地源熱泵空調系統(tǒng)技術探析

路敦鵬（兗礦東華建設有限公司地礦建設分公司,山東　鄒城　273500）

地源熱泵空調系統(tǒng)技術探析

路敦鵬
（兗礦東華建設有限公司地礦建設分公司,山東鄒城273500）

地源熱泵空調系統(tǒng)技術是一項極具發(fā)展前途的可再生能源利用新技術。本文從地源熱泵空調的發(fā)展現(xiàn)狀著手，詳細介紹了地源熱泵空調系統(tǒng)的構造原理及技術特點，對今后地源熱泵空調系統(tǒng)的進一步推廣具有一定的借鑒意義。

地源熱泵；空調系統(tǒng)；節(jié)能

0　引言

暖通空調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，其次是廢氣排放、溫室效應和酸雨等問題。因此說開發(fā)節(jié)能、環(huán)保型可持續(xù)發(fā)展的暖通空調技術已非常迫切。清潔無污染的地熱則是一種可利用的、適宜的新能源之一。源于灼熱的地球內部的地熱能通過向上傳遞導致地熱異常的發(fā)生，再通過熱儲本身的熱力和圍巖元素置換作用等，便形成了良好的地熱資源。

1　地源熱泵空調的發(fā)展情況

我國對地源熱泵空調的研究，早在20世紀80年代就已經(jīng)開始在不斷發(fā)展，近年來，地源熱泵行業(yè)呈現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢。人們對環(huán)保、節(jié)能意識的增強和生活質量、建筑環(huán)境的提高，逐步地加深了對地能資源的供熱制冷熱泵系統(tǒng)的重視程度，就是因為，地源熱泵空調不僅可以有效地避免資源遭到破壞和減少對環(huán)境的污染，還能利用可再生資源和節(jié)約常規(guī)能源。我國有較高水平的熱泵應用和科研基礎作后盾，地源熱泵空調系統(tǒng)有可預見性的廣泛發(fā)展市場。這項技術的廣泛應用將帶動建筑環(huán)境采暖的改革和其他相關產業(yè)的發(fā)展，是一個極具挑戰(zhàn)性和發(fā)展前景廣闊的難得機遇。

2　地源熱泵空調系統(tǒng)的構造以及原理分析

2.1地源熱泵空調系統(tǒng)的構造

能夠劃分地源熱泵空調系統(tǒng)構造為地下?lián)Q熱、制冷熱泵，以及冷熱輸送分布這幾個組成部分。地下?lián)Q熱設備的作用為：一是冬季由水和土壤當中對熱能進行吸收；二是夏季向水和土壤當中釋放熱量。它就是埋在地下或水中的換熱器組織。制冷熱泵的功能：一是，冬季對熱泵的方式運轉，提升水和土壤當中的熱量，再通過泵向要求供暖的房間輸送；二是，夏季對制冷的方式運轉，把房間熱量向地下的水和土壤當中順利排入。其重點的構成部分為：壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥、循環(huán)系統(tǒng)，以及蒸發(fā)器。冷熱輸送的功能：向需要空調的房間輸送由制冷熱泵設備制取的冷、熱能量，達到房間氣流的組織合理化，提供符合人體舒適的空氣、溫度等質量的要求。它的構成裝置是：風道或載熱載冷劑管道、室內風機盤管及末端裝置等。

2.2地源熱泵空調系統(tǒng)的原理

目前我國市場的制冷熱泵裝置就工作原理分類，大體上能夠劃分成為兩種，也就是蒸汽壓縮式和吸收式制冷熱泵設備。吸收式制冷熱泵設備的驅動借助電動機或者是燃氣發(fā)動機，進而對電能或者是天然氣進行消耗。蒸汽壓縮式制冷熱泵裝置是由高品位的熱能驅動，消耗的燃料是蒸汽、油、天然氣，以及熱水等。

