論地源熱泵的特點(diǎn)與應用

　　【論文關(guān)鍵詞】： 地源熱泵; 空調; 制冷; 制熱
　　【論文摘要】：針對目前空調系統的流行趨勢，結合地源熱泵系統在實(shí)際中的應用，詳細闡述了地源熱泵系統的性能特點(diǎn)、工作原理等。

　　
　　地源熱泵是一個(gè)廣義的術(shù)語(yǔ)，它包括了使用土壤、地下水和地表水作為熱源和冷源的系統。它利用土壤溫度相對穩定的特點(diǎn)，依靠少量的驅動(dòng)壓縮機，通過(guò)深埋土壤的閉環(huán)管線(xiàn)系統進(jìn)行熱交換，夏天向地下釋放熱量，冬天從地下吸收熱量，從而實(shí)現制冷或供熱的要求，具有傳統空調系統無(wú)法比擬的節能、高效、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。地源熱泵越來(lái)越被人們認同。
　　
　　一、地源熱泵系統的特點(diǎn)
　　
　　1. 節能、高效性
　　地源熱泵系統在提供100單位能量的時(shí)候， 70%的能量來(lái)源于土壤，30%的能量來(lái)自電力，電能的消耗主要用于壓縮機的做功和使空調系統運行，即將土壤中的熱量"搬運"至室內。它要比電鍋爐加熱節省三分之二以上的電能，比燃料鍋爐節省二分之一以上的能量；由于土壤的溫度全年較為穩定，一般為10℃-20℃之間，其制冷、制熱系數可達3.5-4.7，與傳統的空氣源熱泵相比，能效要高出40%以上。
　　2. 環(huán)保無(wú)污染
　　地源熱泵的污染物排放，與空氣源熱泵相比，相當于減少40％以上，與電供暖相比，相當于減少70％以上，如果結合其它節能措施節能減排會(huì )更明顯。雖然也采用制冷劑，但比常規空調裝置減少25％的充灌量；屬自含式系統，即該裝置能在工廠(chǎng)車(chē)間內事先整裝密封好，因此，制冷劑泄漏機率大為減少。該裝置的運行沒(méi)有任何污染，可以建造在居民區內。
　　3. 屬可再生能源利用技術(shù)
　　地源熱泵是利用了地球表面淺層地熱資源（通常小于400米深）作為冷熱源，進(jìn)行能量轉換的供暖空調系統。地表淺層是一個(gè)巨大的太陽(yáng)能集熱器，收集了47％的太陽(yáng)能量，比人類(lèi)每年利用能量的500倍還多。它不受地域、資源等限制，真正是量大面廣、無(wú)處不在。這種儲存于地表淺層近乎無(wú)限的可再生能源，使得地能也成為清潔的可再生能源一種形式。
　　4. 低運行費用
　　土-氣型地源熱泵系統的高效節能特點(diǎn)，決定了它的低運行費用，比其他各種采暖和制冷設備節能30%-70%。使用壽命25年以上，折舊費和維修費也都大大低于傳統空調。
　　5. 應用靈活、安全可靠、用途廣泛
　　靈活性強，可用于新建工程或擴建、改建工程，可逐步分期施工，熱泵機組可靈活地安置在任何地方，節約空間。無(wú)儲煤、儲油罐等衛生及安全隱患。從嚴寒地區至熱帶地區均適用�？蔀楦黝�(lèi)物提供冷暖兩用空調系統，同時(shí)提供生活熱水。
　　
　　二、熱泵工作原理
　　
　　1. 制冷原理
　　在制冷狀態(tài)下，地源熱泵機組內的壓縮機對冷媒做功，使其進(jìn)行汽-液轉化的循環(huán)。通過(guò)冷媒/空氣熱交換器內冷媒的蒸發(fā)將室內空氣循環(huán)所攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時(shí)再通過(guò)冷媒/水熱交換器內冷媒的冷凝，由水路循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收，最終由水路循環(huán)轉移至地下水或土壤里。在室內熱量不斷轉移至地下的過(guò)程中，通過(guò)冷媒-空氣熱交換器，以13℃以下的冷風(fēng)的形式向室內供冷。
　　2. 制熱原理
　　在制熱狀態(tài)下，地源熱泵機組內的壓縮機對冷媒做功，并通過(guò)四通閥將冷媒流動(dòng)方向換向。由地下的水路循環(huán)吸收地下水或土壤里的熱量，通過(guò)冷媒/水熱交換器內冷媒的蒸發(fā)，將水路循環(huán)中的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時(shí)再通過(guò)冷媒/空氣熱交換器內冷媒的冷凝，由空氣循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收。在地下的熱量不斷轉移至室內的過(guò)程中，以35℃以上熱風(fēng)的形式向室內供暖。
