暖通空調(diào)設計中地源熱泵的運用

張凱　黃艷秋

（1.沈陽港豐巨寶房產(chǎn)開發(fā)有限公司，遼寧　沈陽　110013 2.恒大長基（沈陽）置業(yè)有限公司，遼寧　沈陽　110013）

暖通空調(diào)設計中地源熱泵的運用

張凱1黃艷秋2

（1.沈陽港豐巨寶房產(chǎn)開發(fā)有限公司，遼寧沈陽110013 2.恒大長基（沈陽）置業(yè)有限公司，遼寧沈陽110013）

近年來，我國的地源熱泵技術(shù)也在不斷的發(fā)展，地源熱泵技術(shù)在暖通空調(diào)設計中的應用十分的廣泛，本文主要介紹地源熱泵技術(shù)工作原理及其特點，對其在暖通空調(diào)設計中的一些問題進行了分析和探討。

地源熱泵技術(shù)；特點；暖通空調(diào)設計；運用

地源熱泵技術(shù)是集中央空調(diào)、家庭采暖和生活熱水三位一體的節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品，由于其節(jié)能、環(huán)保、熱穩(wěn)定等特點，引起了世界各國的重視。本文就該熱泵技術(shù)的工作原理、特點和在暖通空調(diào)設計中的應用作一簡要介紹，并對該熱泵技術(shù)的發(fā)展前景進行簡要分析。

1　地源熱泵技術(shù)的工作原理

熱泵實質(zhì)上是一種熱量提升裝置，采用熱泵可以把熱量從低溫運送到高溫。它本身消耗一部分能量，把環(huán)境介質(zhì)中貯存的能量加以挖掘，提高溫位進行利用，而整個熱泵裝置所消耗的功僅為供熱量的1/3或更低，這也是熱泵的節(jié)能特點。

熱泵與制冷的原理和系統(tǒng)設備組成及功能是一樣的，對蒸汽壓縮式熱泵（制冷）系統(tǒng)主要由壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、和節(jié)流閥組成，還應有起到輸送能量的循環(huán)工質(zhì).作為地源熱泵，與傳統(tǒng)的蒸汽壓縮制冷不同的是地源熱泵制冷省略了龐大的冷凝設備，而以深井水取而代之.具體系統(tǒng)原理如圖1所示：

圖1　系統(tǒng)原理圖

2　地源熱泵的特點

2.1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400m深）作為冷熱源，進行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng).地表淺層地熱源可以稱之為地能（（Earth Energy），是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太陽能、地熱能而蘊藏的低溫位熱能。它不受地域、資源等限制，真正是量大面廣、無處不在。

2.2環(huán)境效益顯著

地源熱泵的污染物排放與電供暖相比，相當于減少70%以上，如果結(jié)合其它節(jié)能措施，節(jié)能減排會更明顯.雖然也采用制冷劑，但比常規(guī)空調(diào)裝置減少25%的充灌量，屬自含式系統(tǒng)，即該裝置能在工廠車間內(nèi)事先整裝密封好，因此制冷劑泄漏機率大為減少。該裝置的運行沒有任何污染，可以建造在居民區(qū)內(nèi)，沒有燃燒，沒有排煙，也沒有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場地，節(jié)約土地資源，且不用遠距離輸送熱量。供冷時省去了冷卻塔，避免了冷卻塔噪音及霉菌污染。

3　地源熱泵技術(shù)在暖通空調(diào)設計中的運用

盡管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)具有節(jié)能環(huán)保等許多優(yōu)點，但由于受客觀條件的影響，并不是任何工程項目都可采用。對于采用地源熱泵空調(diào)的工程項目，也需分析何種形式的地源熱泵空調(diào)為宜，以下情況可作參考：

3.1對于只需制冷的工程

3.1.1一般不宜采用閉式環(huán)路的地源熱泵系統(tǒng)，因為閉式環(huán)路系統(tǒng)中冷卻水與土壤或水體之間存在5到10攝氏度的傳熱溫差，機組的冷卻水溫度雖仍比冷卻塔出水溫度低，能效比（EER）與用冷卻塔時冷水機組的能耗比相比有所提高，且免除了冷卻塔的功耗，但因地下埋管或水中埋管投資較大，空調(diào)年運行時間短，投資回收期較長。

3.1.2地源側(cè)水通過地下熱交換器向土壤吸熱比向土壤放熱容易，國內(nèi)外有的工程空調(diào)系統(tǒng)運行時曾出現(xiàn)機組高壓保護自動停機的情況。這類工程宜采用能效比（EER）較高的常規(guī)冷水機組，由冷卻塔向空氣排放熱量。我們認為，閉環(huán)系統(tǒng)較適合于有冷熱負荷需要的空調(diào)系統(tǒng)，開環(huán)式地源熱泵系統(tǒng)則適合于單冷空調(diào)和冷暖空調(diào)系統(tǒng)。

3.2通過技術(shù)經(jīng)濟比較采用地源熱泵

如果地下?lián)Q熱器的換熱能力能滿足冬季熱負荷的需要而不能滿足夏季冷負荷的需要，則僅需增設冷卻塔。當冷、熱負荷相差較大時，采用地下埋管加冷卻塔的方案對降低工程造價而言是很合適的方案，這種方案沒有鍋爐，系統(tǒng)組成也操作簡單，但工程造價顯著降低。

3.3關(guān)于機組的能效比和性能系數(shù)

設計與建設單位在選用機組時，或評標專家對設備進行評標時，需對不同廠家的產(chǎn)品能效比（EER）和性能系數(shù)（COP）進行比較，需注意的是同一廠家同一系列不同規(guī)格的機組，在同一工況下，能效比和性能系數(shù)會有較大不同，如美國某品牌某一系列的機組，冷量從0.75冷噸到25冷噸有多種規(guī)格，在同一制冷工況下，EER值高的為7.0，低的只有4.6；在同一制熱工況下，COP高的可達5.0，低的只有4.2。

4　結(jié)語

綜上所述，無論從國家政策還是地源熱泵技術(shù)本身特點的角度分析，該項技術(shù)都將會成為21世紀最有效的供熱和供冷空調(diào)技術(shù)。其必將成為我國今后大力發(fā)展的中央空調(diào)系統(tǒng)的主流之一。

［1］樊學，梁志鴻，朱超.地源熱泵技術(shù)在空調(diào)節(jié)能改造項目中的應用［M］.綠色建筑.2011.05

TU83

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1003-5168（2015）11-131-01