地源熱泵供熱制冷節(jié)能環(huán)保系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的研究

王琳+徐欣欣

摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，人們生活質(zhì)量也在不斷改善，地源熱泵技術(shù)也被應(yīng)用到了人們的生活中，因?yàn)槠洳粌H具有供熱和制冷的功能，同時(shí)還具有環(huán)保性和節(jié)能性等優(yōu)點(diǎn)，并能夠很好地滿足人們對高質(zhì)量生活的需求，目前已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到各領(lǐng)域中去，具有良好的發(fā)展前景。基于此，本文通過對地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行分析，并相應(yīng)地探究地源熱泵供熱制冷節(jié)能環(huán)保系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)具體的應(yīng)用情況和效益。

關(guān)鍵詞：地源熱泵；供熱制冷；節(jié)能環(huán)保系統(tǒng)；應(yīng)用技術(shù)

中圖分類號：TK11 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)相對較為復(fù)雜，主要就是將換熱器裝置淺埋在地下，使水能夠在封閉狀態(tài)下的換熱管道中進(jìn)行循環(huán)流動，確保它能和淺層土壤實(shí)現(xiàn)冷熱交替。當(dāng)夏天季節(jié)氣溫高時(shí)，地源熱泵系統(tǒng)能夠?qū)⒔ㄖ挟a(chǎn)生的熱量傳輸?shù)降叵拢瑢?shí)現(xiàn)對室內(nèi)的降溫和制冷，同時(shí)傳輸?shù)降叵碌臒崃縿t是被存儲起來。當(dāng)?shù)搅硕旌涮鞖鈺r(shí)，地源熱泵同樣會將存儲的熱量傳輸?shù)绞覂?nèi)，提升室內(nèi)的溫度，同時(shí)再將冬天建筑中的冷氣存儲起來，方便夏天制冷使用，通過這樣的冷熱能量的轉(zhuǎn)換，不僅滿足了人們的生活需求，同時(shí)還具有環(huán)保節(jié)能作用。

一、地源熱泵系統(tǒng)分析

（一）基本概述

隨著環(huán)境問題和能源危機(jī)的日益嚴(yán)重，地源熱泵系統(tǒng)作為一項(xiàng)新型的熱泵技術(shù)被研發(fā)出來，并且受到了社會各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。該系統(tǒng)主要是通過熱泵設(shè)備從淺層地下的水和土壤中吸收相應(yīng)的冷量和熱量，然后再運(yùn)用熱泵系統(tǒng)將這些冷量和熱量進(jìn)行循環(huán)交替，冬季為室內(nèi)用戶提供熱量，夏季為室內(nèi)用戶提供冷量，保證室內(nèi)溫度能夠符合人們的需求。地源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)用，只需要消耗少量的電能等能源，就可以得到高于輸入能量數(shù)千倍的冷能和熱能，是一種新型的節(jié)能環(huán)保系統(tǒng)，具有非常顯著的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益以及社會效益，發(fā)展前景良好。

（二）技術(shù)特點(diǎn)

（1）可再生能源：地源熱泵主要就是從淺層地面中獲取冷源和熱源，從而將這兩種能量進(jìn)行循環(huán)轉(zhuǎn)換的一種供熱制冷系統(tǒng)。其中淺層地面能源主要就是地表淺層吸收大量的地?zé)崮芎吞柲埽瑥亩N(yùn)藏?zé)崮堋Ｔ谶@里我們可以將地表淺層看作為一個(gè)集熱器，能夠收集大約50%的太陽能，是人們每年能量使用量的500倍。而且該系統(tǒng)還不會受到資源和地形的限制，能夠大范圍地吸取能源資源。地源熱泵系統(tǒng)能夠?qū)\層地表的可再生能源無限地開發(fā)和利用，為人類生活和生產(chǎn)活動提供更多的可再生清潔能源。

