試論地源熱泵供暖空調(diào)技術(shù)

孫連華（中油遼河工程有限公司 熱力工程所，遼寧　盤錦　124010）

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試論地源熱泵供暖空調(diào)技術(shù)

孫連華
（中油遼河工程有限公司 熱力工程所，遼寧盤錦124010）

摘要：本文首先詳細(xì)的分析了地源熱泵供暖空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)原理和主要構(gòu)成，同時(shí)明確了地源熱泵供暖空調(diào)技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)，并比較和分析了其經(jīng)濟(jì)性能，從而促進(jìn)地源熱泵供暖空調(diào)技術(shù)的快速發(fā)展，并實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)在我國(guó)的廣泛應(yīng)用。關(guān)鍵詞：地源熱泵；供暖空調(diào)；技術(shù)應(yīng)用

地源熱泵供暖空調(diào)是一類非常節(jié)能并且高效的空調(diào)系統(tǒng)，其主要利用的是如地表水、地下水和土壤等地下淺層的地?zé)豳Y源。地源熱泵供暖空調(diào)系統(tǒng)會(huì)先輸入少量的高品位能源，低溫位熱能慢慢轉(zhuǎn)向到高溫位熱能，這樣當(dāng)冬季來臨時(shí)，系統(tǒng)就可以向建筑物供暖了。當(dāng)?shù)卦礋岜孟到y(tǒng)每消耗1kW左右的能量時(shí)，用戶便可以獲得3kW作用的能量，在此過程中也不會(huì)產(chǎn)生廢氣、廢水和廢渣等廢物，其是一種具有廣闊應(yīng)用前景的綠色能源。

1 地源熱泵供暖空調(diào)的簡(jiǎn)述

1.1 地源熱泵系統(tǒng)的主要構(gòu)成。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)都是由室內(nèi)末端空調(diào)系統(tǒng)、地能換熱系統(tǒng)和熱泵機(jī)組這三部分構(gòu)成的，室內(nèi)末端空調(diào)系統(tǒng)和熱泵機(jī)組與普通的熱泵類似，它們都是地面系統(tǒng)；系統(tǒng)的最關(guān)鍵部分是地能換熱系統(tǒng)，它是一類地下系統(tǒng)。熱泵系統(tǒng)通常是由四部分構(gòu)成的，即四通閥、冷凝器、蒸發(fā)器和壓縮機(jī)，供暖是通過制冷劑的循環(huán)作用來實(shí)現(xiàn)的。地源熱交換系統(tǒng)是由兩個(gè)埋藏在地下的部分組成的，及熱交換機(jī)和管路，其與鍋爐的作用類似；末端空調(diào)系統(tǒng)也是由兩部分組成的，分別為低溫地板采暖系統(tǒng)和分機(jī)盤管系統(tǒng)。

1.2 地源熱泵系統(tǒng)的分類。由于地源換熱系統(tǒng)的差異性，我們可以將地源熱泵系統(tǒng)分為以土壤為地源的土壤源熱泵系統(tǒng)、以地下水位地源的地下水源熱泵系統(tǒng)和以地表水為地源的地表水源熱泵系統(tǒng)三大類，而我們?cè)谶x擇相應(yīng)的系統(tǒng)方案時(shí)，應(yīng)有專人先去深入的了解當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件，并且還要對(duì)比分析各個(gè)方面的因素，如建筑物的土地面積、建筑物的規(guī)模和高度、機(jī)房的面積、冷熱負(fù)荷以及各地的規(guī)劃要求等，并盡可能的降低系統(tǒng)的運(yùn)行成本，力求以最低的成本來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行效率的最大化。

2 地源熱泵的技術(shù)原理

在系統(tǒng)對(duì)建筑物進(jìn)行能量釋放或是供暖時(shí)，其主要是先提出去地源熱泵中的熱能，并將夏季富余的熱能儲(chǔ)存在地層之中，這樣冬季來臨時(shí)就可以使用這部分熱能了。而為了在夏季很好的使用冷能，就也可以將冬季富余的冷能儲(chǔ)存在地層中，地層的溫度通常都是要保持不變的，那么環(huán)境與建筑物之間就可以進(jìn)行能量交換了，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)就可以對(duì)建筑物進(jìn)行供暖了?？照{(diào)進(jìn)行制冷工作時(shí)，機(jī)組中的壓縮機(jī)會(huì)先對(duì)冷媒做工，而所形成的氣體會(huì)不斷的轉(zhuǎn)化成為液體，在此循環(huán)的過程中，蒸發(fā)器會(huì)將自身所產(chǎn)生的能量傳遞給冷媒，冷凝器的作用則是吸收掉水路循環(huán)傳遞給冷媒的能量，這樣能量就從水路循環(huán)中轉(zhuǎn)化到土壤中或是地下水中了。借助于風(fēng)機(jī)盤管將室內(nèi)的熱量不斷的轉(zhuǎn)移到地下，這也就是對(duì)房間進(jìn)行供冷的過程。空調(diào)進(jìn)行制熱工作時(shí)，機(jī)組中的壓縮機(jī)先對(duì)冷媒進(jìn)行做工，流動(dòng)閥的方向隨之被改變，而此時(shí)土壤或是地下水中的能量會(huì)被地下水路循環(huán)吸收去，冷凝器同樣將能量傳遞給冷媒，在此循環(huán)的過程中就實(shí)現(xiàn)了冷凝的作用，這樣地下的能量就被不斷的轉(zhuǎn)移到室內(nèi)了，從而以超過35℃的熱風(fēng)實(shí)現(xiàn)空調(diào)供暖。地源熱泵系統(tǒng)通過的也是冷凝器和蒸發(fā)器延伸到地下，從而與土壤或是地下水進(jìn)行能量交換，系統(tǒng)借助于地能來實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑的功能和制冷，具有節(jié)能和環(huán)保的雙重功效。

