地源熱泵技術應用問題研究

陳晨

摘 要：加強對地源熱泵技術在供熱制冷節能環保系統的應用，具有良好的實踐效果，在節約能源、保護環境、提升經濟效益等方面發揮著至關重要的作用。因此，在后期的供熱制冷節能環保系統中，須高度重視地源熱泵技術關鍵環節及其重點方面的應用，同時還要采取科學的實施措施和方法。

關鍵詞：地源熱泵；供熱制冷；節能環保

一、運行原理

地源熱泵系統的工作原理是利用淺層地熱能進行供冷和供熱，通過熱泵把地下的冷量或者熱量傳輸至建筑物中，夏季儲藏建筑物所釋放的熱量，從而冬季為建筑物提供需要的熱量。根據淺層熱源的類型，可以將地源熱泵系統分為兩種形

式，即地下水源熱泵系統和土壤源熱泵系統。對于地下水熱源泵系統，該系統的運行原理是以地下水作為冷、熱介質，通過輸入少量的高位能源后，實現低位熱能和高味熱源之間的轉換。地下水源熱泵系統通常選擇深度介于100m-150m 之間的水源，該區域水的溫度相對恒定，因此將該區域稱之為恒溫帶。地下水源熱泵系統將地下水作為冷熱源，在夏季為建筑內提供冷源（通過地下水將夏季建筑室內的熱量傳輸至地下水中）和冬天提供熱源（冬季通過將恒溫地下水中的熱量傳輸至室內）。土壤源熱泵系統利用埋于地下的換熱管從土壤中吸收冷熱量，并通過換熱器的循環介質把吸收的冷熱量傳輸至熱泵機組，由熱泵機組的高效制冷制熱能力輸出高位冷熱量，實現不能直接利用低位能源向高位能源的轉換，為建筑物提供熱量和冷量。在供冷時，末端的熱量通過循環介質將建筑內的熱量傳遞至土壤中；在供暖時，末端供給熱量通過循環介質將土壤中的熱量傳遞至室內。

二、地源熱泵技術的應用優勢

1 穩定性優勢

地能熱資源的溫度通常介于10℃ -20℃之間，不會出現明顯的波動，處于穩定狀態。夏季地能熱資源的溫度比外界環境溫度低，冬季地能熱資源溫度比外界環境溫度高，這種穩定性優勢，能夠保證地源熱泵系統穩定、可靠的運行。普通空調系統設計使用壽命一般在10年左右，而地源熱泵系統的地下換熱管網采用抗老化性能良好的高密度聚乙烯管材，使用壽命可達50年以上，且運行安全可靠，大大降低了系統維護費用。

2 節能優勢

地源熱泵系統利用儲藏于大地土壤中的能量作為能源，通過深埋于建筑物周圍的室外地能換熱系統與建筑物內部完成熱交換，以達到調節建筑內部環境溫度的空調系統。它既可以供暖也可制冷，還可以為建筑內部提供生活熱水，運行過程中以電能帶動系統運轉，無需其他人工熱源，是一種節能環保、運行成本低的空調技術。

3 環保和可再生優勢

地源熱泵技術利用的是儲藏于地下的天然清潔能源，在熱泵機組工作過程中，除消耗少量的電能外，不再消耗其他任何燃料，故不會對地下土壤、水體和環境造成污染，這對高耗能、重污染的工程建設行業的節能減排工作意義重大。大地巖土層冬季放熱、夏季吸熱，存儲量巨大且可循環利用，是可持續發展的天然綠色能源。其次，熱泵系統不需要堆放燃料和廢物場地，從而節省了建筑空間，有利的促進了環境保護和消防安全。地源熱泵技術以大地作為冷熱源，利用系統的運轉帶動密封于管路中的循環液流動，使室內環境和巖土層之間的進行熱交換。不再利用鍋爐和鍋爐房，從根本上解決了燃油燃煤造成的大氣污染，大幅度的減少了因建筑采暖和空調系統所造成的二氧化碳排放，提高了能源利用率。同時也避免了因采暖和空調系統造成的水源浪費。由此可見，熱泵技術是建筑制熱和制冷系統中的經濟適用的選擇方案。

三、地源熱泵系統的具體應用

1 應用類型

地源熱泵系統在供熱制冷節能環保系統中的應用類型主要包括以下幾種：其一，地表水應用類型，該種類型充分應用江、河、湖等地表水資源，具有運行可靠和穩定、運行成本低、能耗低以及資源豐富等有點，但是在實際應用過程中需要在淺水中安裝盤管設備，當水面溫度發生變化后，很容易對機組的運行效果產生影響。其二，地下埋管類型，該種類型包括豎直式埋管和水平式埋管兩種，對于豎直式埋管，具有電能消耗低、占地面積小等優點，但是鉆井施工成本較高；對于水平式埋管，具有范圍大、安裝費用少等優點，缺點在于能耗較大、占地面積廣，當地表溫度發生變化后，會對地源熱泵系統運行產生不良影響。其三，地下水直接用類型，該種類型具有占地面積小、實用性強、成本低等眾多優勢，在實際應用過程中需要注意對地下水資源的保護。

2 應用意義

地源熱泵技術應用有著巨大的節能環保作用，熱泵技術可更加合理地運用無污染或污染較小的低品位能源，這樣既可有效地節省一些礦物燃料，且可減少CO2、NO2 和SO2 等一些有害物質的排放，這樣可將生態環境進行一定的保護。如：電動熱泵和傳統燃油鍋爐相比，在給用戶提供等同的熱量時，可將CO2 的排放量有效控制68% 以下，SO2 排放量有效控制在93% 以下，NO2 排放量有效控制在73% 以下。這樣不但減少了對大氣的污染，還有效緩解了城市的熱島現象。

3 具體應用情況

據統計，我國城鎮現有民用建筑總面積約為105億m2，預計到2020年底，民用建筑面積將達300億m2。到目前為止，符合節能標準的建筑面積還不到5%，剩余部分均需在后期逐步進行節能改造，國家初步計劃在未來5年，完成地源熱泵利用面積3.5億m2。另外，隨著氣候條件的變化，我國采暖區域也逐步由北向南推移，采暖面積也會因此大幅度增加，可見地源熱泵技術具有巨大的市場潛力和廣闊的發展空間。能源問題已經受到國際社會的共同關注，節能減排和新能源開發利用成為了近年來接連召開的聯合國氣候變化大會的中心議題。全面促進節能減排，大力推進環境治理，成為我國發展過程中所面臨的主要問題?！笆逡巹潯币衙鞔_提出，到2020年我國要實現單位GDP碳排放要比2015年下降40%～45%的奮斗目標，充分顯示了我國政府堅定不移地走綠色發展之路的信心和決心。

結語

積極推進綠色能源的開發利用是人類生存和社會發展的需要，是科技進步的必然趨勢，地源熱泵技術憑借其節能、環保、經濟、適用的先天優勢，在國家政策的支持下，必將會得以創新發展并煥發出勃勃生機，更會顯示出它良好的經濟效益和社會效益，對實現整個社會的可持續發展也會產生深遠的影響。

參考文獻

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（作者單位：江蘇德道天誠土地房地產評估造價咨詢有限公司無錫分公司）