地源熱泵應(yīng)用及其發(fā)展趨勢探討

高允

摘 要：地源熱泵作為即能制冷又可供暖的高效節(jié)能系統(tǒng)，具有節(jié)能、環(huán)保以及高效等特點，這與國家的可持續(xù)發(fā)展以及發(fā)展低碳經(jīng)濟相吻合。本文主要介紹了地源熱泵的工作原理、實際應(yīng)用以及未來的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：地源熱泵；工作原理；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.13.070

進入21世紀(jì)，我國經(jīng)濟得到了突飛猛進的發(fā)展，但是隨之而來的能源危機以及環(huán)境污染日益嚴(yán)重。地源熱泵作為一種可持續(xù)再生、新型環(huán)保的供暖、制冷系統(tǒng)，今年來在我國快速發(fā)展起來。地源熱泵可以替代傳統(tǒng)的鍋爐以及制冷機來實現(xiàn)供暖、制冷，在節(jié)約能源以及改善空氣質(zhì)量方面發(fā)揮著重要的作用。

1 地源熱泵的工作原理

與水往低處流一樣，熱量也是從溫度高的地方流向溫度低的地方。但是科學(xué)家利用能量守恒原理，借助能量的轉(zhuǎn)換就能實現(xiàn)讓水從低處向高處流動，同樣的道理，熱量也能夠由低溫向高溫流動，這就是地源熱泵的工作原理。地源熱泵也被稱為“熱量提升裝置”，它可以充分的挖掘環(huán)境介質(zhì)中所儲存的能量，將溫位提高之后進行利用，地源熱泵裝置在工作過程中所消耗的功僅僅為整個供熱量的三分之一或者更少。因此，地源熱泵具有節(jié)能的特點。

1.1 制冷模式

地緣水泵在制冷的過程中，首先對冷媒進行做工，利用的是機組中的壓縮機來實現(xiàn)氣液的轉(zhuǎn)化。冷媒在蒸發(fā)器中會自然的吸收風(fēng)機盤管所攜帶的熱量。冷凝循環(huán)在吸收熱量的過程中，在冷凝器的內(nèi)部同時也產(chǎn)生冷凝作用，然后再通過水路循環(huán)系統(tǒng)將熱量帶走，轉(zhuǎn)移到地下水和土壤中去，這樣就會把室內(nèi)的溫度轉(zhuǎn)移到地下去，風(fēng)機盤管以冷風(fēng)的方式向室內(nèi)制冷，最終實現(xiàn)制冷的目的，制冷效果能達到13℃以下。

1.2 供暖模式

地緣水泵在制熱的過程中首先利用機組中的壓縮機對冷媒做工，換向閥會對冷媒的流動方向進行控制。冷媒會在冷凝器蒸發(fā)作用下吸收熱量，這些熱量來源于水路循環(huán)過程中自動吸收的地下水以及土壤的熱量。隨后冷媒會進一步的循環(huán)，在此過程中依靠冷凝作用將風(fēng)機盤管中冷媒所攜帶的熱量吸收，風(fēng)機盤管會以暖風(fēng)的形式對室內(nèi)進行供暖，最終實現(xiàn)了將地下熱量向室內(nèi)轉(zhuǎn)移的目的。最高供暖溫度能夠達到35℃上下。

2 地緣熱泵的實際應(yīng)用

2.1 地源熱泵—太陽能復(fù)合系統(tǒng)

地源熱泵-太陽能復(fù)合系統(tǒng)由四部分組成，分別是地源熱泵機組、地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)、太陽能集熱系統(tǒng)以及建筑物內(nèi)系統(tǒng)。其能量來源主要是太陽能和淺層地?zé)崮堋０烟柲芗療嵯到y(tǒng)和地源熱泵系統(tǒng)有效的結(jié)合在一起，用來對建筑物在夏季供冷、冬季供暖以及提供生活中所需熱水。

對于不同的季節(jié)，地源熱泵—太陽能系統(tǒng)的流程是不一樣的，下面主要介紹夏季供冷、秋季蓄熱以及冬季供暖的流程。

（1）夏季供冷流程。夏季供冷時，復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)是由太陽能集

熱、負(fù)荷側(cè)循環(huán)和地源側(cè)循環(huán)系統(tǒng)這三部分組成。在工作的過程中，太陽能集熱循環(huán)系統(tǒng)和地源熱泵系統(tǒng)互不干涉，各自獨立運行，而負(fù)荷側(cè)循環(huán)系統(tǒng)正常的開啟。其中，地源熱泵系統(tǒng)作為冷源向建筑物供冷，太陽能集熱系統(tǒng)作為熱源向建筑物內(nèi)提供生活熱水。

