地源熱泵空調(diào)及熱回收技術(shù)在節(jié)能建筑中的應(yīng)用

邱立耕+楊宇

（1沈陽長天建設(shè)項(xiàng)目管理有限公司 遼寧 沈陽 110000； 2身份證號碼：220202198702273013 遼寧 沈陽 110000）

摘 要： 分析了地源熱泵節(jié)能及熱回收技術(shù)在節(jié)能建筑中的應(yīng)用，介紹了地源熱泵及熱回收技術(shù)特有的高效、節(jié)能、環(huán)保的特性，展示了其在現(xiàn)在建筑中的良好發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞： 地源熱泵；熱回收；地下?lián)Q熱器；樁基埋管

1前言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的增長，城市建設(shè)的發(fā)展，人民生活水平的提高及房地產(chǎn)業(yè)的升溫，建筑能耗已占國民經(jīng)濟(jì)總能耗的30%以上，給國家的能源供應(yīng)帶來巨大的壓力，而在建筑能耗中占相當(dāng)大比重的空調(diào)能耗已經(jīng)成為建筑節(jié)能的關(guān)注問題，認(rèn)真考慮空調(diào)節(jié)能問題、積極推廣使用高效、節(jié)能環(huán)?？照{(diào)型式，是目前制冷空調(diào)行業(yè)十分關(guān)切的問題。

地源熱泵空調(diào)技術(shù)利用其獨(dú)特的熱泵技術(shù)，將地表淺層一年四季相對穩(wěn)定的低品位的能源（地下水、地表水、土壤等）加以少量的電能提升至高品位的冷熱量，給建筑物供冷或供熱，既可以避免空氣源熱泵受環(huán)境溫度影響的缺陷，又不破壞室外環(huán)境，更有明顯的節(jié)能、環(huán)保效應(yīng)。實(shí)際上是太陽能和地球本身的能源結(jié)合，是一種可能持續(xù)發(fā)展的可再生能源。目前受到暖通行業(yè)的廣泛關(guān)注，出臺(tái)的《再生能源法》也對該技術(shù)的應(yīng)用作了大力的推廣。

2地源熱泵技術(shù)簡介

地源熱泵是從巖土體，地下水、地表水為低溫?zé)嵩?，由地（水）源熱泵機(jī)組，地?zé)崮懿杉到y(tǒng)，建筑物內(nèi)系統(tǒng)組成的供熱空調(diào)系統(tǒng)，根據(jù)地?zé)崮懿杉问讲煌?，分成以下三類系統(tǒng)：

（1）地下水地源熱泵系統(tǒng)：依靠水井抽取地下水參與循環(huán)（分開式或閉式）

（2）地表水地源熱泵系統(tǒng)：依靠可利用的江、河、湖泊等地表水，也可以利用城市污水參與循環(huán)

（3）土壤源地源熱泵系統(tǒng)：利用地下埋設(shè)的封閉循環(huán)管路通過介質(zhì)（水或水加防凍液）在管路中循環(huán)，與土壤或巖體進(jìn)行熱交換（分垂直和水平兩種埋管形式）。

3熱回收技術(shù)

通?？照{(diào)機(jī)組的制冷劑冷凝依靠空氣或水冷卻，這部分熱量白白的浪費(fèi)，還要消耗大量的電能。地（水）源熱泵系統(tǒng)則向土壤或地下水、地表水排熱，其實(shí)在許多需要熱能的場合（如衛(wèi)生熱水）這部分能源就可以回收利用的，通過在系統(tǒng)中增加一套熱回收裝置，我們不但可以得到免費(fèi)的部分熱量（可提供免費(fèi)衛(wèi)生熱水），同時(shí)可以降低風(fēng)冷冷凝器或土壤熱交 換器的冷卻做功，減少系統(tǒng)向地下排熱，提高了系統(tǒng)的冷卻效果，同時(shí)提高了能效比，也減少了用于地下冷卻部分（埋管或抽水）的投資，具有一舉三得的應(yīng)用。地源熱泵技術(shù)和熱回收技術(shù)在一起結(jié)合使用，真正使熱泵機(jī)組實(shí)現(xiàn)一機(jī)三用（冷、熱、熱水的功能）。

