暖通工程師《專業(yè)知識(shí)》重點(diǎn)輔導(dǎo)(10)

地源熱泵技術(shù)原理和優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)

地源熱泵技術(shù)原理：

地源熱泵是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源既能供熱又能制冷的高效節(jié)能環(huán)保型空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵通過(guò)輸入少量的高品位能源(電能)，即可實(shí)現(xiàn)能量從低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩吹霓D(zhuǎn)移。在冬季，把土壤中的熱量“取”出來(lái)，提高溫度后供給室內(nèi)用于采暖;在夏季，把室內(nèi)的熱量“取”出來(lái)釋放到土壤中去，并且常年能保證地下溫度的均衡。

地源熱泵技術(shù)特點(diǎn)：

環(huán)保：使用電力，沒(méi)有燃燒過(guò)程，對(duì)周圍環(huán)境無(wú)污染排放;不需使用冷卻塔，沒(méi)有外掛機(jī)，不向周圍環(huán)境排熱，沒(méi)有熱島效應(yīng)，沒(méi)有噪音;不抽取地下水，不破壞地下水資源。

一機(jī)三用：冬季供暖、夏季制冷以及全年提供生活熱水。

使用壽命長(zhǎng)：使用壽命20年以上，是分體式或窗式空調(diào)器的2-4倍。

全電腦控制，性能穩(wěn)定，可以電話遙控，可以進(jìn)行溫濕度控制和新風(fēng)配送。

地源熱泵優(yōu)點(diǎn)：

1、地源熱泵技術(shù)屬可再生能源利用技術(shù)

地源熱泵是利用了地球表面淺層地?zé)豳Y源(通常小于400米深)作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。地表淺層地?zé)豳Y源可以稱之為地能(earth energy)，是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太陽(yáng)能、地?zé)崮芏N(yùn)藏的低溫位熱能。地表淺層是一個(gè)巨大的太陽(yáng)能集熱器，收集了47%的太陽(yáng)能量，比人類每年利用能量的500倍還多。它不受地域、資源等限制，真正是量大面廣、無(wú)處不在。這種儲(chǔ)存于地表淺層近乎無(wú)限的可再生能源，使得地能也成為清潔的可再生能源一種形式。

2、地源熱泵屬經(jīng)濟(jì)有效的節(jié)能技術(shù)

地能或地表淺層地?zé)豳Y源的溫度一年四季相對(duì)穩(wěn)定，冬季比環(huán)境空氣溫度高，夏季比環(huán)境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源，這種溫度特性使得地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率要高40%，因此要節(jié)能和節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用40%左右。另外，地能溫度較恒定的特性，使得熱泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。

據(jù)美國(guó)環(huán)保署epa估計(jì)，設(shè)計(jì)安裝良好的地源熱泵，平均來(lái)說(shuō)可以節(jié)約用戶30～40%的供熱制冷空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用。

3、地源熱泵環(huán)境效益顯著

地源熱泵的污染物排放，與空氣源熱泵相比，相當(dāng)于減少40%以上，與電供暖相比，相當(dāng)于減少70%以上，如果結(jié)合其它節(jié)能措施節(jié)能減排會(huì)更明顯。雖然也采用制冷劑，但比常規(guī)空調(diào)裝置減少25%的充灌量;屬自含式系統(tǒng)，即該裝置能在工廠車間內(nèi)事先整裝密封好，因此，制冷劑泄漏機(jī)率大為減少。該裝置的運(yùn)行沒(méi)有任何污染，可以建造在居民區(qū)內(nèi)，沒(méi)有燃燒，沒(méi)有排煙，也沒(méi)有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場(chǎng)地，且不用遠(yuǎn)距離輸送熱量。

4、地源熱泵一機(jī)多用，應(yīng)用范圍廣

地源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)，還可供生活熱水，一機(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替換原來(lái)的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng);可應(yīng)用于賓館、購(gòu)物商場(chǎng)、家電電腦辦公樓、學(xué)校等建筑，更適合于別墅住宅的采暖、空調(diào)。

5、地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用低

在同等條件下，采用地源熱泵系統(tǒng)的建筑物能夠減少維護(hù)費(fèi)用。地源熱泵非常耐用，它的機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件非常少，所有的部件不是埋在地下便是安裝在室內(nèi)，從而避免了室外的惡劣氣候，其地下部分可保證50年，地上部分可保證30年，因此地源熱泵是免維護(hù)空調(diào)，節(jié)省了維護(hù)費(fèi)用，使用戶的投資在3年左右即可收回。

此外，機(jī)組使用壽命長(zhǎng)，均在15年以上;機(jī)組緊湊、節(jié)省空間;自動(dòng)控制程度高，可無(wú)人值守。

地源熱泵缺點(diǎn)

當(dāng)然，象任何事物一樣，地源熱泵也不是十全十美的，如其應(yīng)用會(huì)受到不同地區(qū)、不同用戶及國(guó)家能源政策、燃料價(jià)格的影響;一次性投資及運(yùn)行費(fèi)用會(huì)隨著用戶的不同而有所不同;采用地下水的利用方式，會(huì)受到當(dāng)?shù)氐叵滤Y源的制約，實(shí)際上地源熱泵并不需要開(kāi)采地下水，所使用的地下水可全部回灌，不會(huì)對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生污染。

