關(guān)于地源熱泵空調(diào)技術(shù)的探討

馬飛

摘要：地源熱泵空調(diào)是一種以地下水、淺層巖土體或地表水為低溫?zé)嵩?，且比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)更加節(jié)能高效的空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵空調(diào)利用少量的電能，通過水源熱泵機(jī)組，提取淺層巖土體、地下水、地表水中的熱量或冷量，將低位熱能提升至滿足用戶要求的溫度水平，用于空調(diào)制冷制熱。本文首先分析地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的主要組成和技術(shù)原理，同時(shí)對地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的現(xiàn)狀進(jìn)行簡要分析，然后提出地源熱泵空調(diào)技術(shù)的一些優(yōu)勢，最后對地源熱泵供技術(shù)在國內(nèi)發(fā)展中存在的問題進(jìn)行討論。

關(guān)鍵詞：地源熱泵；空調(diào)；技術(shù)應(yīng)用

1、地源熱泵空調(diào)的概述

1.1地源熱泵的主要組成結(jié)構(gòu)

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)由三部分構(gòu)成的：能量采集系統(tǒng)、能量提升系統(tǒng)和末端能量釋放系統(tǒng)三部分組成。

能量采集系統(tǒng)由淺層地能采集抽回水井或經(jīng)過集中處理的中水、能量采集器、井口換熱器等組成，是地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的最重要部分。能量采集系統(tǒng)在冬季采集淺層地溫能，為地源熱泵機(jī)組持續(xù)提供熱源；在夏季將淺層低溫能作為冷源，利用其低溫特性對系統(tǒng)冷凍水進(jìn)行冷卻，通過地源熱泵機(jī)組向建筑物提供冷量。

能量提升系統(tǒng)由地源熱泵機(jī)組、能量輸送泵、閥組、定壓裝置、控制系統(tǒng)等組成。能量提升系統(tǒng)利用地源熱泵機(jī)組，提升低位能量；能量釋放系統(tǒng)利用末端裝置，冬季供暖、夏季制冷、日常提供生活熱水。能量釋放系統(tǒng)有散熱器、風(fēng)機(jī)盤管、風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)、全空氣系統(tǒng)和地板輻射采暖系統(tǒng)等形式。

1.2地源熱泵系統(tǒng)的分類

根據(jù)地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)形式的不同，地源熱泵系統(tǒng)分為地埋管地源熱泵系統(tǒng)、地下水地源熱泵系統(tǒng)和地表水地源熱泵系統(tǒng)三種類型。地源熱泵系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)前，應(yīng)進(jìn)行觀察場地狀況調(diào)查，并應(yīng)對淺層地?zé)崮苜Y源進(jìn)行勘察和評價(jià)，對項(xiàng)目使用地源熱泵的可行性進(jìn)行研究來最終確定地源熱泵的應(yīng)用方式和應(yīng)用量。

2、地源熱泵空調(diào)的工作原理

正如水通過水泵能從低處向高處流動(dòng)一樣，熱泵系統(tǒng)就是能夠把能量從溫度低（低品位能量）傳遞到溫度高（高品位能量）的設(shè)備系統(tǒng)。它是以花費(fèi)一部分高質(zhì)能（電能）為代價(jià)，從自然環(huán)境中獲取能量，并連同所花費(fèi)的高質(zhì)能一起向用戶供熱，從而有效地利用了低水平的熱能。

制冷模式時(shí)，高壓高溫的制冷劑氣體從壓縮機(jī)出來后進(jìn)入水/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。到熱膨脹閥進(jìn)行節(jié)流膨脹成低壓液體后進(jìn)入蒸發(fā)器蒸發(fā)成低壓蒸汽，吸收空氣（水）的熱量。低壓制冷劑蒸汽又進(jìn)入壓縮機(jī)壓縮成高壓氣體，如此循環(huán)不已。此時(shí)，制冷環(huán)境需要的冷凍水在蒸發(fā)器中獲得采暖模式與制冷模式相反。

3、地源熱泵空調(diào)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

近幾年，我國已經(jīng)對地源熱泵空調(diào)技術(shù)做了大量研究，并且在施工的過程中都開始使用地源熱泵空調(diào)技術(shù)，為規(guī)范地源熱泵的應(yīng)用，國家到地方相應(yīng)出臺相關(guān)的技術(shù)規(guī)程和施工規(guī)范。隨著地源熱泵技術(shù)的逐漸推廣，我國的絕大部分城市均有應(yīng)用地源熱泵空調(diào)。從已竣工的工程來看，辦公樓、賓館飯店、住宅、廠房、商場、學(xué)校、醫(yī)院等均有應(yīng)用，市面上也出現(xiàn)了大量的地源熱泵相關(guān)產(chǎn)品，可以看出地源熱泵空調(diào)技術(shù)在我國有很大的市場潛力。地源熱泵空調(diào)節(jié)能環(huán)保，也符合我國可持續(xù)發(fā)展的國情。

4、地源熱泵空調(diào)技術(shù)的優(yōu)勢及特點(diǎn)

4.1充分的利用了可再生資源

地表土壤和水體不僅是一個(gè)巨大的太陽能集熱器，收集了47%的太陽輻射能量，比人類每年利用能量的500倍還多（地下的水體是通過土壤間接的接受太陽輻射能量），而且是一個(gè)巨大的動(dòng)態(tài)能量平衡系統(tǒng)，地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發(fā)散的相對的均衡。這使得利用儲存于其中的近乎無限的太陽能或地能成為可能。所以說，地源熱泵利用的是清潔的可再生能源的一種技術(shù)。