　　
　　三、地源熱泵系統工作原理
　　
　　地源熱泵是一種以土壤/地下水作為低溫熱源的熱泵空調技術(shù)，其原理是依靠少量的驅動(dòng)壓縮機完成制冷循環(huán)，利用土壤溫度相對穩定（不受外界氣候變化的影響）的特點(diǎn)，通過(guò)深埋土壤的閉環(huán)管線(xiàn)系統進(jìn)行熱交換，夏天向地下釋放熱量，冬天從地下吸收熱量，從而實(shí)現制冷或供熱的要求，由于系統采取了特殊的換熱方式，使之具有傳統空調系統無(wú)法比擬的高效節能優(yōu)點(diǎn)。
　　地熱能是一種無(wú)限的資源。許多在市郊的家庭或者其它物周?chē)�就是一個(gè)巨大的低溫地熱能量的"蓄水池"，這種資源被太陽(yáng)、地球重新補充。與普通的系統相比，地熱的技術(shù)能使你每月的費用節約30%到60%。 地熱是你能購買(mǎi)的最安全，最清潔，最可靠的空調系統。
　　基本的地熱資源主要有以下四種：
　　1. 建筑物周?chē)�有充足的可以利用的�?chǎng)地時(shí)，可以考慮用水平環(huán)路。 把管線(xiàn)布置在溝中，可根據場(chǎng)地長(cháng)度在30到120米之間。
　　2. 建筑物周?chē)鷪?chǎng)地面積受限制時(shí)，垂直的回路是理想的選擇。 可利用鉆井設備鉆成深度為22到90米的深孔，然后將管線(xiàn)垂直布置。
　　3. 建筑物附近有一定深度的池塘、湖泊或海洋時(shí)，施工費用和運行費用會(huì )十分。 管線(xiàn)簡(jiǎn)單地布置在池塘或者湖的底部。
　　4. 敞開(kāi)的回路系統是用地下水作為一種直接能源。 在理想狀況下，應用敞開(kāi)的回路是最經(jīng)濟的地熱系統。
　　
　　四、地源熱泵系統的應用
　　
　　20世紀50年代歐洲和美國開(kāi)始了研究地源熱泵的第一次高潮，直到20世紀70年代，世界石油危機使得人們關(guān)注節能、高效用能，地源熱泵的推廣應用迅速展開(kāi)。在我國，地源熱泵的研究起始于20世紀80年代，最近5年該項技術(shù)成了國內建筑節能及暖通空調界熱門(mén)的研究課題，并開(kāi)始大量應用于工程實(shí)踐。
　　目前，孤島地區的資源利用方式總體上還是粗放的，經(jīng)濟發(fā)展對資源的依賴(lài)性較大，資源短缺和經(jīng)濟快速發(fā)展的矛盾日益突出，隨著(zhù)職工收入的增加，環(huán)保意識的增強，對生活質(zhì)量的要求也有所提高，開(kāi)始逐漸向綠色環(huán)�？繑n。在冬季供暖時(shí)，孤島地區大多都采用水暖，每年都會(huì )消耗掉大量的煤炭資源，從節約資源實(shí)現可持續發(fā)展考慮，沒(méi)有污染、節約能源的"綠色供暖"-地源熱泵技術(shù)正逐漸取代"煙熏火燎"的傳統取暖方式，進(jìn)入人們日常生活。孤島地區從2003年起就開(kāi)始在一些居民小區試用地源熱泵中央空調設施，憑借其在經(jīng)濟性、運行節能性以及占地面積等因素綜合比較上極大勝于傳統空調的優(yōu)勢，迅速發(fā)展。另外，勝利油田孤島采油廠(chǎng)氣管隊工程也試用了地源熱泵中央空調設施。
　　地源熱泵采暖工程的造價(jià)比一般工程要高一些，但在生活當中用起來(lái)就比較省，不但節約資源，更重要的是綠色環(huán)保，這符合人們對個(gè)人高品質(zhì)生活的要求，還可以在提高采暖質(zhì)量的同時(shí)，增加房屋室內空間。孤島芙蓉地熱站，在2003年冬天投入運行，據測算，改用地熱資源供暖后，僅芙蓉小區每天就可節約原油消耗8噸，一個(gè)供暖季可節約資金100余萬(wàn)元。
　　目前，對資源的循環(huán)利用、節能、綠色、環(huán)保已被國家放在經(jīng)濟發(fā)展的核心位置，國家建設部提出各地在建設領(lǐng)域可再生能源利用方面要重點(diǎn)抓好6方面工作中，第二項就是地源熱泵、水源熱泵在建筑中的推廣應用。并確定了資源節約工作重點(diǎn)，即以提高資源利用效率為核心，以節能、節地、節水、節材和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟以及大力推進(jìn)可再生能源建筑應用為重點(diǎn)。地源熱泵技術(shù)將越來(lái)越多的應用于各項工程中。

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