浅论地源热泵技术在暖通空调节能中的运用.docVIP

浅论地源热泵技术在暖通空调节能中的运用 浅论地源热泵技术在暖通空调节能中的运用 内蒙古科技大学 建环10-1班 许小玉 摘要： 地源热泵系统的能量来源于地下能源，通过发挥浅层岩体的储冷储热作用，实现对建筑物的供暖和制冷，被认为是目前可使用的对环境最友好、最有效的供热、供冷系统。 关键词： 地源热泵；暖通空调；冷热源；绿色技术 引言： 目前，我国采暖和空调的能耗已占建筑总能耗的55％，炎夏季节多数电网高负荷，约有1/3用于空调制冷，造成许多地区用电高度紧张，拉闸限电频繁发生。根据住房和城乡建设部2010年的调查情况，我国建筑运行能耗约占全社会总能耗的30%，如我国新建建筑全面执行节能标准，公共建筑能耗将减少50%，抓好建筑节能特别是抓好暖通空调的节能已成当前必要之举。当前，充分利用浅层地能已成为建筑工程中暖通空调节能的重要方向，作为进行转换取暖或制冷的新型清洁能源，地源热泵技术正在广泛应用于我国暖通空调领域，它基本不受地域和气候的影响，较传统能源更为经济节能、清洁高效。根据美国相关数据，每年安装约4万套地源热泵系统,意味着降低温室气体(如CO2等)排放100万吨，相当于减少50万辆汽车的污染物排放或种植404686公顷(约607万亩)树的效果，年节约能源费用可达250亿元。因此，广泛推广使用地源热泵正在成为我国未来供暖与制冷替代能源的首选。 图1 我国能源消耗情况 1.地源热泵的分类及工作原理 1.1地源热泵的概念 地源热泵系统（Geothermal heat pumpsystems）是利用地下的岩土作为稳定的蓄热体，将地下浅层的热资源（也称热能），通过少量的高位能源（如电能），将低温位能向高温位能转移，以实现冬季取热储冷，夏季取冷储热的高效节能系统，是目前效率高、对环境最有利的热水、取暖和制冷系统之一，属于经济效益、社会效益和生态效益显著的社会公益技术，被称为二十一世纪的“绿色空调技术”。 1.2地源热泵的分类 根据地热源的种类和方式不同，地源热泵可分为以下三类： 1.2.1土壤源热泵 土壤源热源（也叫大地耦合式热泵）以大地作为热源，热泵的换热器埋于地下与大地进行冷热交换。土壤源热泵系统主机通常采用水—水或热泵机组或水—气热泵机组。根据地下热交换器的布置形式，主要分为垂直埋管、水平埋管和蛇行埋管三类。 1.2.2地下水热泵系统 地下水热泵系统，是一种以水体为低位热源，利用地下水式水源热泵机组为空调系统制备与提供冷/热水，再通过空调末端设备实现房间空气调节的系统形式。地下水热泵系统的优势是造价要比土壤源热泵系统低，另外水井很紧凑，不占什么场地，技术也相对比较成熟，水井承包商也容易找。但存在其劣势就在于：有些地方法规禁止抽取或回灌地下水；可供的地下水有限；如水质不好或打井不合格要注意水处理；如泵选择过大、控制不良或水井与建筑偏远，泵耗能就会过大。 1.2.3地表水热泵系统 地表水热泵系统主要有开路和闭路系统。地表水热泵系统具有相对造价低廉、泵耗能低、维修率低以及运行费用少等优点。在寒冷地区，开路系统并不适用，只能采用闭路系统。但是，在公共用的河水中，管道或水中的其他设备容易受到损害。另外，如果湖泊过小或过浅，湖泊的温度会随着室外气候发生较大的变化，这就会产生效率降低，制冷或供热能力降低的后果。 图2 地源热泵系统的一般形式 1.3.地源热泵的工作原理 地源热泵供暖空调系统主要分三部分： 室外地能换热系统、热泵机组和室内空调末端系统。工作原理就是在地下埋设管道作为换热器，管道与热泵机组连接形成闭式环路，管道中有液体流动通过循环将热泵机组的凝结热通过管道散入地下（供冷工况），或从大地吸取热量供给热泵机组向建筑物供热（供热工况）。其中水源热泵机主要有两种形式：水—水式或水—空气式。三个系统之间靠水或空气换热介质进行热量的传递，水源热泵与地能之间换热介质为水，与建筑物空调末端换热介质可以是水或空气，系统的关键是大地换热器的设计和施工。 图3 地源热泵工作原理示意图 2.地源热泵系统的特点和优势 2.1地源热泵系统的特点 2.1.1 节能、高效 地温一年四季基本恒定在16℃左右，略高于该地区平均温度1到2度，使得热泵无论在制冷或制热工况中均处于高效率点。 地源热泵空调系统在提供100单位能量的时候，70%的能量来源于土壤，30%的能量来自电力，用于将土壤中的热量“搬运”至室内。与锅炉（电、燃料）供热系统相比，锅炉供热只能将90%以上的电能或70—90%的燃料内能转换为热量供用户使用，而地源热泵空调系统的转换效率最高可达4.7，因此它要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之一以上的能量，其运行费用仅为普通中央空调的50—60%。 2.1.2 节省建筑空间、便于运行管理 地源热泵没有冷却塔和其它室外设备，省去