3 地源熱泵供暖空調(diào)技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)

3.1 充分的利用了可再生能源。與太陽能集熱器的作用類似，地層淺表也能夠?qū)⒋罅康奶柲苁占饋?，其總?shù)大約是人類每年利用的能量的2倍左右，并且太陽能是可以被無限循環(huán)使用的，資源以及地域等因素也不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生過程造成影響，可見，其是一種真正的可再生清潔能源。同時(shí)，氣候也不會(huì)影響到地能的產(chǎn)生，其與深層的地?zé)嵯啾龋畲蟮膬?yōu)勢(shì)就是地址結(jié)構(gòu)和資源的限制不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響，冬天使用這一供暖空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)是可以自動(dòng)的儲(chǔ)存冷能的，被儲(chǔ)存的冷能可以在夏季繼續(xù)使用，節(jié)約了資源，并且降低了成本。

3.2 節(jié)能高效。在普通的熱泵系統(tǒng)中，外界的天氣條件是一定會(huì)影響到機(jī)組的正常運(yùn)行的。普通的熱泵系統(tǒng)在冬季運(yùn)行時(shí)，主機(jī)的供熱量存在著不足的情況，那么就會(huì)降低其運(yùn)行效率，就無法保證冬季時(shí)的供暖效果。在應(yīng)用了地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)后，地能可以實(shí)現(xiàn)其與外界的換能過程，不會(huì)產(chǎn)生結(jié)霜的問題，并且溫度就有較強(qiáng)的恒定性，因此，地源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行可以節(jié)約40%左右的成本，并且運(yùn)行效率也要高出40%。由于地能的恒溫特點(diǎn)，熱泵機(jī)組的運(yùn)行也更加的安全和穩(wěn)定了，充分的保證了系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和高效性。

3.3 不會(huì)產(chǎn)生污染物。在土壤源熱泵供暖空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，其是非常綠色環(huán)保并且沒有污染的，無論是在冬季進(jìn)行供暖還是在夏季進(jìn)行供冷，其都是不會(huì)排放出任何污染物的，不會(huì)對(duì)建筑物產(chǎn)生負(fù)面影響，同時(shí)也不會(huì)向大氣環(huán)境中排放污染物。其他類型的供暖空調(diào)系統(tǒng)是會(huì)產(chǎn)生水蒸汽或是熱氣的，而地源熱泵供暖空調(diào)技術(shù)則不會(huì)對(duì)環(huán)境造成類似的污染。

4 源熱泵供暖空調(diào)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性能

地源熱泵系統(tǒng)能夠真正的實(shí)現(xiàn)空調(diào)的制冷和供熱功能，同時(shí)其也能給市民提供充足的熱水，以達(dá)到一機(jī)多用的效果。一套地源熱泵供暖空調(diào)系統(tǒng)可以有效的替代原有的鍋爐和制冷機(jī)這兩套裝置，并且省去了冷卻塔和鍋爐房這兩個(gè)場(chǎng)所，既節(jié)約了建筑的空間，同時(shí)也提高了建筑物的美觀程度。另外，地源熱泵供暖空調(diào)技術(shù)的另一大特點(diǎn)就是能夠大大的提升一次能源的利用效率，其要高于傳統(tǒng)空調(diào)運(yùn)行的50%左右。而由于地源溫度是具有一定的恒定性的，那么就會(huì)提升熱泵機(jī)組運(yùn)行的可靠性和安全性，降低了維護(hù)系統(tǒng)的成本，與制冷機(jī)和鍋爐系統(tǒng)相比，其運(yùn)行的成本得到了明顯降低，是一種非常高效并且經(jīng)濟(jì)的綠色技術(shù)。地源熱泵供暖空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性能與很多方面的因素都是密切相關(guān)的，如不同的區(qū)域、價(jià)格、地質(zhì)條件以及能源結(jié)構(gòu)等，這些因素的差異都會(huì)直接的影響其經(jīng)濟(jì)性。我們對(duì)國(guó)外的一些經(jīng)典案例也進(jìn)行相關(guān)研究，地下耦合熱泵系統(tǒng)的地下埋管費(fèi)用很高，而其運(yùn)行費(fèi)用通常都是很低的，那么在4～7年的時(shí)間內(nèi)就可以收回多出的投資成本了，與傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)相比，地源熱泵供暖空調(diào)系統(tǒng)的平均服務(wù)費(fèi)用也是較低的，具有非常良好的應(yīng)用價(jià)值。

結(jié)語

地源熱泵供暖空調(diào)技術(shù)通過儲(chǔ)熱和儲(chǔ)能等作用，其能夠更加充分的利用淺層地表，具有非常良好的環(huán)保和節(jié)能效果。作為21世紀(jì)的一種最有效的空調(diào)技術(shù)，地源熱泵供暖空調(diào)技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景和應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]馬道春.地源熱泵供暖空調(diào)的經(jīng)濟(jì)性探討[J].低碳世界，2015.

中圖分類號(hào)：TB657

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A