暖通空調(diào)節(jié)能中地源熱泵技術(shù)

王鶴霖

摘要：隨著人們對(duì)生活質(zhì)量要求的不斷提高，暖通空調(diào)的使用越來越頻繁，在增加生活舒適度的同時(shí)也產(chǎn)生了大量的能源消耗，并且對(duì)環(huán)境質(zhì)量也造成了一定的破壞。我國的電力供應(yīng)能力有限，在空調(diào)使用高峰期很難保證供電的穩(wěn)定性，會(huì)對(duì)社會(huì)各項(xiàng)功能的這樣運(yùn)轉(zhuǎn)和人民的正常生活帶來較大的影響。地源熱泵技術(shù)的運(yùn)用能夠極大降低能源消耗量，減輕供電壓力，并滿足用戶對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量的需求。本文分析了地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用原理和特點(diǎn)，然后分析了其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，最后提高了具體的運(yùn)用方法。

關(guān)鍵詞：暖通空調(diào)；節(jié)能；地源熱泵；技術(shù)運(yùn)用

中圖分類號(hào)：TU831 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3024（2017）05-149-02

引言

地源熱泵技術(shù)的成熟為暖通空調(diào)節(jié)能提供了新的發(fā)展方向，并且取得了較為良好的應(yīng)用效果，有效降低運(yùn)行費(fèi)用，并減少對(duì)電能的消耗，同時(shí)也有利于保護(hù)自然環(huán)境和空氣質(zhì)量，可以在后期進(jìn)行大力推廣。

1地源熱泵技術(shù)概述

簡(jiǎn)單來說，地緣熱泵就是一種能夠?qū)㈥懙販\層能源轉(zhuǎn)化為高品位能源的系統(tǒng)。因?yàn)樵谖覈臏\層地表中蘊(yùn)藏著非常豐富的熱能，隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，已經(jīng)可以對(duì)其進(jìn)行充分的利用，從而減少對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴。地緣熱泵在暖通空調(diào)中的應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，在冬季能夠?qū)⒌叵碌臒崮芴崛〕鰜頋M足室內(nèi)取暖的需要，而在夏季又可以將室內(nèi)的熱量釋放到地能中，通過這種能量轉(zhuǎn)移來使建筑空間的是被溫度始終維持在比較舒適的狀態(tài)下，并增加空氣的流通作用。地源熱泵一般分為以下三種：

（1）土壤源熱泵

這種熱泵技術(shù)是把熱泵的換熱器埋在地下，利用地下常溫土壤溫度相對(duì)穩(wěn)定的特性來實(shí)現(xiàn)和建筑室內(nèi)空間的冷熱交換。一般來說，土壤源熱泵機(jī)組一般都會(huì)選用水一水式，能效比能達(dá)到4.0kw/h以上，沒年可以減少能源消耗量大概40%左右。雖然初期的投入成本比較高，但是后期的運(yùn)行費(fèi)用低。

（2）地下水源熱泵

地下水源熱泵系統(tǒng)是以水體當(dāng)作低位熱源，完成換熱之后再把水源送回到原來的水層之中，能夠快速達(dá)到降溫和取暖的目的。但是在實(shí)際的應(yīng)用過程中，有著較強(qiáng)的地域性限制，首先需要確保地下水位，并利用一定的技術(shù)手段控制水源在換熱的過程中不受到污染，否則會(huì)造成嚴(yán)重的生態(tài)破壞，對(duì)其技術(shù)性要求比較高。

（3）污水源熱泵

污水源熱泵系統(tǒng)又叫作地表水熱泵，因?yàn)樗且坏乇碇械奈鬯约爸兴ㄎ鬯?jīng)過處理后的再生水）作為媒介來進(jìn)行冷熱交換。其最大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)是造價(jià)成本較低，并且能源消耗比前面兩種系統(tǒng)的都要低。同時(shí)，由于污水的水溫具備冬高夏低的特點(diǎn)，因此其應(yīng)用效率會(huì)更高。并且不會(huì)受到太多的地域性限制，主要有充足的污水源，就能夠使用。

