建筑節(jié)能與地源熱泵技術(shù)

中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院有限公司 510663

摘要：近年來(lái)，隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快，推動(dòng)了建筑業(yè)的發(fā)展，各類(lèi)建筑工程與日俱增，雖然建筑的增多在一定程度上促進(jìn)了城市發(fā)展，也緩解了居住壓力，但是建筑的能耗問(wèn)題卻越來(lái)越嚴(yán)重，這不得不引起社會(huì)足夠的重視?，F(xiàn)階段，我國(guó)的建筑能耗已經(jīng)躍居社會(huì)能耗的榜首，相關(guān)調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，在建筑全壽命周期內(nèi)消耗掉的總資源約占世界資源消耗總量的50%左右，由此可見(jiàn)，建筑節(jié)能已經(jīng)勢(shì)在必行。借此，本文就建筑節(jié)能與熱泵技術(shù)進(jìn)行淺談。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能；地源熱泵；技術(shù)

一、熱泵技術(shù)概述 所謂的熱泵具體是指一種使能量由低溫介質(zhì)流向高溫介質(zhì)的裝置，它是熱能開(kāi)發(fā)與利用的主要工具之一。而熱泵技術(shù)則是指以熱泵基本工作原理為依托，對(duì)空氣、土壤、水等介質(zhì)中的熱能進(jìn)行提取，向建筑進(jìn)行供熱或是制冷的技術(shù)。在不斷的應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，熱泵技術(shù)能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)空調(diào)和鍋爐的冷熱源，按照熱的來(lái)源途徑，可將熱泵分為以下幾種系統(tǒng)：空氣源熱泵系統(tǒng)、水源熱泵系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)以及太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)等。其中空氣源和水源熱泵在應(yīng)用的過(guò)程中會(huì)受到自然條件的限制，若是外界的溫度較低，則會(huì)導(dǎo)致熱泵的效率降低，以北方城市為例，其冬季氣溫過(guò)低時(shí)，會(huì)造成空氣源和水源熱泵無(wú)法正常運(yùn)行。太陽(yáng)能雖然是一種清潔可再生能源，但太陽(yáng)能熱泵卻需要利用集熱器對(duì)空氣進(jìn)行加熱，其在實(shí)際應(yīng)用中也存在一定的局限性。目前，國(guó)內(nèi)最常用的是地源熱泵，它是利用地下淺層的地能，如地下水、地表水和土壤等，通過(guò)少量電能的輸入，促使低溫位能向高溫位能轉(zhuǎn)移，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)供熱與制冷的節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。

二、地源熱泵技術(shù)的基本原理和特點(diǎn)分析 1.地源熱泵的原理 地能最為顯著的特點(diǎn)之一是溫度比較穩(wěn)定，地源熱泵正是利用地能的這一特點(diǎn)，在夏季時(shí)將地能作為建筑空調(diào)系統(tǒng)的冷源，即將室內(nèi)的熱能釋放到低于環(huán)境溫度的地源當(dāng)中；在冬季時(shí)，將地能作為地泵供暖的熱源，即將高于環(huán)境溫度的地能中提取出熱源供給室內(nèi)采暖。相關(guān)研究結(jié)果顯示，常規(guī)的地源熱泵消耗1kW的熱量，住戶(hù)能夠獲得約4kW的熱量或是冷量，其節(jié)能效果非常顯著，并且地源熱泵系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中，基本不會(huì)產(chǎn)生出對(duì)人體和環(huán)境有害的物質(zhì)，符合環(huán)保要求。

2.地源熱泵技術(shù)的特點(diǎn) 大體上可將地源熱泵技術(shù)的特點(diǎn)歸納為以下幾個(gè)方面：（1）地源熱泵技術(shù)主要是以地表淺層的地能作為熱源或是冷源進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，可將地能視作為一個(gè)太陽(yáng)能集熱器，其中蘊(yùn)藏著無(wú)窮無(wú)盡的可再生能源，由此可見(jiàn)，地源熱泵技術(shù)具有非常明顯的資源可再生利用性。（2）地源熱泵系統(tǒng)前期建設(shè)的投資成本較少，運(yùn)維費(fèi)用相對(duì)較低，與傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)相比，一次性投資費(fèi)用能夠節(jié)省18-26%左右，年運(yùn)維費(fèi)用可節(jié)省40%左右，經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。

