地源熱泵空調及熱回收技術在節能建筑中的應用

邱立耕+楊宇

（1沈陽長天建設項目管理有限公司 遼寧 沈陽 110000； 2身份證號碼：220202198702273013 遼寧 沈陽 110000）

摘 要： 分析了地源熱泵節能及熱回收技術在節能建筑中的應用，介紹了地源熱泵及熱回收技術特有的高效、節能、環保的特性，展示了其在現在建筑中的良好發展前景。

關鍵詞： 地源熱泵；熱回收；地下換熱器；樁基埋管

1前言

隨著國民經濟的增長，城市建設的發展，人民生活水平的提高及房地產業的升溫，建筑能耗已占國民經濟總能耗的30%以上，給國家的能源供應帶來巨大的壓力，而在建筑能耗中占相當大比重的空調能耗已經成為建筑節能的關注問題，認真考慮空調節能問題、積極推廣使用高效、節能環保空調型式，是目前制冷空調行業十分關切的問題。

地源熱泵空調技術利用其獨特的熱泵技術，將地表淺層一年四季相對穩定的低品位的能源（地下水、地表水、土壤等）加以少量的電能提升至高品位的冷熱量，給建筑物供冷或供熱，既可以避免空氣源熱泵受環境溫度影響的缺陷，又不破壞室外環境，更有明顯的節能、環保效應。實際上是太陽能和地球本身的能源結合，是一種可能持續發展的可再生能源。目前受到暖通行業的廣泛關注，出臺的《再生能源法》也對該技術的應用作了大力的推廣。

2地源熱泵技術簡介

地源熱泵是從巖土體，地下水、地表水為低溫熱源，由地（水）源熱泵機組，地熱能采集系統，建筑物內系統組成的供熱空調系統，根據地熱能采集形式不同，分成以下三類系統：

（1）地下水地源熱泵系統：依靠水井抽取地下水參與循環（分開式或閉式）

（2）地表水地源熱泵系統：依靠可利用的江、河、湖泊等地表水，也可以利用城市污水參與循環

（3）土壤源地源熱泵系統：利用地下埋設的封閉循環管路通過介質（水或水加防凍液）在管路中循環，與土壤或巖體進行熱交換（分垂直和水平兩種埋管形式）。

3熱回收技術

通常空調機組的制冷劑冷凝依靠空氣或水冷卻，這部分熱量白白的浪費，還要消耗大量的電能。地（水）源熱泵系統則向土壤或地下水、地表水排熱，其實在許多需要熱能的場合（如衛生熱水）這部分能源就可以回收利用的，通過在系統中增加一套熱回收裝置，我們不但可以得到免費的部分熱量（可提供免費衛生熱水），同時可以降低風冷冷凝器或土壤熱交 換器的冷卻做功，減少系統向地下排熱，提高了系統的冷卻效果，同時提高了能效比，也減少了用于地下冷卻部分（埋管或抽水）的投資，具有一舉三得的應用。地源熱泵技術和熱回收技術在一起結合使用，真正使熱泵機組實現一機三用（冷、熱、熱水的功能）。

地下埋管式熱泵的地下換熱器埋設需要大量的占地面積，了節省埋管的占地面積和鉆孔投資，我們建議采用建筑物樁基埋管的形式，另外，在室外空地埋設鉆孔深達60m的埋管換熱井，來補充樁基埋管的換熱量不足，整介地下埋管匯總后至集分水器再連接到主機房，在埋地管道連接試壓后，采用專用配制的混合回填料將樁基及鉆孔填實保證換熱井與土壤之間密實，保證換熱效果。在地下換熱器的設計過程中，U型管內水的流速對換熱效果起著相當大的影響，為了保證系統的效果，一般建議流速在0.6 ～0. 8m/s之間。

節能、環保的水源熱泵技術，湖水熱泵的兩個重要的因素就是水溫和水質，根據我們的測試，一般3m以下的水深處水溫受氣溫影響較小，基本恒定。由于該處湖水較淺，直接取水時水源的清潔度和溫度場均難以保證，如果采用板換則可解決。但板換造價昂貴，增加初投資，且需要另一套水泵循環系統，增加運行費用，加之要經常清洗板換，管理維護量加大。所以本工程最后采用潛水盤管式的換熱器，利用PE管內封閉循環水和湖水進行熱交換，提供主機所需要的冷量和熱量，潛水盤管式湖水換熱器總長20000m，固定敷設在4m以下的湖水深處，同時為了防止冬季主機出口側水溫偏低而引起的冰堵，系統內充注l 5%的乙二醇溶液以達到防凍效果。整個能量采集系統充分考慮對流速、流量及湖水溫升對流等各方面因素，以獲取最佳的換熱效果。

總結：采用地源熱泵和熱回收技術在建筑中的節能效果是十分顯著的。和常規的供暖供冷系統相比，具有以下幾個顯著的特點：

（1）節能高效，一機三用，充分利用可再生地下能源，用IKW的電能可獲得SKW以上的冷量或4KW以上的熱量，并可利用產生的廢熱制造衛生熱水（夏季可免費獲得），因此和常規的供暖供冷系統相比，節能效果顯著。

（2）綠色環保，利用地下再生能源，沒有熱污染、噪音、視覺污染、也沒有有害氣體排放污染。

（3）靈活安全，可同時實現供冷供熱等不同功能要求，機房面積小，機組可靈活設置在任何地方，無鍋爐、冷卻塔等衛生及安全隱患。

（4）穩定可靠，維護簡單，不受外界高溫或嚴寒影響，運行穩定，系統簡單，使用壽命長，故障率小，操作簡單，維護費用小。

地源熱泵適合各類工程使用，比起常規的供暖供冷系統具有很大的優越性。

4結束語

隨著人們生活水平的提高和中國經濟的高速增長，節能、環保和健康的生活方式己越來越為社會所關注。節能技術可靠性和經濟合理性都是可實施的，具有較大的經濟價值和社會效益。只要有縝密的設計和完善的施工，是一定能達到理想的節能效果的。