2地源熱泵的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1空間節(jié)約性

地源熱泵系統(tǒng)是將空調(diào)、地暖以及熱水機(jī)的功能綜合在一起，能夠減少對(duì)空間的占用。尤其是在目前可利用的土地面積不斷減少的情況下，通過大力推廣地源熱泵技術(shù)能夠有效節(jié)約土地面積，并減少煤場(chǎng)、渣場(chǎng)的建設(shè)數(shù)量，從而改善城市的環(huán)境質(zhì)量。

2.2節(jié)約能耗

地源熱泵技術(shù)屬于可再生能源利用技術(shù)，其主要能量來源是地表的土壤、河流、湖泊等吸收太陽能和地?zé)崮芏纬傻牡蜏匚粺崮?。同時(shí)，地緣熱泵技術(shù)的利用不會(huì)受到地域限制，能夠進(jìn)行大范圍的推廣。和傳統(tǒng)的鍋爐供熱系統(tǒng)相比，地源熱泵系統(tǒng)的能源轉(zhuǎn)化率要大得多，基本上可以將1kw/h的電能轉(zhuǎn)化為4.4kw/h的熱能。

2.3方便管理

地源熱泵系統(tǒng)的機(jī)組運(yùn)行一般比較穩(wěn)定，只要注意日常的維護(hù)和檢修，就不會(huì)出現(xiàn)太大的運(yùn)行故障，因此不需要派大量的管理人員進(jìn)行實(shí)時(shí)的巡視和值守。同時(shí)，機(jī)組系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)單獨(dú)計(jì)費(fèi)和分戶計(jì)量，方便進(jìn)行用戶管理。

2.4綠色環(huán)保性

地源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用改變了以往依靠煤炭燃燒而產(chǎn)生能量的模式，不會(huì)在運(yùn)行過程中向空氣中排放有害物。尤其是目前我國的空氣質(zhì)量持續(xù)惡化，霧霾天氣頻繁，正式需要調(diào)整能源使用結(jié)構(gòu)，推廣綠色無污染能源的使用技術(shù)。同時(shí)，以往居民在使用空調(diào)制冷和取暖的過程中也會(huì)產(chǎn)生溫室氣體破壞臭氧層，產(chǎn)生溫室效應(yīng)，加快全球變暖的速度，而利用地源熱泵技術(shù)可以改善這一現(xiàn)狀。

2.5運(yùn)行成本低

由于地源熱泵具備高效節(jié)省的特點(diǎn)，因此在實(shí)際的運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的成本費(fèi)用也比較低。首先是因?yàn)槠滟|(zhì)量穩(wěn)定，節(jié)約了維修費(fèi)用。而且其使用壽命比較長(zhǎng)，避免了頻繁的更新?lián)Q代，雖然前期的投入資金比較多，但是長(zhǎng)遠(yuǎn)來說，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值還是非常高的。其次，地源熱泵系統(tǒng)的自動(dòng)化程度高，能夠節(jié)省人力資源，很多環(huán)節(jié)都可以通過系統(tǒng)進(jìn)行控制，而不需要人工操作。同時(shí)對(duì)于用戶來說，也節(jié)省了日常生活中的取暖費(fèi)和制冷費(fèi)，因?yàn)榈卦礋岜孟到y(tǒng)對(duì)電能的消耗量與傳統(tǒng)的電器相比要小得多。

