地热热泵系统的原理和组成

由此我们可以得到地热的一个基本定义:“地热的，与地热有关的，或由地热引起的。”地热热泵系统是利用地热的一种方式。也称为地面(可能是地球或地下水)源热泵或地球能系统(ESS)、地热热泵系统使用的设备和管道将热量从地球到一个被占领的空间在冬天和夏天从一个被占领的空间地球。

什么是热泵?热自然地从较热的物质流向较冷的物质。例如，如果你有一个装满冰的杯子，把它放在桌子上，如果室温高于32华氏度，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，冰和房间都会达到平衡。

热泵逆转此，导致热量从温度较低流动到较高的温度。地热热泵的行为就像空气 - 空气热泵，但由于温度差异更加锻炼所需的能量，操作该系统要少得多。从地球热也可用于加热生活用水至125 degrees.In冬季，地源热泵系统通过液体除去从地球热，如地下水，防冻溶液，或制冷剂。该热量随后经由热泵传递到室内空气。在夏季，这个过程是相反的;热量从室内空气中提取，并通过地面水或防冻溶液转移到大地。直接膨胀（DX）系统用于地面热交换，而不是防冻溶液的制冷剂。

地热热泵系统可用于强制空气和水循环加热系统。它们也可以设计和安装为只提供加热，“被动”冷却加热，或“主动”冷却加热。只有加热系统不提供冷却。被动冷却系统通过泵送冷水或防冻剂来冷却，而不使用热泵来辅助整个过程。主动冷却系统使用热泵。

在夏季（冷却模式）时，热量从该空间，70度对于这个例子，在地，其具有55度的恒定温度的内部拒绝。在这种情况下，而不需要热泵从冷却器强制热温暖的区域，那里是热的自然流动，从温暖的70度到较冷的55度。通常情况下，这个过程不需要热泵的援助。然后，在冬季（加热模式），热量必须被从恒定55度大地提取并排出到空间保持在70度。由于55度远高于45度限制的热泵，人们可以很容易地看到的节省。不像在空气源热泵，其通常在许多家庭今天发现，剥离不需要电热。

与空气源热泵，在夏季（冷却模式）时，热量从该空间，70度对于本例的内侧拒绝，以95度的环境外部空气温度。此排斥的从冷却器物质到较暖物质热需要热泵反向的热的自然流动。在冬季（加热模式），热量从0度的环境外部空气温度取出并输送到正被保持在70度的内部空间。因为这也是反转的热量自然流动，需要热泵。不幸的是，由于室内温度和室外温度的差异是如此之大，独自热泵无法执行任务。正因为如此，可以提供回热量需要，通常在电带材热的形式。它是有线，以便每当外部空气温度下降到低于45度的电带材的热被通电。另一种方式来看这是说，如果外部空气温度低于45度时，空气源热泵效率不高。出于这个原因，空气源热泵通常不推荐用于在美国北部和加拿大的寒冷气候使用。尽管电力公司可用于安装空气源热泵提供回扣，这将可能是仅有的积蓄，你作为房主将承担。

人们很容易明白为什么地热如此有吸引力，以及节省能源的来源。此外，因为没有设备在外面，维修可以很容易地安排全年。另一个节省是设备不再暴露在极端的冬季和夏季。

地热热泵系统有室内组件和室外热交换器。热交换器有两种:闭环系统和开环系统。在一个闭环系统中，所有离开建筑通过热交换器的流体将在它完成循环后被送回建筑。在开环系统中，水从井或井中抽出，然后送入建筑物内交换热量。然后，它被泵出，并在最初被泵出的同一水体中排出。垂直井眼井场可用于开环系统。在闭环系统中，有三种不同的热交换器循环方向，所有这些都是隐藏的。

闭环水平地埋管埋深平均为5′-0′~ 8′-0′。在这个深度，地球的温度几乎是一致的55度，不受气候和天气条件的影响。外部管道是水平安装的，需要很长的时间来交换所需的热量。一旦换热器被埋入地下，水或另一种制冷剂就会在回路中循环。限制用来容纳热交换器的水平沟槽长度的方法之一是使用类似“弹簧”的产品。它们被发明出来是为了在有限的空间里掩埋数英里长的管道。另一种形式的热交换器可以埋在附近的池塘或湖泊里。同样，可以使用“弹簧”式管道来最小化必须埋置的管道的长度。因为管道有浮力且充满空气，所以首先要填满管道，然后用混凝土块将热交换器沉到池塘或湖泊的底部。



井筒换热器(BHE)又称井下换热器(DHE)，主要用于土地面积有限的地区。例如，它们可以被放置在停车场下，甚至在建筑物的下面。在这种类型的系统中，垂直的孔按一定的模式被钻到地下。然后，管道回路被插入钻孔，并通过顶部的管汇连接。由于设备维修的困难，读者希望避免在建筑物下寻找钻孔。尽管钻孔热交换器的使用寿命在50到75年之间，但是没有人知道需要什么样的服务，因为系统在任何地方都没有安装这么长的时间。钻孔热交换器也可用于开环系统。

地热热泵系统的成本约为每吨2500美元。例如，如果一个普通的家庭使用一个3吨的单元，那么地热热泵将花费大约7500美元，几乎是一个典型的热泵系统的两倍。根据系统类型的不同，您还必须考虑钻井、挖沟和安装井环、封头或管道的成本。根据地形和土壤成分的不同，钻井的平均成本从1万美元到3万美元不等。但是一个有效的地热系统可以节省大量的公用事业费用，在5到10年内就可以收回投资。

地热热泵系统几乎不需要维护，因为与冷凝机组在室外的普通热泵系统相比，它们相对耐用。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，可以躲避天气。系统中使用的地下管道通常可以保证使用25到50年以上，而且几乎没有任何问题。内部的组件很小，易于维护。就像常规的强制空气系统一样，冷暖空气通过管道系统分配到房间。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。