試論地源熱泵供暖空調技術

孫連華（中油遼河工程有限公司 熱力工程所，遼寧　盤錦　124010）

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試論地源熱泵供暖空調技術

孫連華
（中油遼河工程有限公司 熱力工程所，遼寧盤錦124010）

摘要：本文首先詳細的分析了地源熱泵供暖空調系統的技術原理和主要構成，同時明確了地源熱泵供暖空調技術的主要優勢，并比較和分析了其經濟性能，從而促進地源熱泵供暖空調技術的快速發展，并實現這一技術在我國的廣泛應用。關鍵詞：地源熱泵；供暖空調；技術應用

地源熱泵供暖空調是一類非常節能并且高效的空調系統，其主要利用的是如地表水、地下水和土壤等地下淺層的地熱資源。地源熱泵供暖空調系統會先輸入少量的高品位能源，低溫位熱能慢慢轉向到高溫位熱能，這樣當冬季來臨時，系統就可以向建筑物供暖了。當地源熱泵系統每消耗1kW左右的能量時，用戶便可以獲得3kW作用的能量，在此過程中也不會產生廢氣、廢水和廢渣等廢物，其是一種具有廣闊應用前景的綠色能源。

1 地源熱泵供暖空調的簡述

1.1 地源熱泵系統的主要構成。地源熱泵空調系統都是由室內末端空調系統、地能換熱系統和熱泵機組這三部分構成的，室內末端空調系統和熱泵機組與普通的熱泵類似，它們都是地面系統；系統的最關鍵部分是地能換熱系統，它是一類地下系統。熱泵系統通常是由四部分構成的，即四通閥、冷凝器、蒸發器和壓縮機，供暖是通過制冷劑的循環作用來實現的。地源熱交換系統是由兩個埋藏在地下的部分組成的，及熱交換機和管路，其與鍋爐的作用類似；末端空調系統也是由兩部分組成的，分別為低溫地板采暖系統和分機盤管系統。

1.2 地源熱泵系統的分類。由于地源換熱系統的差異性，我們可以將地源熱泵系統分為以土壤為地源的土壤源熱泵系統、以地下水位地源的地下水源熱泵系統和以地表水為地源的地表水源熱泵系統三大類，而我們在選擇相應的系統方案時，應有專人先去深入的了解當地的水文地質條件，并且還要對比分析各個方面的因素，如建筑物的土地面積、建筑物的規模和高度、機房的面積、冷熱負荷以及各地的規劃要求等，并盡可能的降低系統的運行成本，力求以最低的成本來實現系統運行效率的最大化。

2 地源熱泵的技術原理

在系統對建筑物進行能量釋放或是供暖時，其主要是先提出去地源熱泵中的熱能，并將夏季富余的熱能儲存在地層之中，這樣冬季來臨時就可以使用這部分熱能了。而為了在夏季很好的使用冷能，就也可以將冬季富余的冷能儲存在地層中，地層的溫度通常都是要保持不變的，那么環境與建筑物之間就可以進行能量交換了，地源熱泵空調系統就可以對建筑物進行供暖了。空調進行制冷工作時，機組中的壓縮機會先對冷媒做工，而所形成的氣體會不斷的轉化成為液體，在此循環的過程中，蒸發器會將自身所產生的能量傳遞給冷媒，冷凝器的作用則是吸收掉水路循環傳遞給冷媒的能量，這樣能量就從水路循環中轉化到土壤中或是地下水中了。借助于風機盤管將室內的熱量不斷的轉移到地下，這也就是對房間進行供冷的過程。空調進行制熱工作時，機組中的壓縮機先對冷媒進行做工，流動閥的方向隨之被改變，而此時土壤或是地下水中的能量會被地下水路循環吸收去，冷凝器同樣將能量傳遞給冷媒，在此循環的過程中就實現了冷凝的作用，這樣地下的能量就被不斷的轉移到室內了，從而以超過35℃的熱風實現空調供暖。地源熱泵系統通過的也是冷凝器和蒸發器延伸到地下，從而與土壤或是地下水進行能量交換，系統借助于地能來實現對建筑的功能和制冷，具有節能和環保的雙重功效。

