地埋管地源热泵和空气源热泵的节能性比较分析

李金荣

摘要：热泵近年来作为空调的冷热源而应用广泛，但是，现在很多地源热泵投入运行以后却不节能，这是因为人们没有对于地源热泵的充分认识。本文从热力学的角度来比较地理管地源热泵和空气源热泵的节能性能。

关键词：地源热泵；地理管换热器；空气源热泵；节能性比较

概述

随着中国经济的快速发展，人们生活水平日益提高，空调在百姓人家以及单位公司的应用越来越多。空调使用热泵则是目前而言发展相对来说较快的技术之一，也是使用在中央空调中较为理想的设备。而近几年来，作为空调系统冷热源的热泵应用也是日渐广泛，尤其是在一些中大城市中，如：上海、北京、深圳、合肥等等。例如，合肥地区中就有很数以千万计的以空气源热泵作为冷热源的建筑，而且，随着国家环保政策的贯彻实施、绿色概念的积极推行 ，地理管地热源热泵的数量猛增。但是，就现在而言，人们对于地理管地源热泵的认识很是欠缺，这就导致很多地理管地源热泵在运行后并不能节能的局面。

空调系统中热泵的应用

（1）热泵在空调系统中的应用现在社会中，热泵的可用范围极其广泛，它既可以使用在木材等的干燥，还可以用于印染和啤酒等等的工业生产。但是，热泵应用于空调系统中是更为有效有利。因为在这一系统中，热泵可以将低品位的热源提升为高品位的热源，所以热泵在近几年中发展速度相当快。热泵是空调系统的冷热源，因为有它空调可以在夏天可以供冷在冬天可以供热。因此，热泵越来越受到人们的重视。

（2）常用的空调热泵种类空调系统中冷热源—热泵的分类有很多方法，如：按其循环的原理来分类，按其吸热放热的介质来分类以及按其吸热源的类型来分类等等很多种。而按其吸热源的类型来分类可以将热泵分为以下几类[2]：

1、空气源热泵：空气源热泵的优势非常明显，而且不是其他之类的热泵可以比拟的：a、安全。不需要燃气，不会产生废气，也不会产生露点的危险；b、舒适。在使用热水时不会有忽冷忽热的现象，而且可以全天全年的供给热水；c、环保。空气源热泵的热水器中排出的冷风可以降低室温。

空气源热泵的种类包括：a、冷暖空调机和一拖多；b、VRV和多联机；c、风冷式冷热水热泵。

地理管地源热泵（地源热泵、大地耦合式热泵）：是以大地作为热源来对建筑物进行空调的技术。

其基本工作原理为：夏季，热泵从室内吸收多余的能量并将其转移释放至地源中，实现建筑物的空调制冷；冬季，热泵从地源中吸收到热量，并向建筑物提供热量。具有很多的优点：a、属于可再生的能源利用技术；b、属于经济有效节能技术；c、有显著的环保效益；d、可以一机多用且适用范围广泛；e、维护费用相对来说较低等等。

地理管地源热泵的种类包括：a、竖直埋管式的地源热泵；b、水平埋管式的地源热泵；c、竖直埋管加水平埋管式的地源热泵。

3、水源热泵：a、地下水源式热泵；b、地表水源式热泵；c、污水水源式热泵；d、海水水源式热泵。

三、空气源热泵和地理管地源热泵的节能性比较

虽然每种热泵都有自己的优点，但是在实际应用中，我们应该时刻注意着各种热泵的节能效果。在绿色时代的发展中，节能环保已经是需要时时刻刻考虑的问题。就以合肥地区的热泵情况为例来进行分析。

在合肥，夏季时空调的设计温度在35.1℃，其最高温度在40.3℃；而冬季空调的设计温度在-7℃，其最低温在-13.5℃。早期的热泵，其夏季的冷凝温度和冷凝空气的进口温度的差值较大，而现在热泵的夏季冷凝温度和冷凝空气的进口温度的的差值较小。就产区而言，进口热泵的夏季的冷凝温度和冷凝空气的进口温度的差值较大，国产热泵的夏季的冷凝温度和冷凝空气的进口温度的差值较小。经研究发现，在合肥地区，地理管地热源热泵在冬季中的节能效果要比在夏季中的节能效果好。而且总体而言，地理管地源热泵的节能性要比空气源热泵的节能性好。

夏季，28℃环境下空气源热泵运行时消耗的能量相当于地源热泵的水源侧进的水温度在30℃；冬季，5℃环境下空气源热泵运行时消耗的能量和地源热泵在0℃时运行消耗的能量相当。虽然从小处来讲是不会差很多，但是，如果将所有的空调用户以及工厂等都加在一起，在将全年的能量差加在一起，那么这将是一个非常可观的数字。

能量消耗随着经济的发展也是日益增多，但是，环境的破坏却也是随之加重。所以在有关能量消耗的领域，要将节能这一项目考虑进去，作为项目评价的一项重要的指标。

总结

随着经济的发展，对于热泵的要求越来越高，当然其节能效果的好坏相当重要。相对于空气源热泵来讲，地理管地源热泵则就属于节能性好的一类。

地理管地源热泵在北美以及欧洲的很多国家已经得到非常广泛的使用，已经是一种非常成熟的空调技术。但是，在我国，地理管地源热泵的使用还处于刚刚起步的阶段。在社会中推广地理管地源热泵技术是需要来自很多方面的帮助：政府政策的引导、设计人员以及具体施工人员的相关培训、提高大众对地理管地源热泵的认识等等。在我国，随着经济的发展以及人们生活水平的升高，空调以及供热已经成为百姓的正常生活需求，而且逐渐向着农村扩展，其市场前景非常好。所以，国家和企业都应该增加相应的技术资金的投入以及人才的大力培养。当然，与此同时，我们应该虚心想技术发达的国家请教学习，但是在实际应用中，应将我国的实际情况和气候条件考虑进去，我们借鉴的应该是他们的经验而不是照搬照抄。并且在实际使用中时时总结经验是非常重要的、必须的。

地理管地源热泵的应用会使得我国经济和环境在一定程度上得到有效地共发展，这是一项非常有价值的应用。

参考文献：

[1]陆耀庆，实用供热空调设计手册[M]，2版，北京：中国建筑工业出版社，2008.

[2]中国气象局气象信息中心气象资料室，清华大学建筑技术科学系，中国建筑热环境分析专用气象数据集[M]，北京：中国建筑工业出版社，2005.

[3]彦启森，石文星，田长青，空气调节用制冷技术[M]，3版，北京：中国建筑工业出版社，2004.