建筑節能與地源熱泵技術

中國能源建設集團廣東省電力設計研究院有限公司 510663

摘要：近年來，隨著我國城市化進程的不斷加快，推動了建筑業的發展，各類建筑工程與日俱增，雖然建筑的增多在一定程度上促進了城市發展，也緩解了居住壓力，但是建筑的能耗問題卻越來越嚴重，這不得不引起社會足夠的重視。現階段，我國的建筑能耗已經躍居社會能耗的榜首，相關調查統計數據結果顯示，在建筑全壽命周期內消耗掉的總資源約占世界資源消耗總量的50%左右，由此可見，建筑節能已經勢在必行。借此，本文就建筑節能與熱泵技術進行淺談。

關鍵詞：建筑節能；地源熱泵；技術

一、熱泵技術概述 所謂的熱泵具體是指一種使能量由低溫介質流向高溫介質的裝置，它是熱能開發與利用的主要工具之一。而熱泵技術則是指以熱泵基本工作原理為依托，對空氣、土壤、水等介質中的熱能進行提取，向建筑進行供熱或是制冷的技術。在不斷的應用中發現，熱泵技術能夠代替傳統空調和鍋爐的冷熱源，按照熱的來源途徑，可將熱泵分為以下幾種系統：空氣源熱泵系統、水源熱泵系統、地源熱泵系統以及太陽能熱泵系統等。其中空氣源和水源熱泵在應用的過程中會受到自然條件的限制，若是外界的溫度較低，則會導致熱泵的效率降低，以北方城市為例，其冬季氣溫過低時，會造成空氣源和水源熱泵無法正常運行。太陽能雖然是一種清潔可再生能源，但太陽能熱泵卻需要利用集熱器對空氣進行加熱，其在實際應用中也存在一定的局限性。目前，國內最常用的是地源熱泵，它是利用地下淺層的地能，如地下水、地表水和土壤等，通過少量電能的輸入，促使低溫位能向高溫位能轉移，進而實現供熱與制冷的節能空調系統。

二、地源熱泵技術的基本原理和特點分析 1.地源熱泵的原理 地能最為顯著的特點之一是溫度比較穩定，地源熱泵正是利用地能的這一特點，在夏季時將地能作為建筑空調系統的冷源，即將室內的熱能釋放到低于環境溫度的地源當中；在冬季時，將地能作為地泵供暖的熱源，即將高于環境溫度的地能中提取出熱源供給室內采暖。相關研究結果顯示，常規的地源熱泵消耗1kW的熱量，住戶能夠獲得約4kW的熱量或是冷量，其節能效果非常顯著，并且地源熱泵系統在實際運行中，基本不會產生出對人體和環境有害的物質，符合環保要求。

2.地源熱泵技術的特點 大體上可將地源熱泵技術的特點歸納為以下幾個方面：（1）地源熱泵技術主要是以地表淺層的地能作為熱源或是冷源進行能量轉換，可將地能視作為一個太陽能集熱器，其中蘊藏著無窮無盡的可再生能源，由此可見，地源熱泵技術具有非常明顯的資源可再生利用性。（2）地源熱泵系統前期建設的投資成本較少，運維費用相對較低，與傳統的空調系統相比，一次性投資費用能夠節省18-26%左右，年運維費用可節省40%左右，經濟效益非常明顯。

（3）地源熱泵系統的占地面積較小，能夠節省大量的空間，同時，也可將機房設置在地下室內。

（4）由于地源熱泵系統主要是對地表淺層的地能進行利用，在整個過程中，既不需要燃燒，也不會產生出廢棄物，對周邊環境不會造成任何污染，清潔環保。（5）地源熱泵系統的自動化程度較高，機組內部、機組、系統均可以實現自動化控制，并且能夠按照室外溫度變化和室溫要求對機組的啟停進行控制，不但達到了最佳的節能效果，而且還減輕了人員的勞動強度。