其中，電動蒸汽壓縮式制冷和熱泵裝置的應用比較普遍。地表水、地下水或者是土壤等是地源介質，制冷的工作過程是：低壓以及低溫的工質飽和蒸汽由蒸發(fā)器到達壓縮機，被壓縮成為高溫以及高壓的過熱蒸汽，然后到達冷凝器，在冷凝器當中，大概10℃的地源介質冷卻其為高溫以及高壓的飽和液體，然后向節(jié)流閥進行流通，再轉變成為低溫以及低壓的濕蒸汽，之后到達蒸發(fā)器，而在蒸發(fā)器當中，工質出現(xiàn)蒸發(fā)相變制冷的情況，冷去載冷劑冷之為相應的溫度，之后工質向低溫以及低壓的飽和蒸汽轉變，最后的時候，到達壓縮機進行下個循環(huán)。制熱的過程是由節(jié)流閥出來的低壓低溫工質氣液到達蒸發(fā)器，對地源介質的熱量進行有效地吸收，然后蒸發(fā)的工質液體轉變成為飽和蒸汽，之后再到達壓縮機，被壓縮成為高溫以及高壓的過熱蒸汽，然后再到達冷凝器，這樣冷凝器當中的工質將熱量向載熱劑傳遞，而工質向中溫以及高壓飽和液轉變，在經(jīng)過節(jié)流閥之后向低溫以及低壓的工質氣液混合物轉變，最后的時候，再進入下個的循環(huán)。

3　地源熱泵空調系統(tǒng)技術

3.1要求較高的設計以及安裝技術

地源熱泵空調系統(tǒng)無論對于安裝，還是設計都有較高的要求，即便其機組的性能系數(shù)、能效比都較高，若不要求高標準水平，就會影響節(jié)能效果及其優(yōu)越性。

3.2分區(qū)域控制化，便于管理

地源熱泵的機組是整體的，也是獨立的，各個機組可以同時制冷、制熱，也可以獨立運行，如此一來，不僅減少了對能源的浪費，也將地源熱泵空調的節(jié)能、舒適性最大化。

3.3穩(wěn)定可靠的運行可以延長使用壽命

地下土壤以及水體的溫度在一年四季里都比較穩(wěn)定，使得地源熱泵機組的運行也較為穩(wěn)定，不僅提高了其工作效率，而且使空調的應用年限延長。結合有關的信息資料證實，一些地下埋管能夠實現(xiàn)50年以上的應用年限，而且熱泵機組也能夠實現(xiàn)至少20年的應用年限。

3.4地源熱泵空調系統(tǒng)的高效節(jié)能性

針對地源熱泵空調和常規(guī)空調的運行費用進行對比估算，得出結論是——前者比后者可以平均節(jié)約40%-50%的運行費用。兩者之間為何存在如此之大的差距呢？那是因為，冬季地下土壤、水體溫度比環(huán)境溫度高，而夏季恰恰相反，水體以及地下土壤的溫度明顯低于環(huán)境的溫度，可以確保地源熱泵機組一直處于較為穩(wěn)定的現(xiàn)狀下，大大提升其性能系數(shù)和運行能效比。

3.5地源熱泵空調系統(tǒng)的環(huán)保性

地源熱泵空調系統(tǒng)技術之所以能夠實現(xiàn)環(huán)保，它的依據(jù)主要體現(xiàn)在以下幾個方面上：首先，地源熱泵的利用資源是太陽能，一種在地表中可再生、潔凈的新能源。使用這種能源的優(yōu)勢，一是，不會因制熱時燃燒燃料造成污染物的大量產生對環(huán)境造成污染；二是，不必利用冷卻塔進行制冷，即不用擔心使用冷卻塔造成的噪聲污染，也不用擔心污染地下土質和消耗水資源，并且還可以對建筑物的外觀有明顯的改善。

4　結論

總之，地源熱泵空調系統(tǒng)在我國是一項新型的技術，需要相關專業(yè)技術人員的共同合作,做好勘測、設計、施工、調試等各方各面的具體工作，才能使系統(tǒng)達到節(jié)能、環(huán)保和有效的利用，以使地源熱泵這項利國利民的可再生能源利用技術得到健康有序的發(fā)展。

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[3]雷海燕譯.日本應用地源熱泵的可行性研究[J].地熱能,2003(01).

[4]徐偉.地源熱泵工程技術指南[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2001.

路敦鵬（1986—），男，山東汶上人，2008年畢業(yè)于山東建筑大學地理信息系統(tǒng)工程專業(yè)，本科，助理工程師。