦克维尔(北美)1975年研发出离心式热泵机组TSC系列,主要应用于满足酒店、医院、零售卖场的热水需求、采暖和室内湿度控制。 随着中国热泵市场向规模化、大型化发展,2003年麦克维尔(中国)推出采用R22制冷剂的螺杆式水地源热泵产品WPS系列, 成为市场为数不多的外资热泵品牌。目前螺杆式热泵WPS系列产品线涵盖了5种系列机型,根据用户需求特点可划分为高温型、高效型、通用型和经济型产品。针对客户的不同需求,麦克维尔(中国)热泵产品已形成丰富的产品线。
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系统分类
地源热泵(ground source heat pumps,GSHP)系统包括三种不同的应用形式:以利用土壤作为冷热源的地埋管热泵系统(ground-coupled heat pump systems)或者叫地下热交换器热泵系统(ground heat exchanger);以利用地下水为冷热源的地下水热泵系统(ground water heat pumps);以利用地表水为冷热源的地表水热泵系统(surface-water heat pumps)。 热源的选择首先依照因地制宜的方法选取,根据系统效率、投资额度、场地要求等因素综合比较。随着水/地源热泵系统的使用,目前城市中污水源热泵系统和地埋管热泵系统逐渐成为成熟市场的主要选择。主要原因在于系统后 期维护简便,长期运行稳定。 土壤源热泵系统 该方案只需在建筑物的旁边空地、道路或停车场等地方打地埋孔,将换热器埋至土壤中,利用水的循环和地下土壤换热,提取蕴含于地表浅层热能作为空调热源,将能量在空调室内和地下土壤之间进行转换。通常有立式埋管和水平埋管两种,立式埋管适用于可利用面积小,水平埋管适用于具有较大利用面积的场合。该方案不需要直接抽取地下水,不会对本地区地下水的平衡和地下水的品质造成任何影响,不会受到国家地下水资源政策的限制,具有环保、节能、能源可再生、安全可靠的特点。