暖通節(jié)能中地源熱泵技術(shù)的運用淺析

1、    暖通節(jié)能中地源熱泵技術(shù)的運用淺析    馬蕾 翟剛摘要：本文就新時期地源熱泵供供熱技術(shù)在城市建筑發(fā)展中的應(yīng)用為論點，對地源熱泵的工作原理以及分類進行了詳細的闡述，并指出暖通節(jié)能設(shè)計中地源熱泵技術(shù)的運用特點，僅供參考。關(guān)鍵詞：地源熱泵；工作原理；暖通空調(diào)；熱泵系統(tǒng)：中圖分類號：tv96文獻標識碼： a前言：據(jù)調(diào)查，目前，我國采暖與空調(diào)的能耗約占建筑總能耗的一半還多，炎夏季節(jié)很多電網(wǎng)高峰負荷估計有1/3 用在制冷，導(dǎo)致很多地區(qū)用電極其緊張，拉閘限電經(jīng)常發(fā)生。參考住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部2010 年的調(diào)查狀況，國內(nèi)建筑運行能耗估計占全社會總能耗的30%，像國內(nèi)

2、新建建筑全方位執(zhí)行節(jié)能標準，公共建筑能耗會降低一半，搞好建筑節(jié)能尤其是搞好暖通空調(diào)的節(jié)能是目前必要之舉。1.地源熱泵的分類和工作原理1.1 地源熱泵的概念地源熱泵系統(tǒng)為應(yīng)用地下的巖土當作穩(wěn)定的蓄熱體，把地下淺層的熱資源，經(jīng)過少許的高位能源，把低溫位能往高溫位能轉(zhuǎn)移，來達到冬季取熱儲冷的目的，夏季取冷儲熱的節(jié)能系統(tǒng)，為當前效率高、對環(huán)境最好的熱水、取暖以及制冷系統(tǒng)之一，為經(jīng)濟效益、社會效益以及生態(tài)效益突出的公益技術(shù)，大家稱之為二十一世紀的“綠色空調(diào)技術(shù)”。1.2 地源熱泵的分類參考地熱源的類別和方式不一樣，地源熱泵能夠分為以下三種：1.2.1 土壤源熱泵把大地當作熱源，熱泵的換熱器埋在地下，和大

3、地來作冷熱交換。土壤源熱泵系統(tǒng)主機一般選用水水和熱泵機組。參考地下熱交換器的安設(shè)模式，通常情況下分為垂直埋管、水平埋管以及蛇行埋管三種。1.2.2 地下水熱泵系統(tǒng)地下水熱泵系統(tǒng)，為一類以水體當作低位熱源，應(yīng)用地下水式水源熱泵機組給空調(diào)系統(tǒng)提供冷或熱水，再經(jīng)由空調(diào)末端設(shè)備來房間空氣調(diào)節(jié)的系統(tǒng)模式。地下水熱泵系統(tǒng)的優(yōu)點為造價一般比土壤源熱泵系統(tǒng)低，還有水井非常緊湊，不占用場地，技術(shù)也相當成熟，水井承包商也非常多。1.2.3 地表水熱泵系統(tǒng)地表水熱泵系統(tǒng)一般有開路與閉路系統(tǒng)。地表水熱泵系統(tǒng)的優(yōu)點是相對造價低、泵耗能小、維修率不大和運行費用不多。在寒冷地帶，開路系統(tǒng)并不好用，只有選用閉路系統(tǒng)。1.3.

