地源热泵转移能量的方式
原理基础:地源热泵主要利用地下浅层地热资源(也称浅层地热能)进行能量转移。地球浅层土壤(一般深度在地下 100 - 400 米左右)的温度相对稳定,在一定深度下,常年温度能保持在一个较为恒定的范围,比如在我国北方一些地区,地下 10 - 20 米处常年温度约在 10 - 16℃左右。
工作循环过程:地源热泵系统主要由室外地埋管换热器、热泵机组和室内末端系统(如风机盘管、地板辐射采暖等)组成。在制冷模式下,室内的热量通过室内末端系统传递给热泵机组中的制冷剂。制冷剂在压缩机的作用下被压缩成高温高压气体,然后进入地埋管换热器。在地埋管换热器中,高温的制冷剂与地下低温的土壤进行热量交换,将热量传递给土壤,自身温度降低,变成液态,再通过膨胀阀等部件回到室内末端系统,完成一个制冷循环。在制热模式下,过程相反,制冷剂从地下吸收热量,然后将热量传递给室内环境。
能量转移示例:假设在冬季,室内温度需要从 10℃提升到 20℃。地源热泵系统中的制冷剂在地下浅层(温度假设为 15℃)吸收热量,然后通过热泵机组的压缩和循环,将热量带到室内,释放给室内空气,实现室内温度的升高。
水源热泵转移能量的方式
原理基础:水源热泵是利用地球表面浅层水源(如江水、湖水、海水、地下水等)中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源进行能量转移。例如,地表水的温度会随着季节变化,但相比空气温度变化幅度小。像一些大型湖泊,夏季水温可能在 20 - 25℃左右,冬季水温可能在 4 - 10℃左右。
工作循环过程:水源热泵系统主要包括水源侧换热器、热泵机组和用户侧末端系统。在制冷过程中,室内的热量通过用户侧末端系统传递给热泵机组中的制冷剂,制冷剂被压缩后变成高温高压气体,进入水源侧换热器。在水源侧换热器中,高温制冷剂与低温的水源进行热量交换,将热量释放到水中,自身冷却变成液态,再通过节流装置等回到用户侧末端系统,完成制冷循环。在制热时,制冷剂从水源中吸收热量,然后将热量传递给室内环境。
能量转移示例:以利用湖水的水源热泵为例,在夏季,室内的热空气通过风机盘管将热量传递给制冷剂,制冷剂被压缩后温度升高,然后在与湖水(温度相对较低)的换热器中,将热量传递给湖水,从而实现室内的制冷。在冬季,制冷剂从湖水中吸收热量,再把热量传递给室内,提高室内温度。