（3）地源熱泵系統(tǒng)的占地面積較小，能夠節(jié)省大量的空間，同時(shí)，也可將機(jī)房設(shè)置在地下室內(nèi)。

（4）由于地源熱泵系統(tǒng)主要是對(duì)地表淺層的地能進(jìn)行利用，在整個(gè)過(guò)程中，既不需要燃燒，也不會(huì)產(chǎn)生出廢棄物，對(duì)周邊環(huán)境不會(huì)造成任何污染，清潔環(huán)保。（5）地源熱泵系統(tǒng)的自動(dòng)化程度較高，機(jī)組內(nèi)部、機(jī)組、系統(tǒng)均可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，并且能夠按照室外溫度變化和室溫要求對(duì)機(jī)組的啟停進(jìn)行控制，不但達(dá)到了最佳的節(jié)能效果，而且還減輕了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（6）能源利用效率高，由于地源熱泵系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，即可制冷又能供暖，在制冷的過(guò)程中所產(chǎn)生的余熱還能夠?yàn)樯a(chǎn)、生活提供熱水。三、地源熱泵技術(shù)與建筑節(jié)能 所謂的建筑節(jié)能具體是指從建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工建設(shè)到使用的過(guò)程中，應(yīng)用新型的節(jié)能材料、技術(shù)工藝，提高建筑的保溫隔熱性能，使建筑中的用能系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)可再生能源進(jìn)行充分利用，最大程度地降低建筑能耗，達(dá)到節(jié)約能源和資源的目的。建筑節(jié)能本身屬于一個(gè)系統(tǒng)工程，為了達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)，需要應(yīng)用新型的節(jié)能技術(shù)，地源熱泵技術(shù)除了具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)之外，該項(xiàng)技術(shù)也比較先進(jìn)、成熟，能夠達(dá)到建筑節(jié)能的要求，故此可在建筑中進(jìn)行推廣使用。

1.利用地源熱泵技術(shù)保障建筑節(jié)能發(fā)展 相關(guān)部門(mén)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，在國(guó)內(nèi)建筑中，大約90%以上的建筑未達(dá)國(guó)家的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求，新建的建筑工程和商業(yè)建筑也有80%左右未達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求。若是以單位建筑面積對(duì)能耗進(jìn)行計(jì)算，發(fā)達(dá)國(guó)家的建筑能耗僅為我國(guó)的35-50%左右。建筑能耗居高不下，不僅造成了大量的能源浪費(fèi)，而且還給自然生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的污染。我國(guó)北方的大部分城市在冬季采暖時(shí)，都是以煤作為主要能源，這與日前經(jīng)常出現(xiàn)的霧霾天氣有著非常密切的關(guān)系。從目前清潔能源在建筑中的整體利用情況上看，太陽(yáng)能、風(fēng)能的應(yīng)用范圍較窄，而地源熱泵技術(shù)則不同。國(guó)內(nèi)絕大部分地區(qū)的建筑對(duì)冷熱量均有需求，同時(shí)淺層地能十分豐富，這為地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用提供了充足的條件。由此可見(jiàn)，地源熱泵技術(shù)將成為我國(guó)建筑節(jié)能的重要保障，其在不久的將來(lái)勢(shì)必會(huì)成為建筑節(jié)能的主流趨勢(shì)。

2.地源熱泵技術(shù)是建筑節(jié)能的重要技術(shù)措施 地源熱泵系統(tǒng)除了能夠?yàn)榻ㄖ岷椭评渲?，還能提供生活熱水，降低了用戶(hù)使用熱水時(shí)的能耗，同時(shí)系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，一套系統(tǒng)能夠代替以往制冷和供熱兩套系統(tǒng)，大幅度節(jié)省了建筑空間、投資建設(shè)和運(yùn)維費(fèi)用，在節(jié)能降耗的同時(shí)，經(jīng)濟(jì)效益也非常顯著。不僅如此，地源熱泵系統(tǒng)還能有效提高能源的利用效率，與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)相比，其運(yùn)行效率也要高出將近50%左右，并且地源的溫度恒定，機(jī)組的運(yùn)行也更加穩(wěn)定、可靠。雖然地源熱泵系統(tǒng)的前期建設(shè)成本要比空調(diào)系統(tǒng)高一些，但綜合來(lái)看，其不僅節(jié)能，而且運(yùn)行可靠，所以，在建筑工程中可將地源熱泵技術(shù)作為主要的節(jié)能技術(shù)措施。

3.地源熱泵技術(shù)能降低建筑對(duì)環(huán)境的污染 綠色環(huán)保是建筑節(jié)能的重要指標(biāo)之一，為了達(dá)到這一要求，在建筑中必須積極采用新技術(shù)和新工藝，將建筑建成“綠色工程”。地源熱泵技術(shù)具備“零污染”的特點(diǎn)，不需要燃煤、燃?xì)?、燃油等鍋爐系統(tǒng)，能夠避免廢水、廢氣、廢渣對(duì)環(huán)境造成污染，取得顯著的環(huán)境效益。地源熱泵是一種可再生的能源技術(shù)，將其推廣應(yīng)用到建筑工程中，不僅有利于降低建筑能耗，而且還有利于優(yōu)化我國(guó)能源結(jié)構(gòu)。

四、結(jié)束語(yǔ) 總而言之，在全球能源緊缺的背景下，節(jié)能降耗己經(jīng)成為必然趨勢(shì)。由于我國(guó)的建筑能耗相對(duì)較高，所以必須從建筑節(jié)能方面入手，積極采用先進(jìn)的技術(shù)措施，來(lái)降低建筑能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。地源熱泵技術(shù)在建筑節(jié)能方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，故此可將之合理應(yīng)用到建筑工程當(dāng)中，這不但能夠使建筑的整體能耗大幅度下降，而且還能提高經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)建筑業(yè)的持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。在未來(lái)一段時(shí)期，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)加大對(duì)熱泵技術(shù)的研究力度，除對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行不斷改進(jìn)和完善之外，還應(yīng)開(kāi)發(fā)一些新的技術(shù)，使其能夠更好地為建筑節(jié)能服務(wù)。

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