（2）秋季蓄熱流程。秋季蓄熱時，復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)中的負(fù)荷循環(huán)系統(tǒng)以及地源側(cè)循環(huán)系統(tǒng)中的地源熱泵機組都停止工作。太陽能集熱循環(huán)系統(tǒng)正常的運行，同時開啟地源側(cè)循環(huán)泵。在此過程中太陽能集熱系統(tǒng)采集的熱量一部分用來滿足人們的生活熱水，剩下的則依靠地下管蓄儲存到了地下，等到冬季供暖時再使用。

（3）冬季供暖流程。與夏季供冷時一樣，冬季供暖時復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)也是由太陽能集熱、負(fù)荷側(cè)循環(huán)和地源側(cè)循環(huán)系統(tǒng)這三部分組成。只不過在工作過程中，太陽能集熱循環(huán)系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)不再是獨立運行，而是要聯(lián)合運行，正常開啟地源側(cè)循環(huán)泵。供暖熱源主要來源于太陽能集熱器以及地理管換熱器。在熱泵機組蒸發(fā)器中所提取的熱量其中一部分來源于地下?lián)Q熱器，一部分來源于太陽能集熱器。

地源熱泵—太陽能復(fù)合系統(tǒng)作為一種夏季供冷、冬季供暖以及全年提供生活熱水源的綠色環(huán)保系統(tǒng)，其經(jīng)濟效益明顯，具有廣闊的市場。只要設(shè)計合理，地源熱泵—太陽能復(fù)合系統(tǒng)所提供的能量能夠占到建筑物所消耗的總能量的百分之六十以上。

2.2 地源熱泵—冰蓄冷耦合應(yīng)用技術(shù)

雖然地源熱泵能夠供冷和供熱，但是在夜間由于電力低谷的原因就不能進行蓄冷。冰蓄冷技術(shù)雖然能夠在夜間蓄冷，但是其在冬季不能夠供暖。因此將這兩種技術(shù)通過合理的方法捏合在一起，就能優(yōu)勢互補了。

與地源熱泵—太陽能系統(tǒng)一樣，地源熱泵—冰蓄冷系統(tǒng)在不同的季節(jié)其流程是不一樣的，下面主要介紹夏季供冷以及冬季供暖的流程。

（1）夏季供冷流程。夏季供冷時，地源熱泵與冰蓄冷聯(lián)合空調(diào)系統(tǒng)主要由四個子系統(tǒng)組成，分別是供冷循環(huán)系統(tǒng)、蓄冰循環(huán)系統(tǒng)、制冷循環(huán)系統(tǒng)和冷卻循環(huán)系統(tǒng)。其中供冷循環(huán)系統(tǒng)主要是向室內(nèi)供冷；蓄冰循環(huán)系統(tǒng)主要作用是蓄冷；制冷循環(huán)系統(tǒng)主要作用是將熱泵系統(tǒng)中的熱量轉(zhuǎn)移；冷卻循環(huán)系統(tǒng)是將冷凝器中放出的熱水進入到地?zé)釗Q熱器中，然后將熱量排入大地。

（2）冬季供暖流程。冬季供暖時，地源熱泵與冰蓄冷聯(lián)合空調(diào)系統(tǒng)只有地源熱泵系統(tǒng)工作，制冷劑在蒸發(fā)器中將地?zé)釗Q熱器中循環(huán)液的熱量吸收，再通過制冷劑循環(huán)系統(tǒng)將熱量傳遞到室內(nèi)。

3 地源熱泵的未來發(fā)展趨勢

隨著國家提出建設(shè)“環(huán)境友好型、資源節(jié)約型”的可持續(xù)發(fā)展道路，地源熱泵這項技術(shù)肯定會得到突飛猛進的發(fā)展?？傮w上地源熱泵的發(fā)展趨勢主要有以下幾點：（1）新型的熱泵系統(tǒng)會不斷的被開發(fā)出來；（2）土壤源、地表水源熱泵數(shù)量會不斷的增加，相應(yīng)的地下水源熱泵會減少。

4 結(jié)語

最近幾年，在建筑行業(yè)中地源熱泵被普遍的應(yīng)用，對于節(jié)約資源和保護環(huán)境發(fā)揮了重要的作用。它作為一種節(jié)能、高效、環(huán)保的能源應(yīng)用，基本不會對周圍環(huán)境造成污染，不會產(chǎn)生任何的污染。因此地源熱泵在我國乃至全世界會有更廣闊的發(fā)展空間。

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