什么是地源熱泵

地源熱泵則是利用水源熱泵的一種形式，它是利用水與地能(地下水、土壤或地表水)進(jìn)行冷熱交換來(lái)作為水源熱泵的冷熱源，冬季把地能中的熱量“取”出來(lái)，供給室內(nèi)采暖，此時(shí)地能為“熱源”;夏季把室內(nèi)熱量取出來(lái)，釋放到地下水、土壤或地表水中，此時(shí)地能為“冷源”。

太陽(yáng)能的47%被地表吸收，因此地表淺層蘊(yùn)涵著大量取之不盡的能量，超過(guò)人類每年利用能量的500倍，并且不受地域資源限制，無(wú)處不在。由于近乎無(wú)限且持續(xù)恒定的特點(diǎn)，使得地能成為最易被利用的清潔、可再生能源。同樣，地下水、河流和湖泊中也吸收了大量太陽(yáng)能。在地源熱泵系統(tǒng)中地球成為無(wú)窮大的“冷卻塔”或“鍋爐”。

傳統(tǒng)的地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)就是以水為承載能量的載體，將空調(diào)排放熱量散入土壤或從土壤中提取熱量供給室內(nèi)的中央空調(diào)系統(tǒng)。工作時(shí)的棄/吸熱過(guò)程中，系統(tǒng)勻通過(guò)可逆的逆卡諾循環(huán)，加以少量電能代價(jià)，就將地能得意數(shù)倍的利用。這根本區(qū)別于任何資源型能源，資源越用越少，而太陽(yáng)卻天天升起。

地源熱泵供暖空調(diào)系統(tǒng)主要分三部分：室外地能換熱系統(tǒng)、水源熱泵機(jī)組和室內(nèi)采暖空調(diào)末端系統(tǒng)。其中水源熱泵機(jī)主要有兩種形式：水—水式或水—空氣式。三個(gè)系統(tǒng)之間靠水或空氣換熱介質(zhì)進(jìn)行熱量的傳遞，水源熱泵與地能之間換熱介質(zhì)為水，與建筑物采暖空調(diào)末端換熱介質(zhì)可以是水或空氣。

地源熱泵技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)

1.高效：一般空調(diào)對(duì)著空氣換熱稱為風(fēng)冷熱泵，缺點(diǎn)在于天氣炎熱或者寒冷最需要冷量或熱量時(shí)效率反而下降。地溫一年四季基本恒定在16℃左右，略高于該地區(qū)平均溫度1到2度，使得熱泵無(wú)論在制冷或制熱工況中均處于高效率點(diǎn)。

2.節(jié)能省費(fèi)用：冬季運(yùn)行時(shí)，cop約為4.2，即投入1kw電能，可得到4kw的熱能，夏季運(yùn)行時(shí)，cop可達(dá)5.3，投入1kw電能，可得到5kw的冷量，能源利用效率為電采暖方式的3-4倍;并且熱交換器不需要除霜，減少了結(jié)霜和除霜的用電能耗。比常規(guī)空氣源空調(diào)節(jié)能50%左右。

3.環(huán)保：供熱時(shí)沒(méi)有燃燒過(guò)程，避免了排煙污染，供冷時(shí)省了冷卻塔，避免了噪音及霉菌污染。

4.舒適：因?yàn)榈卦礋岜脵C(jī)組供冷暖時(shí)都是通過(guò)冷熱水經(jīng)風(fēng)機(jī)旁管(或地板管、墻埋管)交換完成的，所產(chǎn)生的冷氣和暖氣(或輻射熱)比常規(guī)空調(diào)的要更柔和的多，熱不易感冒。

5.節(jié)省占地面積：省去了冷卻塔、鍋爐及與之配套的煤棚和渣場(chǎng)，節(jié)省了土地資源，產(chǎn)生附加經(jīng)濟(jì)效益，并改善了建筑物的外部形象。

6.安全：無(wú)燃燒設(shè)備，從而不存在爆炸、失火和中毒的隱患。

7.機(jī)組壽命長(zhǎng)：熱泵機(jī)組長(zhǎng)期在良好的低溫井水(16℃)下進(jìn)行熱交換工作，可大大延長(zhǎng)機(jī)組壽命。

8.一機(jī)多用：地源熱泵系統(tǒng)可供暖，空調(diào)，還可供生活熱水，一機(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替換原來(lái)的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。

9.可再生：土壤有較好的蓄熱性能，冬季通過(guò)熱泵將大地淺層的低位熱能提高對(duì)建筑供暖，同時(shí)蓄存冷量，以備夏用;夏季通過(guò)熱泵將建筑物內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下對(duì)建筑進(jìn)行降溫，同時(shí)蓄存熱量，以備冬用，保證大地?zé)崃康钠胶狻?/p>

10.可分區(qū)控制：中央空調(diào)享受的檔次，又可達(dá)到單體空調(diào)局部控制的效果，不存在“大馬拉小車”。

地源熱泵節(jié)能主要體現(xiàn)

地源熱泵通過(guò)輸入少量的高品位能源(電能)，實(shí)現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉(zhuǎn)移。地能分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)的冷源。其能量來(lái)源是低溫?zé)嵩?，?duì)環(huán)境沒(méi)有污染，效率高，能夠很地適應(yīng)建筑物制冷和供熱的環(huán)保、節(jié)能要求。