地下埋管式熱泵的地下?lián)Q熱器埋設(shè)需要大量的占地面積，了節(jié)省埋管的占地面積和鉆孔投資，我們建議采用建筑物樁基埋管的形式，另外，在室外空地埋設(shè)鉆孔深達(dá)60m的埋管換熱井，來補(bǔ)充樁基埋管的換熱量不足，整介地下埋管匯總后至集分水器再連接到主機(jī)房，在埋地管道連接試壓后，采用專用配制的混合回填料將樁基及鉆孔填實(shí)保證換熱井與土壤之間密實(shí)，保證換熱效果。在地下?lián)Q熱器的設(shè)計(jì)過程中，U型管內(nèi)水的流速對換熱效果起著相當(dāng)大的影響，為了保證系統(tǒng)的效果，一般建議流速在0.6 ～0. 8m/s之間。

節(jié)能、環(huán)保的水源熱泵技術(shù)，湖水熱泵的兩個(gè)重要的因素就是水溫和水質(zhì)，根據(jù)我們的測試，一般3m以下的水深處水溫受氣溫影響較小，基本恒定。由于該處湖水較淺，直接取水時(shí)水源的清潔度和溫度場均難以保證，如果采用板換則可解決。但板換造價(jià)昂貴，增加初投資，且需要另一套水泵循環(huán)系統(tǒng)，增加運(yùn)行費(fèi)用，加之要經(jīng)常清洗板換，管理維護(hù)量加大。所以本工程最后采用潛水盤管式的換熱器，利用PE管內(nèi)封閉循環(huán)水和湖水進(jìn)行熱交換，提供主機(jī)所需要的冷量和熱量，潛水盤管式湖水換熱器總長20000m，固定敷設(shè)在4m以下的湖水深處，同時(shí)為了防止冬季主機(jī)出口側(cè)水溫偏低而引起的冰堵，系統(tǒng)內(nèi)充注l 5%的乙二醇溶液以達(dá)到防凍效果。整個(gè)能量采集系統(tǒng)充分考慮對流速、流量及湖水溫升對流等各方面因素，以獲取最佳的換熱效果。

總結(jié)：采用地源熱泵和熱回收技術(shù)在建筑中的節(jié)能效果是十分顯著的。和常規(guī)的供暖供冷系統(tǒng)相比，具有以下幾個(gè)顯著的特點(diǎn)：

（1）節(jié)能高效，一機(jī)三用，充分利用可再生地下能源，用IKW的電能可獲得SKW以上的冷量或4KW以上的熱量，并可利用產(chǎn)生的廢熱制造衛(wèi)生熱水（夏季可免費(fèi)獲得），因此和常規(guī)的供暖供冷系統(tǒng)相比，節(jié)能效果顯著。

（2）綠色環(huán)保，利用地下再生能源，沒有熱污染、噪音、視覺污染、也沒有有害氣體排放污染。

（3）靈活安全，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)供冷供熱等不同功能要求，機(jī)房面積小，機(jī)組可靈活設(shè)置在任何地方，無鍋爐、冷卻塔等衛(wèi)生及安全隱患。

（4）穩(wěn)定可靠，維護(hù)簡單，不受外界高溫或嚴(yán)寒影響，運(yùn)行穩(wěn)定，系統(tǒng)簡單，使用壽命長，故障率小，操作簡單，維護(hù)費(fèi)用小。

地源熱泵適合各類工程使用，比起常規(guī)的供暖供冷系統(tǒng)具有很大的優(yōu)越性。

4結(jié)束語

隨著人們生活水平的提高和中國經(jīng)濟(jì)的高速增長，節(jié)能、環(huán)保和健康的生活方式己越來越為社會(huì)所關(guān)注。節(jié)能技術(shù)可靠性和經(jīng)濟(jì)合理性都是可實(shí)施的，具有較大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。只要有縝密的設(shè)計(jì)和完善的施工，是一定能達(dá)到理想的節(jié)能效果的。