地源熱泵供暖空調(diào)技術(shù)探析

白玉萍

【摘要】暖通空調(diào)在為人們營造舒適環(huán)境的同時，也帶來了許多問題，首先是能耗問題，據(jù)統(tǒng)計，在發(fā)達國家的商業(yè)建筑中，中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗約占建筑總能耗的50%以上，有些地區(qū)甚至達到70%，給能源和電力造成很大的壓力。其次，是廢氣排放、溫室效應和酸雨等問題。因此，不斷開發(fā)節(jié)能、環(huán)保型可持續(xù)發(fā)展的暖通空調(diào)技術(shù)已非常迫切。本文探討了地源熱泵空調(diào)技術(shù)及其發(fā)展趨勢。

【關(guān)鍵詞】地源熱泵；空調(diào)；綠色環(huán)保；節(jié)能

Ground source heat pump heating and air conditioning Technical Analysis

Bai Yu-ping

（Xi'an Zhengjian Engineering Consulting Co.， LtdXi'anShanxi710000）

【Abstract】HVAC for people to create a comfortable environment， but also brought many problems， first of all energy consumption， according to statistics， in commercial buildings in developed countries， energy consumption of central air conditioning systems account for about 50 of the total building energy consumption % or more， even 70% in some areas， caused great pressure on energy and power. Secondly， the exhaust emissions， the greenhouse effect and acid rain and other problems. Therefore， the development of energy-saving， environment-friendly HVAC technology for sustainable development is very urgent. This paper discusses the ground source heat pump technology and its development trend.

【Key words】Ground source heat pump；Air conditioning；Environmental protection；Energy saving

全球環(huán)境變暖，生態(tài)環(huán)境的惡化，保護人類共有的生存家園是迫在眉睫的大事，越來越多的國家利用可再生能源來供暖。目前，能耗已占建筑總能耗的百分之五十五的采暖和空調(diào)系統(tǒng)，在夏季，大多數(shù)電網(wǎng)負荷高峰期時用于空調(diào)制冷的電大約有三分之一，所以導致時常發(fā)生拉閘限電的事情。在2010年，根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，建筑運行能耗約占總能耗的百分之三十，所以搞好供暖系統(tǒng)的節(jié)能非常重要。利用地源供暖成為建筑工程中供暖空調(diào)技術(shù)發(fā)展的方向，和傳統(tǒng)的能源想比，這種供暖空調(diào)更加的清潔，更加節(jié)能，而且不受地理位置和氣候的影響，所以慢慢的在全國使用。

1. 地源熱泵系統(tǒng)及特點

地源熱泵是通過提取巖土體、地下水或地表水的能量，利用溫差進行冷熱交換來實現(xiàn)供暖或制冷的技術(shù)。這一技術(shù)誕生于1912年的瑞士，50年代在歐洲發(fā)展成熟，70年代第一次能源危機以后，受到世界能源、環(huán)保組織和歐美發(fā)達國家的推崇，進而被市場廣泛接受。我國1997年與美國政府簽訂熱泵技術(shù)系統(tǒng)引進協(xié)議，鼓勵國內(nèi)發(fā)展該技術(shù)。我國淺層地能資源潛力巨大，僅百米內(nèi)的土壤每年可采集的低溫能量約為1.5×1012kW，而百米內(nèi)地下水的每年可采集的低溫能量約為2.2×108kW，分別相當于目前我國發(fā)電裝機容量4億kW的3750倍和一半。

2. 地源熱泵技術(shù)的優(yōu)點

（1）管理方便，占地面積小。

地源熱泵供暖空調(diào)技術(shù)不用冷卻塔，沒有鍋爐房和另外的室外設(shè)施，不用煤場和渣場所以省去了很多占地面積，節(jié)省的空間，附加的經(jīng)濟效益更大，而且使工程的外部形象得到的改善和提升因為地源熱泵的高質(zhì)量，減少的維修費用；不用專門的人員去看守，節(jié)省了人力成本；而且其獨立計費，分戶計量的方式，便于業(yè)方對系統(tǒng)的管控。