（2）節(jié)能技術(shù)：從相關(guān)資料分析中可以發(fā)現(xiàn)，地能資源中的溫度具有穩(wěn)定性特點(diǎn)，在夏季時(shí)比室內(nèi)溫度低，在冬季時(shí)比室內(nèi)溫度高，是一個(gè)非常好的空調(diào)冷源和熱源。正因?yàn)槿绱耍卦礋岜貌啪哂休^高的運(yùn)行效率，與傳統(tǒng)空調(diào)相比要高出50%。而且運(yùn)行費(fèi)用也降低了50%左右，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，地能溫度所具有的穩(wěn)定性，能夠讓地源熱泵設(shè)備運(yùn)行更加可靠和安全。

二、地源熱泵系統(tǒng)的具體應(yīng)用分析

（一）應(yīng)用類型

首先，地下水的直接利用。該系統(tǒng)不僅占地面積相對較小，而且非常經(jīng)濟(jì)實(shí)用，可以在不用對水資源造成任何破壞的情況下，充分吸取內(nèi)部能量，在地下水中進(jìn)行能量的直接轉(zhuǎn)換。其次，地下埋管。該系統(tǒng)主要分為水平式埋管和豎直式埋管。其中水平式埋管具有安裝費(fèi)用少，適合大范圍推廣等優(yōu)點(diǎn)，但是其占地面積廣、電能消耗大，而且很容易受到地表溫度變化的影響。而豎直式埋管則具有占地少、電能消耗少等優(yōu)點(diǎn)，但是也存在鉆井費(fèi)用高的缺點(diǎn)。最后，地表水的利用。該系統(tǒng)主要就是對湖、江、河等多種水資源進(jìn)行充分利用，不僅投資成本較少，能耗低、運(yùn)行費(fèi)用少，而且具有可靠性較高的運(yùn)行特點(diǎn)。但是，盤管設(shè)備主要安置在淺水中，很容易遭到損壞，而且水面溫度的變化，也會影響機(jī)組的運(yùn)行效果。

（二）適用范圍

地源熱泵能夠結(jié)合天氣和土壤等實(shí)際情況，利用土壤換熱器、控制系統(tǒng)以及熱泵機(jī)組等共同構(gòu)成集采暖、供熱和制冷為一體的空調(diào)系統(tǒng)。同時(shí)，該系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)冷熱聯(lián)供，在供冷季節(jié)空調(diào)系統(tǒng)能效可以達(dá)到1∶7；取代電熱鍋爐進(jìn)行制熱水，可以節(jié)省70%的能源費(fèi)用；取代燃油鍋爐進(jìn)行制熱水，能夠節(jié)約60%的能源費(fèi)用。而相對于常用的電鍋爐來說，能夠節(jié)約30%的能源費(fèi)用。地源熱泵系統(tǒng)非常適用于室外氣溫在-10℃以上的居民小區(qū)、度假村、軍隊(duì)、學(xué)校、醫(yī)院、辦公大樓以及賓館等場所的冷暖空調(diào)。同時(shí)，在溫控養(yǎng)殖、低溫烘干以及種植業(yè)中也有廣泛應(yīng)用。

（三）具體應(yīng)用情況

近幾年來，地源熱泵供熱制冷節(jié)能環(huán)保系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)受到國內(nèi)外的廣泛開發(fā)、應(yīng)用和推廣，其技術(shù)逐漸發(fā)展成熟，效果顯著。目前，地源熱泵供熱制冷節(jié)能環(huán)保系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)在我國應(yīng)用了十多年，不管是普及程度還是普及效果都非常明顯。從相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料中發(fā)現(xiàn)，我國在5000m2左右的建筑中，已經(jīng)建立起的地源熱泵系統(tǒng)超過了3000多項(xiàng)。例如，我國黃臺大酒店、山東大學(xué)的學(xué)生公寓等對這種技術(shù)的應(yīng)用，在取得良好效果的同時(shí)，還節(jié)約了大約30%的電費(fèi)，經(jīng)濟(jì)效果較為明顯。

