試論地源熱泵供暖空調技術

付舸洋 李 程

沈陽惠天熱電股份有限公司

試論地源熱泵供暖空調技術

付舸洋 李 程

沈陽惠天熱電股份有限公司

近些年來，著社會經濟水平不斷提升，環境惡化速度加快，人們逐漸認識到環保、節能減排主要性。在我國供暖地區，尤其是北方地區，暖通空調作為人們生活必需品，人們過冬的重要生活保障。然而，傳統暖通空調消耗大、運行成本高，顯增加了居民生活經濟壓力。隨著地源熱泵技術的產生，暖通空調廣泛運用，得暖通工程得到有效發展。本文主要分析地源熱泵技術在暖通空調中的應用。

地源熱泵；供暖；空調技術

地源熱泵是一種利用地下淺層地熱資源(也稱地能，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環保型空調系統。地源熱泵通過輸入少量的電能，可實現低溫熱源向高溫熱源的轉移。在冬季，地能中的熱量“取”出來，經熱泵機組提高溫度后，給室內用戶取暖；在夏季，室內的熱量取出來，放到地層中去。

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，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，是一類地下系統。熱泵系統通常是由四部分構成的，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，熱交換機和管路，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

根據地能換熱系統的區別，地源熱泵主要分為三類，即以土壤為地源的土壤源熱泵、以地表水為地源的地表水源熱泵系統和以地下水為地源的地下水源熱泵系統。在選擇系統方案時，應首先對當地的水文地質情況進行全面地調查，其次對建筑物的土地面積、冷熱負荷、建筑高度與規模以及機房面積等因素進行對比分析，同時考慮系統造價問題，以最優成本實現地源熱泵供暖空調的效率最大化。

1.3 地源熱泵的技術原理

在自然環境中，水從高處往低處流動，熱量由高溫處向低溫處傳遞。熱泵制冷機即是通過作功使熱量從溫度低的介質流向溫度高的介質的裝置。熱泵的工作原理是由電能驅動壓縮機，使工質循環流動，反復發生物理相變，分別在蒸發器中汽化吸熱，在冷凝器中液化放熱，使熱量不斷得到交換傳遞，并通過閥門切換使機組實現制熱或制冷的功能。在制冷模式時，高溫高壓的制冷劑氣體從壓縮機出來后進入制冷劑的冷凝器，向水中排放熱量而冷卻成高壓液體，并使水溫升高。到膨脹閥節流膨脹成低壓液體，進入蒸發器蒸發成低壓蒸汽，同時吸收蒸發吸熱水或空氣的熱量。低壓制冷劑蒸汽又進入壓縮機壓縮成高壓氣體，如此循環往復。水或空氣的溫度被蒸發器降低，用來冷卻環境。在供熱模式時，高溫高壓的制冷劑氣體從壓縮機出來后進入制冷劑的冷凝器，向水中排放熱量而冷卻成高壓液體。到膨脹閥節流膨脹成低壓液體，進入蒸發器蒸發成低壓蒸汽，同時吸收蒸發吸熱水或空氣的熱量將水冷卻。低壓制冷劑蒸汽又進入壓縮機壓縮成高壓氣體，如此循環不止。水或空氣的溫度被冷凝器升高，用來給環境供熱。

2、地源熱泵技術的優點

2.1 管理方便，占地面積小

地源熱泵供暖空調技術不用冷卻塔，沒有鍋爐房和另外的室外設施，不用煤場和渣場所以省去了很多占地面積，節省的空間，附加的經濟效益更大，而且使工程的外部形象得到的改善和提升。因為地源熱泵的高質量，減少的維修費用不用專門的人員去看守，節省了人力成本而且其獨立計費，分戶計量的方式，便于業方對系統的管控。

2.2 節能，環保，污染少

地源熱泵供暖系統不用鍋爐，不排放燃燒物，降低了二氧化碳等溫室氣體的的排放量，減少了污染，保護了環境。在夏季的時候，把熱量轉移到地下來制冷，沒有把溫室氣體排放到空氣中，降低的溫室效應和熱島效應，使全球環境朝著可持續方向發展。

2.3 運用安全，靈活

地源熱泵空調供暖空調技術運用時非常靈活，熱泵機組設施可以安置到任何地方，便于節約空間，所以可用在新建工程，改建或者擴建工程項目。地源熱泵系統不用煤氣，沒有儲油罐，安全，衛生。

2.4 運行成本低

基于高效節能的特征所以地源熱泵供暖空調技術的運行成本低，安全可靠，維修費用低，使用期限長，對比傳統的空調來說，其成本費用大大降低。而且地源熱泵是自動化的設備，不用有專門的人員的看守、操控。調查發現，相對于傳統的空調系統地源熱泵的成本費只需要他的一半。

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，層淺表也能夠將大量的太陽能收集起來，總數大約是人類每年利用的能量的2倍左右，而且太陽能是可以被無限循環使用的，地源以及地域等因素也不會對其產生過程造成影響，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，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，儲存的冷能可以在夏季繼續使用，節約了資源，且降低了成本。

3.2 節能高

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，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，能可以實現其與外界的換能過程，會產生結霜的問題，而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，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，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，都是不會排放出任何污染物的，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汽或是熱氣的，地源熱泵供暖空調技術則不會對環境造成類似的污染。

結束語：

地源熱泵供暖空調技術通過儲熱和儲能等作用，能夠更加充分的利用淺層地表，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。

[1]孫連華.試論地源熱泵供暖空調技術[J].中國新技術新產品，2016，(01)：88.

[2]馮學坤.地源熱泵供暖空調技術探析[J].電子制作，2014，(05)：259