付舸洋 李 程

沈陽惠天熱電股份有限公司

試論地源熱泵供暖空調(diào)技術

付舸洋 李 程

沈陽惠天熱電股份有限公司

近些年來，著社會經(jīng)濟水平不斷提升，環(huán)境惡化速度加快，人們逐漸認識到環(huán)保、節(jié)能減排主要性。在我國供暖地區(qū)，尤其是北方地區(qū)，暖通空調(diào)作為人們生活必需品，人們過冬的重要生活保障。然而，傳統(tǒng)暖通空調(diào)消耗大、運行成本高，顯增加了居民生活經(jīng)濟壓力。隨著地源熱泵技術的產(chǎn)生，暖通空調(diào)廣泛運用，得暖通工程得到有效發(fā)展。本文主要分析地源熱泵技術在暖通空調(diào)中的應用。

地源熱泵；供暖；空調(diào)技術

地源熱泵是一種利用地下淺層地熱資源(也稱地能，括地下水、土壤或地表水等)的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能環(huán)保型空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵通過輸入少量的電能，可實現(xiàn)低溫熱源向高溫熱源的轉(zhuǎn)移。在冬季，地能中的熱量“取”出來，經(jīng)熱泵機組提高溫度后，給室內(nèi)用戶取暖；在夏季，室內(nèi)的熱量取出來，放到地層中去。

1、地源熱泵供暖空調(diào)的簡述

1.1 地源熱泵系統(tǒng)的主要構成

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)都是由室內(nèi)末端空調(diào)系統(tǒng)、地能換熱系統(tǒng)和熱泵機組這三部分構成的，內(nèi)末端空調(diào)系統(tǒng)和熱泵機組與普通的熱泵類似，它們都是地面系統(tǒng)；系統(tǒng)的最關鍵部分是地能換熱系統(tǒng)，是一類地下系統(tǒng)。熱泵系統(tǒng)通常是由四部分構成的，四通閥、冷凝器、蒸發(fā)器和壓縮機，供暖是通過制冷劑的循環(huán)作用來實現(xiàn)的。地源熱交換系統(tǒng)是由兩個埋藏在地下的部分組成的，熱交換機和管路，與鍋爐的作用類似；末端空調(diào)系統(tǒng)也是由兩部分組成的，分別為低溫地板采暖系統(tǒng)和分機盤管系統(tǒng)。

1.2 地源熱泵系統(tǒng)的分類

根據(jù)地能換熱系統(tǒng)的區(qū)別，地源熱泵主要分為三類，即以土壤為地源的土壤源熱泵、以地表水為地源的地表水源熱泵系統(tǒng)和以地下水為地源的地下水源熱泵系統(tǒng)。在選擇系統(tǒng)方案時，應首先對當?shù)氐乃牡刭|(zhì)情況進行全面地調(diào)查，其次對建筑物的土地面積、冷熱負荷、建筑高度與規(guī)模以及機房面積等因素進行對比分析，同時考慮系統(tǒng)造價問題，以最優(yōu)成本實現(xiàn)地源熱泵供暖空調(diào)的效率最大化。

1.3 地源熱泵的技術原理

在自然環(huán)境中，水從高處往低處流動，熱量由高溫處向低溫處傳遞。熱泵制冷機即是通過作功使熱量從溫度低的介質(zhì)流向溫度高的介質(zhì)的裝置。熱泵的工作原理是由電能驅(qū)動壓縮機，使工質(zhì)循環(huán)流動，反復發(fā)生物理相變，分別在蒸發(fā)器中汽化吸熱，在冷凝器中液化放熱，使熱量不斷得到交換傳遞，并通過閥門切換使機組實現(xiàn)制熱或制冷的功能。在制冷模式時，高溫高壓的制冷劑氣體從壓縮機出來后進入制冷劑的冷凝器，向水中排放熱量而冷卻成高壓液體，并使水溫升高。到膨脹閥節(jié)流膨脹成低壓液體，進入蒸發(fā)器蒸發(fā)成低壓蒸汽，同時吸收蒸發(fā)吸熱水或空氣的熱量。低壓制冷劑蒸汽又進入壓縮機壓縮成高壓氣體，如此循環(huán)往復。水或空氣的溫度被蒸發(fā)器降低，用來冷卻環(huán)境。在供熱模式時，高溫高壓的制冷劑氣體從壓縮機出來后進入制冷劑的冷凝器，向水中排放熱量而冷卻成高壓液體。到膨脹閥節(jié)流膨脹成低壓液體，進入蒸發(fā)器蒸發(fā)成低壓蒸汽，同時吸收蒸發(fā)吸熱水或空氣的熱量將水冷卻。低壓制冷劑蒸汽又進入壓縮機壓縮成高壓氣體，如此循環(huán)不止。水或空氣的溫度被冷凝器升高，用來給環(huán)境供熱。

