西北地區空調節能技術探討

摘 要：隨著21世紀的到來，我國建筑業持續發展，對建筑節能的要求越來越高。在新時期，我國建筑業飛速發展起來，同時也對建筑節能問題提出更高要求。本文就主要針對西北地區空調節能技術的相關問題進行簡單的探討。

關鍵詞：西北地區 空調節能 節能技術 節能方案

中圖分類號：TK32 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（c）-0094-02

以世界各國的一次能源消費狀況來看，集中在工業耗能、交通耗能與建筑耗能三大領域；在發達國家中，建筑能耗約為總體能耗的30%～50%，我國的建筑能耗占總能耗的10%以上，發達地區達到了20%～30%，因此，具有超前的意識，重點解決好建筑節能中的基礎研究問題、關鍵技術問題，做好技術儲備，是至關重要的。本文所探討的主要問題就是結合我國西北地區的自然條件及現有的技術手段，為我國西北地區的空調節能尋找一個較為合理的解決方案。以下將對幾種可行性研究方案進行深入探討。

方案一。

地熱源泵是以水或者是防凍液等中間介質作為熱載體的，將大地作為冷源、熱源，保證中間介質在封閉的塑料管內通過大地循環流動，進而實現與大地的熱量交換，最終實現對建筑空調的節能。研究表明，地下10米深處的溫度等于該地區的全面平均氣溫，并且不會隨著季節的變化而變化。這樣，就保證了地源熱泵的制熱性能系數較高和恒定的蒸發和冷凝溫度，為地源熱泵的運行提供穩定的環境。一般來說，地源熱泵分為以下幾種。

（1）地下水源熱泵。一般而言，該系統是以地下水作為熱源，具有明顯的優勢，即效率高、性能系數高，一般在3～4.5，并且避免了結霜問題的出現。

（2）地表水源熱泵。該系統的熱源是池塘、湖泊或河溪中的地表水?？梢钥紤]利用這些自然水體作為熱泵的低溫熱源。

（3）土壤熱源熱泵。該系統是利用地下巖土中熱量的閉路循環的地源熱泵系統。它通過循環液（水或以水為主要成分的防凍液）在封閉的地下埋管中流動，實現系統與大地之間的傳熱。該系統在結構上的特點是有一個由地下埋管組成的地埋管換熱器，其設置形式主要有水平埋管和豎直埋管兩種。

通過這一方案的應用，具有很大的優勢，其適用范圍較廣，主要表現在以下幾點。

（1）利用了可再生資源，有效的保護了環境，與當前我國推行的可持續發展觀念相適應。通過應用地源熱泵，可以從淺層的常溫土壤中吸熱并且將熱量散發到土壤中，而土壤中的熱源是來自太陽的，是一種永不枯竭的可再生的資源，因此在地源熱泵的使用中，土壤可以實現熱量的自給自足，做到持續使用，未來前景看好。

（2）高效節能，費用低。在地源熱泵的運行時，將土壤中的熱量轉入到室內，其能量 70%以上來自土壤，制熱系數高達3.5～4.5，比空氣源熱泵空調高出40%，運行費用比常規中央空調系統低40%～50%，比空氣源熱泵空調系統低30%～40%。大大的提高了制熱系數，具有費用低和高效節能的優勢。

（3）運行穩定，安全可靠。由于在地源熱泵的運行中，不會產生二氧化碳和一氧化碳等廢氣，就不會產生爆炸的危險，具有安全性、可靠性、穩定性。另外，地源熱泵是利用土壤和水源的，因此機組是安裝在室內的，避免了暴露在風雨中而遭到破壞的危險，使機組的使用壽命延長。

方案二。

在方案一中，土源熱泵具有顯著的節能效果，對土壤的熱源的應用非常廣泛，但是需要高品質的電能作為驅動用能量，特別是在一些高寒地區，需要電加熱，這樣就降低了環保和節能效果。

但是通過太陽能光伏發電，可以改變上述情況，起到很好的節能環保的作用。而且我國西藏、青海、新疆、甘肅、寧夏、內蒙古高原的總輻射量和日照時數均為全國最高，屬太陽能資源豐富地區。

方案三。

人類對太陽能的最早利用不是光伏發電系統，而是太陽能熱水系統。而空調是水循環系統，這樣就可以結合太陽能集熱系統和地源熱泵系統的優點，形成一個完整的空調系統。如圖1。

在夏季，建筑物的冷負荷要求不高，并且經過冬季的儲冷可以將地熱換熱器的出水直接變為風機盤管系統的進水，這樣就節省了熱泵運行的時間，進而節約了能源。在冬季，可以借助太陽能集熱系統實現供暖。

該系統在夏季運行時，將熱量通過地熱換熱器排到土壤中，致使低溫升高，這就不能達到建筑物的冷負荷要求，這就需要依賴于熱泵的制冷循環，主要包括三套循環系統。

（1）載冷劑循環，地熱換熱器中的載冷劑將熱泵冷凝器釋放出的熱量排入土壤，并吸收土壤中冷量回到熱泵冷凝器。

（2）制冷劑循環，熱泵中的制冷劑將蒸發器中的熱量轉移到冷凝器中。

（3）水循環，風機盤管系統中的水將吸收室內的熱量轉移導熱泵蒸發器中。地源熱泵夏季空調運行方式包括連續運行和間歇運行。在夏季制冷時，空調是采用間歇運行方式，可以使土壤的溫度得到一定的恢復，進而使熱泵的制冷系數提高。

結合太陽能熱泵和地源熱泵的優勢，實現太陽能與地熱能的有效結合，發揮了很大的優勢，但這一方案也存在著很大的不足。雖然來自太陽的能量極大，但是地球表面的能量密度非常低。同時受到季節、緯度和晝夜以及陰雨等自然因素的影響，存在很大的間歇性和不穩定性。這就意味著對太陽能的利用不僅要有大的集熱面積，還需要依賴儲熱裝置，進而使成本增加，對太陽能的推廣起到了阻礙作用。

鑒于以上原因，可以利用太陽能熱泵和地源熱泵的聯合運用，根據土壤的儲熱性能、溫度的性質來實現熱量的供需平衡。太陽能—— 地源熱泵系統聯合運行有巨大的優勢，在初冬和初夏，可以直接利用太陽能與地熱供暖或空調，延遲熱泵啟動時間；在夏季系統采用間歇運行不僅能提高熱泵的制冷系數，而且使土壤溫度波動較小，提高了熱泵運行的穩定性。

參考文獻

[1]黃南飛.關于暖通空調節能技術的探討[J].中國住宅設施，2012（7）.

[2]陳裕慶.高層建筑空調節能技術措施及建議[J].新建設：現代物業上旬刊，2012（5）.

[3]段一帆.論暖通空調節能技術[J].建材與裝飾：下旬，2012（5）.