（2）節(jié)能，環(huán)保，污染少。

地源熱泵供暖系統(tǒng)不用鍋爐，不排放燃燒物，降低了二氧化碳等溫室氣體的排放量，減少了污染，保護了環(huán)境。在夏季的時候，把熱量轉(zhuǎn)移到地下來制冷，沒有把溫室氣體排放到空氣中，降低的溫室效應和熱島效應，使全球環(huán)境朝著可持續(xù)方向發(fā)展。

（3）運用安全，靈活。

地源熱泵空調(diào)供暖空調(diào)技術(shù)運用時非常靈活，熱泵機組設(shè)施可以安置到任何地方，便于節(jié)約空間，所以可用在新建工程，改建或者擴建工程項民地源熱泵系統(tǒng)不用煤氣，沒有儲油罐，安全，衛(wèi)生。

（4）運行成本低。

基于高效節(jié)能的特征所以地源熱泵供暖空調(diào)技術(shù)的運行成本低，安全可靠，維修費用低，使用期限長，對比傳統(tǒng)的空調(diào)來說，其成本費用大大降低。而且地源熱泵是自動化的設(shè)備，不用有專門的人員的看守、操控。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，相對于傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)地源熱泵的成本費只需要他的一半。

3. 地源熱泵系統(tǒng)樣式

根據(jù)地熱能交換系統(tǒng)形式的不同，地源熱泵系統(tǒng)分為地下水源型熱泵系統(tǒng)、土壤源型熱泵系統(tǒng)和地表水（江河水、湖水，海水、再生水）源熱泵系統(tǒng)。

（1）地下水源型熱泵系統(tǒng)。抽取地下水，經(jīng)過換熱，再把水回灌到原來的水層中。這種系統(tǒng)的熱效率最高，但關(guān)鍵是需要足量的地下水，并嚴格保證用水的回灌和不受污染，否則可能帶來生態(tài)災害。

（2）土壤源型熱泵系統(tǒng)。以巖土體為冷熱源，換熱器是埋于地下密閉的U型管，與大地進行冷熱交換。這種系統(tǒng)適應性廣，生態(tài)安全無虞，但工程投入較前者要高。

（3）污水源型熱泵系統(tǒng)。以地表污水、中水等水體為熱源進行冷熱交換。由于城市污水與其他地表水相比，具有冬季高，夏季低的特點，又處于地表，熱效率和設(shè)備安裝均優(yōu)于前兩類。有污水源的地方就可以使用，一些排水量較大的浴池用這種技術(shù)做主要熱源，輔以電加熱，或可以徹底解決小鍋爐污染的問題。

4. 地源熱泵供暖空調(diào)技術(shù)的現(xiàn)狀

從20世紀80年代開始，地源熱泵供暖空調(diào)技術(shù)在我國開始研究，而且最近幾年，這項技術(shù)成為了一個熱點的研究課題，而且在工程建筑中開始運用地源熱泵技術(shù)，地源熱泵的相關(guān)產(chǎn)品得到了大量的生產(chǎn)，涌起了供暖節(jié)能的浪潮在我國的一二線城市，比如北京，上海等地源熱泵系統(tǒng)應用面積占全部市場余額的百分之三四十，而且目前有超過70家廠家在生產(chǎn)地源熱泵相關(guān)產(chǎn)品，大部分都集中在一線城市，這說明地源熱泵供暖空調(diào)技術(shù)得到了大家的注意，市場潛力是無窮的二而且地源熱泵在全國是有需求的，有很高的適用性，對于南方來說，夏季有制冷需求；北方冬季供暖；特別是在條件相對來說比較差，不能用電、氣、煤等來制冷供暖的地方來說，地源熱泵供暖空調(diào)技術(shù)應用面就更加大了。下面將具體分析地源熱泵技術(shù)在我國發(fā)展中存在的問題。