3地源熱泵在暖通空調(diào)應(yīng)用中存在的問題

通過長(zhǎng)期的應(yīng)用實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，地源熱泵系統(tǒng)也存在著一定的缺陷，第一，初期的投入資金比較高，這也是其一直得不到廣泛推廣的主要原因。因?yàn)槲覈慕?jīng)濟(jì)發(fā)展水平存在著非常強(qiáng)的地域性偏差，尤其是在北方一些四季溫度變化明顯的地區(qū)，雖然就其自身的客觀條件和主觀意愿來說，對(duì)地源熱泵系統(tǒng)有著強(qiáng)烈的需求，但是受到地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的限制，很難在短期之內(nèi)得到大范圍的推廣。這種情況下，需要加大扶持政策扶持力度，從而降低初期的投入資金。其次，地源熱泵系統(tǒng)的構(gòu)建對(duì)技術(shù)要求較高，并且施工工期比較長(zhǎng)。因?yàn)槭┕きh(huán)境大部分是在地下，需要進(jìn)行鉆孔和埋管作業(yè)，這就大大增加了施工難度和實(shí)際的技術(shù)要求。并且在施工初期一定要經(jīng)過科學(xué)的地質(zhì)勘探，確保埋管區(qū)的地質(zhì)條件符合規(guī)劃需求，否則將難以保證后期能源的正常供應(yīng)。最后，地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用容易造成地下水質(zhì)的氧化，從而破壞我國的水文條件，產(chǎn)生嚴(yán)重危害，因此需要提高其應(yīng)用技術(shù)，避免出現(xiàn)這一問題，才能夠在將來得到大范圍的推廣和應(yīng)用，為改善我國的能源結(jié)構(gòu)和環(huán)境質(zhì)量作出貢獻(xiàn)。

4暖通空調(diào)節(jié)能中地源熱泵技術(shù)的運(yùn)用

地源熱泵系統(tǒng)是一個(gè)非常復(fù)雜的工程，需要通過科學(xué)合理的設(shè)計(jì)、專業(yè)化的施工以及后期反復(fù)的運(yùn)行調(diào)試來保證運(yùn)行的穩(wěn)定性。首先在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)行根據(jù)建筑物特點(diǎn)、地質(zhì)條件以及使用需求制定設(shè)計(jì)方案，確定其基本機(jī)組構(gòu)成。其次進(jìn)行地下巖土熱物性等參數(shù)的檢測(cè)，因?yàn)檫@是進(jìn)行換熱器設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是保證設(shè)計(jì)方案具備實(shí)用性和可行性的基礎(chǔ)。通常采用的檢測(cè)方法是用鉆孔進(jìn)行取樣，注意多設(shè)置幾個(gè)取樣點(diǎn)，這樣能夠確保檢測(cè)結(jié)果的客觀公正性。最后根據(jù)檢測(cè)結(jié)果確定該地域的地質(zhì)狀況，從而確定其埋管深度。在施工過程中要保證按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行，對(duì)于不合理的施工設(shè)計(jì)點(diǎn)要和工程人員進(jìn)行溝通，不能擅自進(jìn)行更改。地下施工要注意安全性，強(qiáng)化安全措施，避免發(fā)生意外事故。施工完成之后進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，確保埋管數(shù)量和深度符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在選擇熱泵機(jī)組時(shí)需要選用專用的地源熱泵機(jī)組，因?yàn)楝F(xiàn)在市場(chǎng)上的熱泵機(jī)類型較多，在購買之前要強(qiáng)調(diào)其類型和參數(shù)，避免購置到的類型不能滿足應(yīng)用需求。機(jī)組安裝完成后，需要進(jìn)行反復(fù)的調(diào)試，對(duì)于調(diào)試過程中出現(xiàn)的穩(wěn)定制定改進(jìn)方案，直到最終滿足質(zhì)量需求。

5結(jié)論

通過以上分析可以發(fā)現(xiàn)，地源熱泵系統(tǒng)具備非常強(qiáng)大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，不僅能夠降低能源消耗，也可以起到很好的綠色環(huán)保效果，改變利用傳統(tǒng)取暖和降溫方式中存在的能源消耗量大、環(huán)境破壞嚴(yán)重的問題，充分實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一。并且，地?zé)崮茉淳邆淇稍偕裕仙鐣?huì)的可持續(xù)發(fā)展理念，關(guān)鍵是要在后期盡可能的降低地源熱泵系統(tǒng)的開發(fā)費(fèi)用并加大宣傳和推廣力度，提高其普及性。