西北地區(qū)空調(diào)節(jié)能技術(shù)探討

摘 要：隨著21世紀的到來，我國建筑業(yè)持續(xù)發(fā)展，對建筑節(jié)能的要求越來越高。在新時期，我國建筑業(yè)飛速發(fā)展起來，同時也對建筑節(jié)能問題提出更高要求。本文就主要針對西北地區(qū)空調(diào)節(jié)能技術(shù)的相關(guān)問題進行簡單的探討。

關(guān)鍵詞：西北地區(qū) 空調(diào)節(jié)能 節(jié)能技術(shù) 節(jié)能方案

中圖分類號：TK32 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（c）-0094-02

以世界各國的一次能源消費狀況來看，集中在工業(yè)耗能、交通耗能與建筑耗能三大領(lǐng)域；在發(fā)達國家中，建筑能耗約為總體能耗的30%～50%，我國的建筑能耗占總能耗的10%以上，發(fā)達地區(qū)達到了20%～30%，因此，具有超前的意識，重點解決好建筑節(jié)能中的基礎(chǔ)研究問題、關(guān)鍵技術(shù)問題，做好技術(shù)儲備，是至關(guān)重要的。本文所探討的主要問題就是結(jié)合我國西北地區(qū)的自然條件及現(xiàn)有的技術(shù)手段，為我國西北地區(qū)的空調(diào)節(jié)能尋找一個較為合理的解決方案。以下將對幾種可行性研究方案進行深入探討。

方案一。

地?zé)嵩幢檬且运蛘呤欠纼鲆旱戎虚g介質(zhì)作為熱載體的，將大地作為冷源、熱源，保證中間介質(zhì)在封閉的塑料管內(nèi)通過大地循環(huán)流動，進而實現(xiàn)與大地的熱量交換，最終實現(xiàn)對建筑空調(diào)的節(jié)能。研究表明，地下10米深處的溫度等于該地區(qū)的全面平均氣溫，并且不會隨著季節(jié)的變化而變化。這樣，就保證了地源熱泵的制熱性能系數(shù)較高和恒定的蒸發(fā)和冷凝溫度，為地源熱泵的運行提供穩(wěn)定的環(huán)境。一般來說，地源熱泵分為以下幾種。

（1）地下水源熱泵。一般而言，該系統(tǒng)是以地下水作為熱源，具有明顯的優(yōu)勢，即效率高、性能系數(shù)高，一般在3～4.5，并且避免了結(jié)霜問題的出現(xiàn)。

（2）地表水源熱泵。該系統(tǒng)的熱源是池塘、湖泊或河溪中的地表水。可以考慮利用這些自然水體作為熱泵的低溫?zé)嵩础?/p>

（3）土壤熱源熱泵。該系統(tǒng)是利用地下巖土中熱量的閉路循環(huán)的地源熱泵系統(tǒng)。它通過循環(huán)液（水或以水為主要成分的防凍液）在封閉的地下埋管中流動，實現(xiàn)系統(tǒng)與大地之間的傳熱。該系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上的特點是有一個由地下埋管組成的地埋管換熱器，其設(shè)置形式主要有水平埋管和豎直埋管兩種。

通過這一方案的應(yīng)用，具有很大的優(yōu)勢，其適用范圍較廣，主要表現(xiàn)在以下幾點。

（1）利用了可再生資源，有效的保護了環(huán)境，與當(dāng)前我國推行的可持續(xù)發(fā)展觀念相適應(yīng)。通過應(yīng)用地源熱泵，可以從淺層的常溫土壤中吸熱并且將熱量散發(fā)到土壤中，而土壤中的熱源是來自太陽的，是一種永不枯竭的可再生的資源，因此在地源熱泵的使用中，土壤可以實現(xiàn)熱量的自給自足，做到持續(xù)使用，未來前景看好。

（2）高效節(jié)能，費用低。在地源熱泵的運行時，將土壤中的熱量轉(zhuǎn)入到室內(nèi)，其能量 70%以上來自土壤，制熱系數(shù)高達3.5～4.5，比空氣源熱泵空調(diào)高出40%，運行費用比常規(guī)中央空調(diào)系統(tǒng)低40%～50%，比空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)低30%～40%。大大的提高了制熱系數(shù)，具有費用低和高效節(jié)能的優(yōu)勢。