（1）運行資金不足。

地源熱泵供暖空調(diào)技術(shù)能夠節(jié)能環(huán)保，所以技術(shù)要求比較高，在應用過程中投資比較高，房地產(chǎn)開發(fā)商在這種高成本的前提下，不愿意投入太多資金建造這個系統(tǒng)，而且政府政策支持力度不足，財政補貼少，所以地源熱泵技術(shù)的在國內(nèi)發(fā)展存在局限性，應該設(shè)立專項基金，來推廣這項技術(shù)。

（2）技術(shù)研究不深。

地源熱泵是新興的科學技術(shù)，國內(nèi)對這項技術(shù)沒有規(guī)范的標準，在科研上存在問題還有待于突破，缺乏評估體系對其有效性進行評估。

（3）生產(chǎn)技術(shù)可靠性不高。

雖然在我國已經(jīng)有不少于巧家的廠家在生產(chǎn)地源熱泵的相關(guān)產(chǎn)品，但由于沒有正確的評估體系對其進行檢測，所以產(chǎn)品的質(zhì)量和性能還不足以讓人放心。許多地源熱泵在進行生產(chǎn)之前，沒有經(jīng)過專業(yè)人員進行嚴格的設(shè)計、計算，導致生產(chǎn)出的產(chǎn)品失效，而且生產(chǎn)的熱泵機型號少，不能滿足國內(nèi)現(xiàn)階段工程的需求量。

（4）宣傳不到位。

地源熱泵技術(shù)運用過程出現(xiàn)障礙，還有一個原因是技術(shù)沒有得到廣泛的宣傳。目前只有少數(shù)科研單位掌握了地源熱泵這項技術(shù)含量高的技術(shù)，還有很多設(shè)計院不了解這個技術(shù)，各個專業(yè)和領(lǐng)域的人們應該相互配合，共同參與技術(shù)的研發(fā)和使用中去。

5. 地源熱泵技術(shù)的發(fā)展趨勢

由于美國的氣候條件與我國很相似，美國地源熱泵生產(chǎn)和推廣對我國很有借鑒意義，但在我國由于能源價格以及人們在節(jié)能、環(huán)保的認識程度等原因地源熱泵空調(diào)技術(shù)應用和發(fā)展還比較緩慢，但隨著一次性礦物能源的的儲量進一步減少和生存環(huán)境的日趨惡化，地源熱泵這一技術(shù)已經(jīng)引起了人們的重視。在國家建設(shè)部公布的《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》中也作了推薦，北京市于2007年7月1日，由發(fā)改委及其他八部委聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于印發(fā)關(guān)于發(fā)展熱泵系統(tǒng)的指導意見的通知》（京發(fā)改〔2006〕839號），明確提出在建筑中使用地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，可以獲得每平50元的政府補助；國家還將北京、天津、沈陽等三個城市做為地源熱泵試點城市，通過政府努力引導和發(fā)展地源熱泵技術(shù)，現(xiàn)特別是在國家的一些政府部門的建筑，學校，醫(yī)院等，都大力進行了地源熱泵改造，相信不久的將來地源熱泵系統(tǒng)在神州大地必將花開滿地。

6. 結(jié)束語

進入二十一世紀，能源緊缺已經(jīng)成為各國經(jīng)濟發(fā)展的世界難題。隨著經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，對空調(diào)的舒適性、室內(nèi)空氣品質(zhì)的要求也越來越高。為了更好地滿足人們這種更加舒適和更加有利于身心健康的要求，近年來在空調(diào)領(lǐng)域興起了地源熱泵供暖空調(diào)技術(shù)。地源熱泵作為一種有益環(huán)境、節(jié)約能源和經(jīng)濟可行的建筑物供暖及制冷新技術(shù)越來越受到關(guān)注。