4.2節(jié)能、高效

對于傳統(tǒng)的熱泵系統(tǒng)總會(huì)受到外界天氣的影響，不能正常運(yùn)行。對于傳統(tǒng)的熱泵系統(tǒng)來說，冬季主機(jī)的供熱量往往不足便會(huì)降低冬季的效果。而地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)溫度比較穩(wěn)定，在與外界交換能量的過程中也沒有結(jié)霜的可能，所以可以很大程度的節(jié)約成本。由于地源溫度全年恒定的特點(diǎn)，熱泵機(jī)組也比傳統(tǒng)熱泵機(jī)組更加安全穩(wěn)定，能更加經(jīng)濟(jì)和高效的運(yùn)行。

4.3運(yùn)用安全、靈活

地暖熱泵空調(diào)空調(diào)技術(shù)在應(yīng)用的時(shí)候有很高的靈活性，可以根據(jù)實(shí)際場地進(jìn)行安裝，從而有效的節(jié)省空間。系統(tǒng)低溫低壓穩(wěn)定運(yùn)行，無燃燒、爆炸危險(xiǎn)，具有很高的安全性。

4.4便于管理，占地面積小

地源熱泵空調(diào)技術(shù)不需要鍋爐房或者冷卻塔等等室外設(shè)施，也不需要煤炭這種燃料，所以也節(jié)省了很多面積，對于空間的節(jié)省使得地源熱泵空調(diào)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益越來越高，并且使得外觀有了一定的改善。地源熱泵空調(diào)技術(shù)也不需要人去看管，減輕了工作人員的負(fù)擔(dān)，同時(shí)減少成本，也方便管理。

4.5應(yīng)用過程中不會(huì)生產(chǎn)污染物

地源熱泵空調(diào)使用的是節(jié)能環(huán)保技術(shù)，而且在運(yùn)行過程中充分利用地?zé)崮茉矗撃茉床粫?huì)對環(huán)境造成污染，也不會(huì)生產(chǎn)出污染物，不會(huì)對空氣中排出有害氣體，在一定的程度上減緩了我國環(huán)境污染的惡化。所以說，加強(qiáng)地源熱泵空調(diào)的推廣和應(yīng)用刻不容緩。

5、地源熱泵技術(shù)在我國發(fā)展過程中存在的問題

5.1建設(shè)資金投入不足

地源熱泵空調(diào)技術(shù)由于比較節(jié)能，所以技術(shù)要求相對都很高，很多開發(fā)商并不愿意投資這種高成本的技術(shù)，而且政府的扶持有限，對地源熱泵空調(diào)技術(shù)的資金補(bǔ)貼較少，這對地源熱泵空調(diào)技術(shù)在我國的發(fā)展造成了影響。所以政府部門以及開發(fā)商應(yīng)該對地源熱泵空調(diào)技術(shù)重視起來，設(shè)立專門的基金會(huì)，大力推廣這種技術(shù)…。

5.2地源熱泵技術(shù)研究不到位

我國對地源熱泵空調(diào)這種新型技術(shù)的研究還存在很多問題需要解決，并且在研究的同時(shí)也要勇于創(chuàng)新，得到更完善的地源熱泵空調(diào)技術(shù)。

5.3生產(chǎn)技術(shù)可靠性不高

隨著地源熱泵產(chǎn)品的發(fā)展，我國已經(jīng)有很多地方已經(jīng)在生產(chǎn)這類產(chǎn)品了，但是對于產(chǎn)品的質(zhì)量和效用并沒有完善的評估系統(tǒng)進(jìn)行檢測，所以在使用的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)很多問題。很多生產(chǎn)廠商的工作人員都沒有進(jìn)行過專業(yè)的培訓(xùn)，對于熱泵產(chǎn)品的了解也很少，在生產(chǎn)的過程中也不會(huì)進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算，導(dǎo)致生產(chǎn)出的產(chǎn)品或多或少都存在一些問題。對于目前國內(nèi)少有的熱泵機(jī)型來說也根本不能滿足我國建筑工程的需要。

5.4技術(shù)人員專業(yè)素質(zhì)水平不高

地源熱泵空調(diào)技術(shù)在我國已經(jīng)盛行很多年，其技術(shù)也已經(jīng)比較成熟，但是我國缺乏該方面的技術(shù)人才，不能充分地利用地源熱泵技術(shù)，從而充分地發(fā)揮其效用。很多從事該專業(yè)和領(lǐng)域的人都不夠了解這一技術(shù)，所以對于地源熱泵空調(diào)技術(shù)應(yīng)該大力宣傳，并且加強(qiáng)對專業(yè)人士從業(yè)能力的培訓(xùn)，充分發(fā)揮熱源泵技術(shù)的優(yōu)勢。

6、結(jié)語

地源熱泵空調(diào)技術(shù)利用地下水、巖土體和地表水這類可再生的淺層地?zé)豳Y源，同時(shí)還具有很好的節(jié)能和環(huán)保效果。雖然現(xiàn)在地源熱泵技術(shù)在國內(nèi)發(fā)展中還存在很多問題，比如資金不足、技術(shù)研究不夠深等等，但是隨著人們的重視，該技術(shù)肯定會(huì)得到長足的發(fā)展。近幾年，地源熱泵空調(diào)技術(shù)在我國研究廣泛，并得到了較大的推廣和應(yīng)用，同時(shí)由于對節(jié)能的重視，地源熱泵的相關(guān)產(chǎn)品也大量涌現(xiàn)。所以地源熱泵空調(diào)技術(shù)在我國一定可以更好的發(fā)展，并改善人們的生活。

（作者單位：江蘇華東地質(zhì)建設(shè)集團(tuán)有限公司）