三、地源熱泵系統(tǒng)的效益和發(fā)展前景

（一）效益分析

相對于電加熱產(chǎn)熱水來說，地源熱泵的使用可以讓每萬人節(jié)省300萬度以上的電能，根據(jù)某地區(qū)的電能使用的平均價(jià)格，大約能夠節(jié)省200萬元。通常只需要投入一次就能夠獲得幾十年的收益，而且每個(gè)用戶只需要投入與中等價(jià)格熱水器相同的價(jià)格，每年就能夠節(jié)省30%的電能，減少用電費(fèi)用，既經(jīng)濟(jì)又實(shí)惠。同時(shí)，由于地源熱泵系統(tǒng)取代了燃煤鍋爐和電鍋爐供熱、制熱水，因此，在很大程度上減少了污染物的排放，有利于保護(hù)環(huán)境，具有明顯的生態(tài)效應(yīng)。此外，運(yùn)用這種系統(tǒng)，能夠?qū)\層地表能源進(jìn)行充分利用，可以增強(qiáng)換熱效率、降低能耗等，具有明顯的節(jié)能效果。

（二）發(fā)展前景

隨著環(huán)境問題和能源危機(jī)的不斷加劇，環(huán)境、能源的可持續(xù)發(fā)展受到了世界各國的廣泛關(guān)注，以往燃煤模式的能源結(jié)構(gòu)不僅耗能較大，而且產(chǎn)生的污染問題極為嚴(yán)重，已經(jīng)無法滿足當(dāng)代節(jié)能環(huán)保的發(fā)展需求。所以，要想獲得經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的可持續(xù)健康發(fā)展，我們必須要加大對可再生能源的開發(fā)和利用，不僅要提升節(jié)能意識，還要采取相應(yīng)的實(shí)踐和手段，強(qiáng)化節(jié)能力度，因此，既能在夏季制冷，又可以在冬季供暖的地源熱泵是非常好的選擇。而且，經(jīng)過多年的研究和應(yīng)用實(shí)踐，地源熱泵技術(shù)發(fā)展已經(jīng)較為成熟，其環(huán)保、高效以及節(jié)能效果非常明顯，其所具有的清潔性、舒適性、穩(wěn)定性以及安全性等優(yōu)點(diǎn)，深受廣大用戶的青睞，發(fā)展前景極為廣闊。

結(jié)論

總而言之，地源熱泵系統(tǒng)作為一種能夠充分運(yùn)用可再生資源的新技術(shù)，其通過對淺層地表資源的充分吸取和轉(zhuǎn)換，具有制冷和供熱的雙重功能，在滿足人們對室內(nèi)溫度需求的同時(shí)，還能發(fā)揮出良好的節(jié)能、環(huán)保功能，其效益非常顯著。因此，我們應(yīng)該正確認(rèn)識該系統(tǒng)的特點(diǎn)，了解系統(tǒng)運(yùn)用所具有的發(fā)展前景，從而在我國范圍內(nèi)大力推廣這種地源熱泵系統(tǒng)，降低能源的消耗，加大環(huán)境保護(hù)力度，實(shí)現(xiàn)社會的可持續(xù)健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]臧占曉，夏國彬，李永明.淺析地源熱泵供熱制冷節(jié)能環(huán)保系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2012（4）：268-269.

[2]張岑.太陽能—空氣雙熱源復(fù)合熱泵供熱特性模擬研究[D].中原工學(xué)院，2010.

[3]董禮寧.大連市水源熱泵供熱技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究[D].大連理工大學(xué)，2012.

[4]王艷.“夏熱冬暖地區(qū)地源熱泵供熱制冷節(jié)能系統(tǒng)適應(yīng)性研究與規(guī)模化應(yīng)用”項(xiàng)目成果評價(jià)會[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2016（4）：84.

[5]劉存玉.多功能變工況熱泵系統(tǒng)分析及其在梧桐莊礦的應(yīng)用研究[D].中國礦業(yè)大學(xué)（北京），2013.

[6]胡剛.太陽能熱泵供熱技術(shù)在別墅采暖中的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2016.