淺析地源熱泵節能環保如何在建筑施工中應用

桑明超 任炎光

【摘要】地源熱泵是利用水與地能（地下水、土壤或地表水）進行冷熱交換來作為水源熱泵的冷熱源，冬季把地能中的熱量“取”出來，供給室內采暖，此時地能為“熱源”；夏季把室內熱量取出來，釋放到地下水、土壤或地表水中，此時地能為“冷源”。具有高效節能、經濟環保、安全可靠、可自動運行等優點。

【關鍵詞】地源熱泵；冷熱源；能量利用系數

中圖分類號：IU98

文獻標識碼：A

文章編號：1006-0278（2015）04-085-01

一、地源熱泵的概念

地源熱泵是一種利用地下淺層地熱資源（也稱地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供熱又可制冷的高效節能空調系統。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源（如電能），實現低溫位熱能向高溫位轉移。地能分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調的冷源，即在冬季，把地能中的熱量“取”出來，提高溫度后，供給室內采暖；夏季，把室內的熱量取出來，釋放到地能中去。熱泵機組的能量流動是利用其所消耗的能量（如電能）將吸取的全部熱能（即電能+吸收的熱能）一起排輸至高溫熱源。而其所耗能量的作用是使制冷劑氟里昂壓縮至高溫高壓狀態，從而達到吸收低溫熱源中熱能的作用。

二、地源熱泵工作原理

（一）制冷原理

在制冷狀態下，地源熱泵機組內的壓縮機對冷媒做功，使其進行汽一液轉化的循環。通過冷媒/空氣熱交換器內冷媒的蒸發將室內空氣循環所攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環的同時再通過冷媒/水熱交換器內冷媒的冷凝，由水路循環將冷媒所攜帶的熱量吸收，最終由水路循環轉移至地下水或土壤里。在室內熱量不斷轉移至地下的過程中，通過冷媒一空氣熱交換器，以13℃以下的冷風的形式為房供冷。

（二）制熱原理

在制熱狀態下，地源熱泵機組內的壓縮機對冷媒做功，并通過四通閥將冷媒流動方向換向。由地下的水路循環吸收地下水或土壤里的熱量，通過冷媒/水熱交換器內冷媒的蒸發，將水路循環中的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環的同時再通過冷媒/空氣熱交換器內冷媒的冷凝，由空氣循環將冷媒所攜帶的熱量吸收。在地下的熱量不斷轉移至室內的過程中，以35℃以上熱風的形式向室內供暖。

三、地源熱泵的節能環保

（一）主要用途

地源熱泵系統的能量來源于自然能源。它不向外界排放任何廢氣、廢水、廢渣、是一種理想的“綠色空調”。被認為是目前可使用的對環境最友好和最有效的供熱、供冷系統。該系統無論嚴寒地區或熱帶地區均可應用。可廣闊應用在辦公樓、賓館、學校、宿舍、醫院、飯店、商場、別墅、住宅等領域

（二）地源熱泵的優點

在中國，煤作為主要能源，煤炭在我國能源體系中占主導地位，長期以來，煤炭在我國能源生產結構、消費結構中一直占有絕對主導地位，盡管近年來，比例略有下降，但仍保持在65%以上，并再次呈現出上升的跡象。煤是各種能源中污染環境最嚴重的能源，只有減少城市地區煤的使用，城市大氣污染問題是才可能得到解決。現在各地都在采取措施控制燃煤的數量，選用電采暖、燃油或者燃氣采暖等措施，但都存在運行費用高、資源不足和排放CO2這些問題。受能源、特別是一次性能源與環保條件的限制，傳統的燃油、燃煤中央空調方式將逐步受到制約。從降低運行費用、節省能源、減少排放CO2排放量來看，地源熱泵技術是一個不錯的選擇。主要有以下幾點：

1.利用可再生能源。屬可再生能源利用技術，地源熱泵從常溫土壤或地表水（地下水）中吸熱或向其排熱，利用的是可再生的清潔能源，可持續使用。

2.自動運行。地源熱泵機組由于工況穩定，可以設計成簡單的系統，部件較少，機組運行可靠，維護費用用低，自動控制程度高，使用壽命長。

3.無環境污染。地源熱泵的污染物排放，與空氣源熱泵相比，相當于減少38%以上，與電供暖相比，相當于減少70%以上，真正的實現了節能減排。

4.維護費用低。在同等條件下，采用地源熱泵系統的建筑物能夠減少維護費用。地源熱泵非常耐用，它的機械運動部件要比常規系統少，所有的部件不是埋在地下便是安裝在室內，從而避免了室外的惡劣氣候，其地下部分可保證50年，地上部分可保證30年，因此地源熱泵是免維護空調，節省了維護費用，使用戶的投資在3年左右即可收回。地源熱泵的冷熱源溫度一年四季相對穩定，冬季比環境空氣溫度高，夏季比環境空氣溫度低，這種溫度特性使得地源熱泵比傳統空調系統運行效率要高40%，因此要節能和節省運行費用40%左右。另外，地能溫度較恒定的特性，使得熱泵機組運行更可靠、穩定，也保證了系統的高效性和經濟性。

此外，機組使用壽命長，均在15年以上；機組緊湊、節省空間；自動控制程度高，可無人值守。

5.使用壽命長。地源熱泵的地下埋管選用聚乙烯和聚丙烯塑料管，壽命可達50年，要比普通空調高35年使用壽命。地上部分可保證30年。

四、地源熱泵的發展

當前，中國地源熱泵產品生產廠家已經超過80家。《地源熱泵系統應用情況調查研究分析報告》顯示，地源熱泵這一新興技術受到廣泛關注，不同所有制形式企業都參與到其開發、應用之中，尤以中小項目居多，這說明地源熱泵發展潛力巨大。

可以說，地源熱泵在我國長江黃河流域等廣大對冷熱都有需求的地區，具有較高適用性，對南方部分只有夏季冷量需求而無冬季熱量需求地區也具有一定適用性，對于那些由于條件限制而不能用煤、電、燃氣進行采暖供冷地區更可說是最佳選擇。伴隨著地源熱泵技術逐漸推廣應用，政府補貼的逐步完善，產業化規模不斷加大，生產廠家和集成商逐漸增多，市場競爭逐漸加劇，地源熱泵系統的初投資還會進一步降低。

參考文獻：

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