4、 地源熱泵的工作原理地源熱泵供暖空調(diào)系統(tǒng)一般為三部分：室外地能換熱系統(tǒng)、熱泵機組以及室內(nèi)空調(diào)末端系統(tǒng)。工作機理便為在地下安設(shè)管道當作換熱器，管道和熱泵機組連接生成閉式環(huán)路，管道里面有液體流動經(jīng)過循環(huán)把熱泵機組的凝結(jié)熱經(jīng)過管道散進地下，或由大地吸收熱量供給熱泵機組往建筑物供熱。2.地源熱泵系統(tǒng)的特點和優(yōu)勢2.1 地源熱泵系統(tǒng)的特點2.1.1 節(jié)能、高效地溫通常情況下為16左右，多少高于地區(qū)平均溫度1 至2 度，讓熱泵不管在制冷或制熱工況中都位于高效率點。當?shù)卦礋岜每照{(diào)系統(tǒng)在供給100 單位能量時，大部分的能量來自于土壤，30%的能量源于電力，用在把土壤里面的熱量轉(zhuǎn)移到屋內(nèi)。和鍋爐供熱系統(tǒng)對比，鍋

5、爐供熱僅僅把90%以上的電能轉(zhuǎn)換為熱量給用戶應(yīng)用，但是地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率最大值能夠達到4.7，所以它一般比電鍋爐加熱節(jié)約三分之二還要多的電能。2.1.2 節(jié)省建筑空間、便于運行管理地源熱泵未設(shè)冷卻塔和別的室外設(shè)備，不需要鍋爐房、冷卻塔和附屬的煤場、渣場所的占用地，節(jié)約了大量的地皮，具有一定的經(jīng)濟效益，有助于改善外部環(huán)境外部。熱泵機組質(zhì)量穩(wěn)定，沒有很大的集中機組，不需要專人值守，在很大程度上降低維修和維護費用，能夠?qū)崿F(xiàn)機組單獨計費，分戶計量，有助于業(yè)主對系統(tǒng)的管理。2.1.3 綠色、環(huán)保、無污染對于地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，冬季用不著鍋爐，沒有燃燒產(chǎn)物排放，能在一定程度上降低溫室氣體的排放，不但

6、對環(huán)境具有一定的保護作用，還遵守了全球氣候公約。在夏季也是把熱量傳入地下，無一切氣體向大氣排放，一旦獲得普遍應(yīng)用將能夠在一定程度上減小溫室效應(yīng)，舒緩全球變暖的進度。2.2 地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)勢2.2.1 地源熱泵的社會效益國內(nèi)的能源結(jié)構(gòu)一般依靠礦物燃料，尤其是煤炭。礦物燃料燃燒后生成很多的污染物，位導(dǎo)致溫室效益的關(guān)鍵元素。選取地源熱泵可以在一定程度上降低一般供熱和空調(diào)對大氣的污染，為一個利國利民工程。2.2.2 地源熱泵的經(jīng)濟效益地源熱泵系統(tǒng)能夠達到對建筑物的供熱與制冷的目的，還能夠供生活熱水，一機多用。一套系統(tǒng)能夠代替以前的鍋爐加制冷機的兩套裝置或系統(tǒng)。系統(tǒng)緊湊，不用鍋爐房與冷卻塔，省去了建筑

7、空間，也有助于建筑的美觀。不一個地區(qū)，不一樣的地質(zhì)狀況，不一樣的能源結(jié)構(gòu)和價格等均會直接干擾到其經(jīng)濟性。3.地源熱泵在暖通空調(diào)應(yīng)用中存在的問題然而，地源熱泵也不是非常完美，一般還有些缺陷：初投資非常高，一般是鉆孔費與地下埋管材料費特別高，估計占總投資一半還要多，另外需要占用相當?shù)牡叵旅娣e；安設(shè)工藝要求非常高，施工工期特別長，一旦設(shè)計與安裝不恰當，將不易完全表現(xiàn)其優(yōu)越性，無法獲得應(yīng)有的節(jié)能成效；易受到不一樣地區(qū)、不一樣用戶及國家能源政策、燃料價格的干擾；冬夏季排取總熱量一直就不平衡，讓土壤年吸、釋熱量也是如此，運行很多年后易導(dǎo)致熱泵機組運行效率降低；選用地下水的應(yīng)用方式，將得到當?shù)氐叵滤Y源的約