（3）運行穩(wěn)定，安全可靠。由于在地源熱泵的運行中，不會產(chǎn)生二氧化碳和一氧化碳等廢氣，就不會產(chǎn)生爆炸的危險，具有安全性、可靠性、穩(wěn)定性。另外，地源熱泵是利用土壤和水源的，因此機組是安裝在室內(nèi)的，避免了暴露在風(fēng)雨中而遭到破壞的危險，使機組的使用壽命延長。

方案二。

在方案一中，土源熱泵具有顯著的節(jié)能效果，對土壤的熱源的應(yīng)用非常廣泛，但是需要高品質(zhì)的電能作為驅(qū)動用能量，特別是在一些高寒地區(qū)，需要電加熱，這樣就降低了環(huán)保和節(jié)能效果。

但是通過太陽能光伏發(fā)電，可以改變上述情況，起到很好的節(jié)能環(huán)保的作用。而且我國西藏、青海、新疆、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古高原的總輻射量和日照時數(shù)均為全國最高，屬太陽能資源豐富地區(qū)。

方案三。

人類對太陽能的最早利用不是光伏發(fā)電系統(tǒng)，而是太陽能熱水系統(tǒng)。而空調(diào)是水循環(huán)系統(tǒng)，這樣就可以結(jié)合太陽能集熱系統(tǒng)和地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)點，形成一個完整的空調(diào)系統(tǒng)。如圖1。

在夏季，建筑物的冷負荷要求不高，并且經(jīng)過冬季的儲冷可以將地?zé)釗Q熱器的出水直接變?yōu)轱L(fēng)機盤管系統(tǒng)的進水，這樣就節(jié)省了熱泵運行的時間，進而節(jié)約了能源。在冬季，可以借助太陽能集熱系統(tǒng)實現(xiàn)供暖。

該系統(tǒng)在夏季運行時，將熱量通過地?zé)釗Q熱器排到土壤中，致使低溫升高，這就不能達到建筑物的冷負荷要求，這就需要依賴于熱泵的制冷循環(huán)，主要包括三套循環(huán)系統(tǒng)。

（1）載冷劑循環(huán)，地?zé)釗Q熱器中的載冷劑將熱泵冷凝器釋放出的熱量排入土壤，并吸收土壤中冷量回到熱泵冷凝器。

（2）制冷劑循環(huán)，熱泵中的制冷劑將蒸發(fā)器中的熱量轉(zhuǎn)移到冷凝器中。

（3）水循環(huán)，風(fēng)機盤管系統(tǒng)中的水將吸收室內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移導(dǎo)熱泵蒸發(fā)器中。地源熱泵夏季空調(diào)運行方式包括連續(xù)運行和間歇運行。在夏季制冷時，空調(diào)是采用間歇運行方式，可以使土壤的溫度得到一定的恢復(fù)，進而使熱泵的制冷系數(shù)提高。

結(jié)合太陽能熱泵和地源熱泵的優(yōu)勢，實現(xiàn)太陽能與地?zé)崮艿挠行ЫY(jié)合，發(fā)揮了很大的優(yōu)勢，但這一方案也存在著很大的不足。雖然來自太陽的能量極大，但是地球表面的能量密度非常低。同時受到季節(jié)、緯度和晝夜以及陰雨等自然因素的影響，存在很大的間歇性和不穩(wěn)定性。這就意味著對太陽能的利用不僅要有大的集熱面積，還需要依賴儲熱裝置，進而使成本增加，對太陽能的推廣起到了阻礙作用。

鑒于以上原因，可以利用太陽能熱泵和地源熱泵的聯(lián)合運用，根據(jù)土壤的儲熱性能、溫度的性質(zhì)來實現(xiàn)熱量的供需平衡。太陽能—— 地源熱泵系統(tǒng)聯(lián)合運行有巨大的優(yōu)勢，在初冬和初夏，可以直接利用太陽能與地?zé)峁┡蚩照{(diào)，延遲熱泵啟動時間；在夏季系統(tǒng)采用間歇運行不僅能提高熱泵的制冷系數(shù)，而且使土壤溫度波動較小，提高了熱泵運行的穩(wěn)定性。

參考文獻

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