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地源热泵系统的原理

我们知道，地球是一个巨大的能量体，地球内部含有巨大的可供利用开发的能量。地源热泵系统是利用这些热量的一种方式。也称为土壤源热泵或地热能系统，地源热泵系统使用的设备通过管道将热量从居住的室内转移到地球的土壤里面，而在冬天再把热量从土壤里面提取出来输送到室内。
什么是热泵?我们知道，热自然地从温度较高的物体流向温度较低的的物体。例如，如果你有一个装满冰的杯子放在桌子上，如果室温超过0摄氏度，冰就会融化。实际发生的是房间里的热量流向玻璃里的冰，提高了它的温度。如果不加干涉，冰和房间的温度都会达到平衡。
而热泵将其逆转，使热量从较低的温度流向较高的温度。地源热泵的工作原理就像空气源热泵一样，但由于温差较大，运行系统所需的能量要少得多。地源热泵可以用来将生活用水加热到60摄氏度。在冬季，地源热泵系统通过地下水，从地球上土壤里带走热量。然后这些热量通过热泵转移到室内空气中。在夏季，这一过程被逆转；热量从室内空气中提取，通过系统里面的水输送到土壤。
我们大多数经常应用的是空气源热泵，在夏季(制冷模式)，热量从空室内通过散热器排出，例如室内温度为30摄氏度，而室外环境空气温度为35摄氏度。这种从温度低的空间将热量传递给温度较高的空间，需要一个热泵来逆转热量的自然流动。在冬季(采暖模式)，将室外环境温度为0摄氏度的热量转移到保持在20摄氏度的室内空间。因为这也逆转了自然的热量流动，所以也需要一个热泵。但是，由于室内和室外的温差较大，单靠热泵驱动是无法完成这项任务的。因此，需要提供辅助加热系统，一般情况下，空气源热泵会增加电辅助加热，但是它是有限定的，当室外气温降到0摄氏度以下时，电辅助加热系统就会工作。原因我们知道，如果室外空气温度低于0摄氏度，空气源热泵工作效率就会大大下降。因此，在我国北方地区，空气源热泵通常不会被推荐使用。
我们很容易就能看出地源热泵如此吸引人的原因，以及它能节省能源的根本。另外，由于没有过多的外部设备，维修可以很容易，同时，由于设备不再暴露在风吹日晒下，那么系统的寿命也会随之提高。地源热泵系统包含室内末端空调系统和室外地埋管换热器系统。换热器有两种类型：闭式系统和开式系统。在一个闭式系统中，热量通过热泵与地下换热器进行换热，并在换取热量后再输送至室内。在开式系统中，水从水源井通过水泵提出，进入机房设备进行充分的热量交换。然后，再通过水泵排到另一个水源井的回水井。在闭式系统中，有三种不同的换热器铺设方向。
在湖北区域，闭式水平地埋管埋设深度一般在地下5米以下，在这个深度，地球土壤的温度几乎常年恒定在19摄氏度，它不受气候和天气条件的影响。一旦换热器被埋入地下，起到热交换作用的水就会在回路中循环。另一种形式的换热器可以埋在附近的池塘或湖泊，换热器管道具有浮力，所以管道里面要充分排出空气，然后用混凝土块将换热器沉到池塘或湖泊的底部。
垂直地埋管换热器，用于土地面积有限的地区。例如，它们可以位于停车场下，甚至可以位于建筑物的下面。在这种类型的系统中，垂直孔通过专业钻机钻到地下，然后，管道回路被插入孔中，并通过顶部的管路连接到分、集水器。由于垂直地埋管换热器不可维修，所以这种方式必须要保证一次性到位，不能出现漏水管路破裂等情况。
地源热泵系统个平方成本约为800元。例如，如果一栋别墅面积是200个平方，那么它的成本大约在16万元，当然还必须考虑当地的地质情况以及土壤换热量等。根据地形和土壤成分的不同，钻孔的成本也不尽相同。但是一个设计合理，安装到位的地源热泵系统以节省大量的电费，差额投资可以在5到7年内收回。
地源热泵系统几乎不需要维护，因为与地源热泵机组和在室外的常规热泵系统相比，地源热泵系统相对耐用。与其他系统相比，它们的机械部件更少，而且这些部件大多在地下或室内，不受天气影响。系统中使用的地下管道通常可以保证使用50年或更长时间。此外，由于没有像空调系统或普通热泵那样的外部冷凝装置，地热系统要安静得多。
总之，地源热泵系统在目前有条件的别墅中应用越来越广泛，它的省电，节能，环保和低噪音大概是大多数客户青睐它的原因。