2、地源熱泵技術的優(yōu)點

2.1 管理方便，占地面積小

地源熱泵供暖空調(diào)技術不用冷卻塔，沒有鍋爐房和另外的室外設施，不用煤場和渣場所以省去了很多占地面積，節(jié)省的空間，附加的經(jīng)濟效益更大，而且使工程的外部形象得到的改善和提升。因為地源熱泵的高質(zhì)量，減少的維修費用不用專門的人員去看守，節(jié)省了人力成本而且其獨立計費，分戶計量的方式，便于業(yè)方對系統(tǒng)的管控。

2.2 節(jié)能，環(huán)保，污染少

地源熱泵供暖系統(tǒng)不用鍋爐，不排放燃燒物，降低了二氧化碳等溫室氣體的的排放量，減少了污染，保護了環(huán)境。在夏季的時候，把熱量轉(zhuǎn)移到地下來制冷，沒有把溫室氣體排放到空氣中，降低的溫室效應和熱島效應，使全球環(huán)境朝著可持續(xù)方向發(fā)展。

2.3 運用安全，靈活

地源熱泵空調(diào)供暖空調(diào)技術運用時非常靈活，熱泵機組設施可以安置到任何地方，便于節(jié)約空間，所以可用在新建工程，改建或者擴建工程項目。地源熱泵系統(tǒng)不用煤氣，沒有儲油罐，安全，衛(wèi)生。

2.4 運行成本低

基于高效節(jié)能的特征所以地源熱泵供暖空調(diào)技術的運行成本低，安全可靠，維修費用低，使用期限長，對比傳統(tǒng)的空調(diào)來說，其成本費用大大降低。而且地源熱泵是自動化的設備，不用有專門的人員的看守、操控。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，相對于傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)地源熱泵的成本費只需要他的一半。

3、地源熱泵供暖空調(diào)技術的主要優(yōu)勢

3.1 充分的利用了可再生能源

與太陽能集熱器的作用類似，層淺表也能夠?qū)⒋罅康奶柲苁占饋?，總?shù)大約是人類每年利用的能量的2倍左右，而且太陽能是可以被無限循環(huán)使用的，地源以及地域等因素也不會對其產(chǎn)生過程造成影響，是一種真正的可再生清潔能源。同時，氣候也不會影響到地能的產(chǎn)生，與深層的地熱相比，最大的優(yōu)勢就是地址結構和資源的限制不會對其產(chǎn)生影響，冬天使用這一供暖空調(diào)系統(tǒng)時，系統(tǒng)是可以自動的儲存冷能的，儲存的冷能可以在夏季繼續(xù)使用，節(jié)約了資源，且降低了成本。

3.2 節(jié)能高

在普通的熱泵系統(tǒng)中，外界的天氣條件是一定會影響到機組的正常運行的。普通的熱泵系統(tǒng)在冬季運行時，主機的供熱量存在著不足的情況，那么就會降低其運行效率，無法保證冬季時的供暖效果。在應用了地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)后，能可以實現(xiàn)其與外界的換能過程，會產(chǎn)生結霜的問題，而且溫度就有較強的恒定性，因此，地源熱泵系統(tǒng)的運行可以節(jié)約40%左右的成本，且運行效率也要高出40%。由于地能的恒溫特點，熱泵機組的運行也更加的安全和穩(wěn)定了，充分的保證了系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性和高效性。

3.3 不會產(chǎn)生污染物

在土壤源熱泵供暖空調(diào)系統(tǒng)的運行過程中，是非常綠色環(huán)保并且沒有污染的，無論是在冬季進行供暖還是在夏季進行供冷，都是不會排放出任何污染物的，會對建筑物產(chǎn)生負面影響，同時也不會向大氣環(huán)境中排放污染物。其他類型的供暖空調(diào)系統(tǒng)是會產(chǎn)生水汽或是熱氣的，地源熱泵供暖空調(diào)技術則不會對環(huán)境造成類似的污染。

結束語：

地源熱泵供暖空調(diào)技術通過儲熱和儲能等作用，能夠更加充分的利用淺層地表，有非常良好的環(huán)保和節(jié)能效果。作為21世紀的一種最有效的空調(diào)技術，地源熱泵供暖空調(diào)技術具有廣闊的發(fā)展前景和應用價值。

[1]孫連華.試論地源熱泵供暖空調(diào)技術[J].中國新技術新產(chǎn)品，2016，(01)：88.

[2]馮學坤.地源熱泵供暖空調(diào)技術探析[J].電子制作，2014，(05)：259