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淺談為什么地源熱泵比空氣源熱泵更節能?

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淺談為什么地源熱泵比空氣源熱泵更節能?

發布日期:2023-06-02 作者: 點擊:

地源熱泵和空氣源熱泵同樣是節能環保的設備,而且一臺主機,可以同時滿足空調地暖的需要,因此成為住宅用戶的首選。但是用戶在選擇時,常常會問,地源熱泵為什么比空氣源熱泵更節能?

首先,地源熱泵和空氣源熱泵都是通過熱泵與壓縮機工作實現能量轉化,達到節能的目的。兩者主要區別在于能量交換的方式不同,也就是換熱方式不同。顧名思義,地源熱泵是通過地下土壤換熱進行能量之間交換,而空氣源熱泵和室外空氣進行換熱。

地源熱泵

其次,我們分析夏季制冷,室內設計溫度為24℃~26℃。上海地區地下土壤常年恒溫(鉆井深度一般<120m),一般維持在16℃~17℃,所以對于地源熱泵系統來說,它以地下土壤作為低溫熱源,與室內的高溫熱源(室內空氣)通過壓縮機做功實現能量轉化。換句通俗的話說,水往低處流,能量往低處走,地源熱泵制冷就是這個原理,室內高溫熱源(向外釋放熱量)極易與地源側低溫熱源(吸收室內熱量)實現能量轉化,減少壓縮機做功(耗電少),從而達到室內的設計溫度。

而空氣源熱泵以空氣換熱作為夏季制冷系統,假設室外空氣溫度40℃,室內設計溫度為24℃~26℃。因此壓縮機做功要從40℃的室外空氣換熱,以維持室內溫度24℃~26℃,這就是說要使低溫熱源放熱,高溫熱源吸熱(室內空氣向外釋放熱量,吸收室外空氣的冷量),通過壓縮機和熱泵耗能做功實現。相對于地源熱泵工作原理來講,空氣源換熱難度高,壓縮機做功大,耗電相對多。

我們分析冬季采暖,室內設計溫度為20℃~22℃。假設冬季室外溫度為-2℃,地下土壤溫度維持在16℃~17℃。顯而易見,地源熱泵壓縮機工作使16℃~17℃環境釋放熱量至室內達到20℃~22℃,要比空氣源熱泵從-2℃室外溫度釋放熱量至室內達到20℃~22℃的設計溫度做功少,耗電少。

地源熱泵系統在制冷狀態下,地源熱泵機組內的壓縮機對冷媒做功,使其進行汽-液轉化的循環。通過冷媒/空氣熱交換器內冷媒的蒸發將室內空氣循環所攜帶的熱量吸收至冷媒中,在冷媒循環的同時再通過冷媒/水熱交換器內冷媒的冷凝,由循環水路將冷媒中所攜帶的熱量吸收,通過室外地埋換熱系統轉移至地下水或土壤里。室內熱量通過室內空調末端系統、地源熱泵機組和室外地埋換熱系統不斷轉移至地下土壤的過程中,從而實現室內制冷。

因此,不管是夏季制冷還是冬季制熱,維持同樣的室內溫度,地源熱能系統相對耗電少,節能方面都優于空氣源熱泵。也就是說,地源熱泵必然比空氣源熱泵更節能。

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