3 地源熱泵供暖空調技術的主要優勢

3.1 充分的利用了可再生能源。與太陽能集熱器的作用類似，地層淺表也能夠將大量的太陽能收集起來，其總數大約是人類每年利用的能量的2倍左右，并且太陽能是可以被無限循環使用的，資源以及地域等因素也不會對其產生過程造成影響，可見，其是一種真正的可再生清潔能源。同時，氣候也不會影響到地能的產生，其與深層的地熱相比，最大的優勢就是地址結構和資源的限制不會對其產生影響，冬天使用這一供暖空調系統時，系統是可以自動的儲存冷能的，被儲存的冷能可以在夏季繼續使用，節約了資源，并且降低了成本。

3.2 節能高效。在普通的熱泵系統中，外界的天氣條件是一定會影響到機組的正常運行的。普通的熱泵系統在冬季運行時，主機的供熱量存在著不足的情況，那么就會降低其運行效率，就無法保證冬季時的供暖效果。在應用了地源熱泵空調系統后，地能可以實現其與外界的換能過程，不會產生結霜的問題，并且溫度就有較強的恒定性，因此，地源熱泵系統的運行可以節約40%左右的成本，并且運行效率也要高出40%。由于地能的恒溫特點，熱泵機組的運行也更加的安全和穩定了，充分的保證了系統運行的經濟性和高效性。

3.3 不會產生污染物。在土壤源熱泵供暖空調系統的運行過程中，其是非常綠色環保并且沒有污染的，無論是在冬季進行供暖還是在夏季進行供冷，其都是不會排放出任何污染物的，不會對建筑物產生負面影響，同時也不會向大氣環境中排放污染物。其他類型的供暖空調系統是會產生水蒸汽或是熱氣的，而地源熱泵供暖空調技術則不會對環境造成類似的污染。

4 源熱泵供暖空調技術的經濟性能

地源熱泵系統能夠真正的實現空調的制冷和供熱功能，同時其也能給市民提供充足的熱水，以達到一機多用的效果。一套地源熱泵供暖空調系統可以有效的替代原有的鍋爐和制冷機這兩套裝置，并且省去了冷卻塔和鍋爐房這兩個場所，既節約了建筑的空間，同時也提高了建筑物的美觀程度。另外，地源熱泵供暖空調技術的另一大特點就是能夠大大的提升一次能源的利用效率，其要高于傳統空調運行的50%左右。而由于地源溫度是具有一定的恒定性的，那么就會提升熱泵機組運行的可靠性和安全性，降低了維護系統的成本，與制冷機和鍋爐系統相比，其運行的成本得到了明顯降低，是一種非常高效并且經濟的綠色技術。地源熱泵供暖空調系統的經濟性能與很多方面的因素都是密切相關的，如不同的區域、價格、地質條件以及能源結構等，這些因素的差異都會直接的影響其經濟性。我們對國外的一些經典案例也進行相關研究，地下耦合熱泵系統的地下埋管費用很高，而其運行費用通常都是很低的，那么在4～7年的時間內就可以收回多出的投資成本了，與傳統的空調系統相比，地源熱泵供暖空調系統的平均服務費用也是較低的，具有非常良好的應用價值。

結語

地源熱泵供暖空調技術通過儲熱和儲能等作用，其能夠更加充分的利用淺層地表，具有非常良好的環保和節能效果。作為21世紀的一種最有效的空調技術，地源熱泵供暖空調技術具有廣闊的發展前景和應用價值。

參考文獻

[1]馬道春.地源熱泵供暖空調的經濟性探討[J].低碳世界，2015.

中圖分類號：TB657

文獻標識碼：A