（6）能源利用效率高，由于地源熱泵系統可以實現一機多用，即可制冷又能供暖，在制冷的過程中所產生的余熱還能夠為生產、生活提供熱水。三、地源熱泵技術與建筑節能 所謂的建筑節能具體是指從建筑規劃設計、施工建設到使用的過程中，應用新型的節能材料、技術工藝，提高建筑的保溫隔熱性能，使建筑中的用能系統達到最優化設計，同時對可再生能源進行充分利用，最大程度地降低建筑能耗，達到節約能源和資源的目的。建筑節能本身屬于一個系統工程，為了達到節能的目標，需要應用新型的節能技術，地源熱泵技術除了具有明顯的應用優勢之外，該項技術也比較先進、成熟，能夠達到建筑節能的要求，故此可在建筑中進行推廣使用。

1.利用地源熱泵技術保障建筑節能發展 相關部門的調查統計結果顯示，在國內建筑中，大約90%以上的建筑未達國家的節能標準要求，新建的建筑工程和商業建筑也有80%左右未達到節能標準要求。若是以單位建筑面積對能耗進行計算，發達國家的建筑能耗僅為我國的35-50%左右。建筑能耗居高不下，不僅造成了大量的能源浪費，而且還給自然生態環境帶來了嚴重的污染。我國北方的大部分城市在冬季采暖時，都是以煤作為主要能源，這與日前經常出現的霧霾天氣有著非常密切的關系。從目前清潔能源在建筑中的整體利用情況上看，太陽能、風能的應用范圍較窄，而地源熱泵技術則不同。國內絕大部分地區的建筑對冷熱量均有需求，同時淺層地能十分豐富，這為地源熱泵技術的應用提供了充足的條件。由此可見，地源熱泵技術將成為我國建筑節能的重要保障，其在不久的將來勢必會成為建筑節能的主流趨勢。

2.地源熱泵技術是建筑節能的重要技術措施 地源熱泵系統除了能夠為建筑供熱和制冷之外，還能提供生活熱水，降低了用戶使用熱水時的能耗，同時系統還能實現一機多用，一套系統能夠代替以往制冷和供熱兩套系統，大幅度節省了建筑空間、投資建設和運維費用，在節能降耗的同時，經濟效益也非常顯著。不僅如此，地源熱泵系統還能有效提高能源的利用效率，與傳統空調系統相比，其運行效率也要高出將近50%左右，并且地源的溫度恒定，機組的運行也更加穩定、可靠。雖然地源熱泵系統的前期建設成本要比空調系統高一些，但綜合來看，其不僅節能，而且運行可靠，所以，在建筑工程中可將地源熱泵技術作為主要的節能技術措施。

3.地源熱泵技術能降低建筑對環境的污染 綠色環保是建筑節能的重要指標之一，為了達到這一要求，在建筑中必須積極采用新技術和新工藝，將建筑建成“綠色工程”。地源熱泵技術具備“零污染”的特點，不需要燃煤、燃氣、燃油等鍋爐系統，能夠避免廢水、廢氣、廢渣對環境造成污染，取得顯著的環境效益。地源熱泵是一種可再生的能源技術，將其推廣應用到建筑工程中，不僅有利于降低建筑能耗，而且還有利于優化我國能源結構。

四、結束語 總而言之，在全球能源緊缺的背景下，節能降耗己經成為必然趨勢。由于我國的建筑能耗相對較高，所以必須從建筑節能方面入手，積極采用先進的技術措施，來降低建筑能耗，實現節能的目標。地源熱泵技術在建筑節能方面具有一定的優勢，故此可將之合理應用到建筑工程當中，這不但能夠使建筑的整體能耗大幅度下降，而且還能提高經濟效益，對于促進我國建筑業的持續、穩定發展具有非常重要的現實意義。在未來一段時期，應當重點加大對熱泵技術的研究力度，除對現有的技術進行不斷改進和完善之外，還應開發一些新的技術，使其能夠更好地為建筑節能服務。

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