8、束，易造成地下水氧化，出現(xiàn)很多的水文地質(zhì)化學變化和生物變化等狀況。4.地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計地源熱泵中央空調(diào)為一個齊全的系統(tǒng)工程，專業(yè)化的設(shè)計與施工保證了空調(diào)系統(tǒng)的合理性，若要表現(xiàn)出工程的高檔與時尚，重點要搞好設(shè)計、施工以及運行調(diào)試三個重要階段，其中設(shè)計為最重要的，也位特別關(guān)鍵的。4.1 地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的確定地源熱泵中央空調(diào)為很好的選擇，然而一定要對建筑物的功能、環(huán)境以及土質(zhì)水文進行明確的認識，進行詳細的調(diào)查后，才能確定這一方案。4.2 建筑物系統(tǒng)勘查：在確定地源熱泵系統(tǒng)的模式之前，當對工程施工現(xiàn)場狀況進行精準的把握，這便為現(xiàn)場勘測。4.3 地下巖土熱物性參數(shù)的檢測地下巖土的熱物性參

9、數(shù)為土壤換熱器設(shè)計中關(guān)鍵的依據(jù)。熱物性參數(shù)的正確能確保設(shè)計的可行性。不會出現(xiàn)負荷不夠的狀況，導(dǎo)致浪費。一般的方法選定巖土熱物性參數(shù)為用鉆孔獲得的樣本研究附近的地質(zhì)狀況，再經(jīng)由查閱有關(guān)資料明確導(dǎo)熱系數(shù)的范圍，另外地下地質(zhì)狀況的繁雜，影響土壤導(dǎo)熱系數(shù)的原因非常多，造成計算的地埋管長度偶爾相差特別大。4.6 熱泵機組的選擇機組的選擇一定為地源熱泵專用機組。現(xiàn)在市場上很多應(yīng)用者把地源熱泵、水環(huán)熱泵以及冷水機組分不清楚。所以在選型時務(wù)必要標清楚應(yīng)用條件。一般情況下在選用水源熱泵機組替代地源熱泵機組時當有一個修正參數(shù)，修正系統(tǒng)制冷量為0.98，輸入功率是1.03。修正系數(shù)制熱量是0.72，輸入功率是1.0

10、2。5.地源熱泵的技術(shù)經(jīng)濟性評價地源熱泵不但可以供暖和空調(diào)，而且還環(huán)保和節(jié)能，然而地源熱泵是否具有經(jīng)濟性一直為一個特別重要的問題。因為牽涉到的因素非常多，不一個地區(qū)，不一個能源結(jié)構(gòu)和價格等均會對地源熱泵的經(jīng)濟性造成一定的影響，這里只經(jīng)由對地源熱泵和一般的供暖空調(diào)模式來比較，討論它的經(jīng)濟性。地源熱泵供暖經(jīng)濟性能夠和一般的燃煤、燃油以及天然氣鍋爐作對比。地源熱泵經(jīng)濟評價參數(shù)一般為：初投資、成本，及現(xiàn)金流量表有關(guān)經(jīng)濟參數(shù)。6.結(jié)語開源節(jié)流，特別是開發(fā)多種可再生新能源會為我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重中之重。國內(nèi)地域?qū)拸V，具有豐富的地表淺層地能資源，根據(jù)各地的實際情況采取各種形式的地源熱泵技術(shù)能夠在一定程度上提高低溫地熱資源，還克服了一般暖通空調(diào)技術(shù)的限制與不足，為相當有意和具備實際價值的，在減少能源浪費、保護環(huán)境不受污染和城市現(xiàn)代化等具有重大的意義。參考文獻：1何雪冰，劉憲英，中國過渡區(qū)域居住建筑的制冷. 采暖 現(xiàn) 狀 及 其 發(fā) 展 前 景， 西 安 建 筑