淺析地源熱泵節(jié)能環(huán)保如何在建筑施工中應(yīng)用

桑明超 任炎光

【摘要】地源熱泵是利用水與地能（地下水、土壤或地表水）進行冷熱交換來作為水源熱泵的冷熱源，冬季把地能中的熱量“取”出來，供給室內(nèi)采暖，此時地能為“熱源”；夏季把室內(nèi)熱量取出來，釋放到地下水、土壤或地表水中，此時地能為“冷源”。具有高效節(jié)能、經(jīng)濟環(huán)保、安全可靠、可自動運行等優(yōu)點。

【關(guān)鍵詞】地源熱泵；冷熱源；能量利用系數(shù)

中圖分類號：IU98

文獻標識碼：A

文章編號：1006-0278（2015）04-085-01

一、地源熱泵的概念

地源熱泵是一種利用地下淺層地熱資源（也稱地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源（如電能），實現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉(zhuǎn)移。地能分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)的冷源，即在冬季，把地能中的熱量“取”出來，提高溫度后，供給室內(nèi)采暖；夏季，把室內(nèi)的熱量取出來，釋放到地能中去。熱泵機組的能量流動是利用其所消耗的能量（如電能）將吸取的全部熱能（即電能+吸收的熱能）一起排輸至高溫熱源。而其所耗能量的作用是使制冷劑氟里昂壓縮至高溫高壓狀態(tài)，從而達到吸收低溫熱源中熱能的作用。

二、地源熱泵工作原理

（一）制冷原理

在制冷狀態(tài)下，地源熱泵機組內(nèi)的壓縮機對冷媒做功，使其進行汽一液轉(zhuǎn)化的循環(huán)。通過冷媒/空氣熱交換器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)將室內(nèi)空氣循環(huán)所攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時再通過冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝，由水路循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收，最終由水路循環(huán)轉(zhuǎn)移至地下水或土壤里。在室內(nèi)熱量不斷轉(zhuǎn)移至地下的過程中，通過冷媒一空氣熱交換器，以13℃以下的冷風的形式為房供冷。

（二）制熱原理

在制熱狀態(tài)下，地源熱泵機組內(nèi)的壓縮機對冷媒做功，并通過四通閥將冷媒流動方向換向。由地下的水路循環(huán)吸收地下水或土壤里的熱量，通過冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)，將水路循環(huán)中的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時再通過冷媒/空氣熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝，由空氣循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收。在地下的熱量不斷轉(zhuǎn)移至室內(nèi)的過程中，以35℃以上熱風的形式向室內(nèi)供暖。

三、地源熱泵的節(jié)能環(huán)保

（一）主要用途

地源熱泵系統(tǒng)的能量來源于自然能源。它不向外界排放任何廢氣、廢水、廢渣、是一種理想的“綠色空調(diào)”。被認為是目前可使用的對環(huán)境最友好和最有效的供熱、供冷系統(tǒng)。該系統(tǒng)無論嚴寒地區(qū)或熱帶地區(qū)均可應(yīng)用?？蓮V闊應(yīng)用在辦公樓、賓館、學校、宿舍、醫(yī)院、飯店、商場、別墅、住宅等領(lǐng)域

（二）地源熱泵的優(yōu)點

在中國，煤作為主要能源，煤炭在我國能源體系中占主導(dǎo)地位，長期以來，煤炭在我國能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、消費結(jié)構(gòu)中一直占有絕對主導(dǎo)地位，盡管近年來，比例略有下降，但仍保持在65%以上，并再次呈現(xiàn)出上升的跡象。煤是各種能源中污染環(huán)境最嚴重的能源，只有減少城市地區(qū)煤的使用，城市大氣污染問題是才可能得到解決?，F(xiàn)在各地都在采取措施控制燃煤的數(shù)量，選用電采暖、燃油或者燃氣采暖等措施，但都存在運行費用高、資源不足和排放CO2這些問題。受能源、特別是一次性能源與環(huán)保條件的限制，傳統(tǒng)的燃油、燃煤中央空調(diào)方式將逐步受到制約。從降低運行費用、節(jié)省能源、減少排放CO2排放量來看，地源熱泵技術(shù)是一個不錯的選擇。主要有以下幾點：

1.利用可再生能源。屬可再生能源利用技術(shù)，地源熱泵從常溫土壤或地表水（地下水）中吸熱或向其排熱，利用的是可再生的清潔能源，可持續(xù)使用。

2.自動運行。地源熱泵機組由于工況穩(wěn)定，可以設(shè)計成簡單的系統(tǒng)，部件較少，機組運行可靠，維護費用用低，自動控制程度高，使用壽命長。

3.無環(huán)境污染。地源熱泵的污染物排放，與空氣源熱泵相比，相當于減少38%以上，與電供暖相比，相當于減少70%以上，真正的實現(xiàn)了節(jié)能減排。

4.維護費用低。在同等條件下，采用地源熱泵系統(tǒng)的建筑物能夠減少維護費用。地源熱泵非常耐用，它的機械運動部件要比常規(guī)系統(tǒng)少，所有的部件不是埋在地下便是安裝在室內(nèi)，從而避免了室外的惡劣氣候，其地下部分可保證50年，地上部分可保證30年，因此地源熱泵是免維護空調(diào)，節(jié)省了維護費用，使用戶的投資在3年左右即可收回。地源熱泵的冷熱源溫度一年四季相對穩(wěn)定，冬季比環(huán)境空氣溫度高，夏季比環(huán)境空氣溫度低，這種溫度特性使得地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運行效率要高40%，因此要節(jié)能和節(jié)省運行費用40%左右。另外，地能溫度較恒定的特性，使得熱泵機組運行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟性。

此外，機組使用壽命長，均在15年以上；機組緊湊、節(jié)省空間；自動控制程度高，可無人值守。

5.使用壽命長。地源熱泵的地下埋管選用聚乙烯和聚丙烯塑料管，壽命可達50年，要比普通空調(diào)高35年使用壽命。地上部分可保證30年。

四、地源熱泵的發(fā)展

當前，中國地源熱泵產(chǎn)品生產(chǎn)廠家已經(jīng)超過80家?！兜卦礋岜孟到y(tǒng)應(yīng)用情況調(diào)查研究分析報告》顯示，地源熱泵這一新興技術(shù)受到廣泛關(guān)注，不同所有制形式企業(yè)都參與到其開發(fā)、應(yīng)用之中，尤以中小項目居多，這說明地源熱泵發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

可以說，地源熱泵在我國長江黃河流域等廣大對冷熱都有需求的地區(qū)，具有較高適用性，對南方部分只有夏季冷量需求而無冬季熱量需求地區(qū)也具有一定適用性，對于那些由于條件限制而不能用煤、電、燃氣進行采暖供冷地區(qū)更可說是最佳選擇。伴隨著地源熱泵技術(shù)逐漸推廣應(yīng)用，政府補貼的逐步完善，產(chǎn)業(yè)化規(guī)模不斷加大，生產(chǎn)廠家和集成商逐漸增多，市場競爭逐漸加劇，地源熱泵系統(tǒng)的初投資還會進一步降低。

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