地源热泵空调系统技术探析

2015-04-27路敦鹏兖矿东华建设有限公司地矿建设分公司山东邹城273500

山东工业技术 2015年4期

关键词：工质冷凝器蒸发器

路敦鹏（兖矿东华建设有限公司地矿建设分公司,山东　邹城　273500）

地源热泵空调系统技术探析

路敦鹏
（兖矿东华建设有限公司地矿建设分公司,山东邹城273500）

地源热泵空调系统技术是一项极具发展前途的可再生能源利用新技术。本文从地源热泵空调的发展现状着手，详细介绍了地源热泵空调系统的构造原理及技术特点，对今后地源热泵空调系统的进一步推广具有一定的借鉴意义。

地源热泵；空调系统；节能

0　引言

暖通空调在为人们营造舒适环境的同时，也带来了许多问题，首先是能耗问题，其次是废气排放、温室效应和酸雨等问题。因此说开发节能、环保型可持续发展的暖通空调技术已非常迫切。清洁无污染的地热则是一种可利用的、适宜的新能源之一。源于灼热的地球内部的地热能通过向上传递导致地热异常的发生，再通过热储本身的热力和围岩元素置换作用等，便形成了良好的地热资源。

1　地源热泵空调的发展情况

我国对地源热泵空调的研究，早在20世纪80年代就已经开始在不断发展，近年来，地源热泵行业呈现出良好的发展趋势。人们对环保、节能意识的增强和生活质量、建筑环境的提高，逐步地加深了对地能资源的供热制冷热泵系统的重视程度，就是因为，地源热泵空调不仅可以有效地避免资源遭到破坏和减少对环境的污染，还能利用可再生资源和节约常规能源。我国有较高水平的热泵应用和科研基础作后盾，地源热泵空调系统有可预见性的广泛发展市场。这项技术的广泛应用将带动建筑环境采暖的改革和其他相关产业的发展，是一个极具挑战性和发展前景广阔的难得机遇。

2　地源热泵空调系统的构造以及原理分析

2.1地源热泵空调系统的构造

能够划分地源热泵空调系统构造为地下换热、制冷热泵，以及冷热输送分布这几个组成部分。地下换热设备的作用为：一是冬季由水和土壤当中对热能进行吸收；二是夏季向水和土壤当中释放热量。它就是埋在地下或水中的换热器组织。制冷热泵的功能：一是，冬季对热泵的方式运转，提升水和土壤当中的热量，再通过泵向要求供暖的房间输送；二是，夏季对制冷的方式运转，把房间热量向地下的水和土壤当中顺利排入。其重点的构成部分为：压缩机、冷凝器、节流阀、循环系统，以及蒸发器。冷热输送的功能：向需要空调的房间输送由制冷热泵设备制取的冷、热能量，达到房间气流的组织合理化，提供符合人体舒适的空气、温度等质量的要求。它的构成装置是：风道或载热载冷剂管道、室内风机盘管及末端装置等。

2.2地源热泵空调系统的原理

目前我国市场的制冷热泵装置就工作原理分类，大体上能够划分成为两种，也就是蒸汽压缩式和吸收式制冷热泵设备。吸收式制冷热泵设备的驱动借助电动机或者是燃气发动机，进而对电能或者是天然气进行消耗。蒸汽压缩式制冷热泵装置是由高品位的热能驱动，消耗的燃料是蒸汽、油、天然气，以及热水等。

其中，电动蒸汽压缩式制冷和热泵装置的应用比较普遍。地表水、地下水或者是土壤等是地源介质，制冷的工作过程是：低压以及低温的工质饱和蒸汽由蒸发器到达压缩机，被压缩成为高温以及高压的过热蒸汽，然后到达冷凝器，在冷凝器当中，大概10℃的地源介质冷却其为高温以及高压的饱和液体，然后向节流阀进行流通，再转变成为低温以及低压的湿蒸汽，之后到达蒸发器，而在蒸发器当中，工质出现蒸发相变制冷的情况，冷去载冷剂冷之为相应的温度，之后工质向低温以及低压的饱和蒸汽转变，最后的时候，到达压缩机进行下个循环。制热的过程是由节流阀出来的低压低温工质气液到达蒸发器，对地源介质的热量进行有效地吸收，然后蒸发的工质液体转变成为饱和蒸汽，之后再到达压缩机，被压缩成为高温以及高压的过热蒸汽，然后再到达冷凝器，这样冷凝器当中的工质将热量向载热剂传递，而工质向中温以及高压饱和液转变，在经过节流阀之后向低温以及低压的工质气液混合物转变，最后的时候，再进入下个的循环。

3　地源热泵空调系统技术

3.1要求较高的设计以及安装技术

地源热泵空调系统无论对于安装，还是设计都有较高的要求，即便其机组的性能系数、能效比都较高，若不要求高标准水平，就会影响节能效果及其优越性。

3.2分区域控制化，便于管理

地源热泵的机组是整体的，也是独立的，各个机组可以同时制冷、制热，也可以独立运行，如此一来，不仅减少了对能源的浪费，也将地源热泵空调的节能、舒适性最大化。

3.3稳定可靠的运行可以延长使用寿命

地下土壤以及水体的温度在一年四季里都比较稳定，使得地源热泵机组的运行也较为稳定，不仅提高了其工作效率，而且使空调的应用年限延长。结合有关的信息资料证实，一些地下埋管能够实现50年以上的应用年限，而且热泵机组也能够实现至少20年的应用年限。

3.4地源热泵空调系统的高效节能性

针对地源热泵空调和常规空调的运行费用进行对比估算，得出结论是——前者比后者可以平均节约40%-50%的运行费用。两者之间为何存在如此之大的差距呢？那是因为，冬季地下土壤、水体温度比环境温度高，而夏季恰恰相反，水体以及地下土壤的温度明显低于环境的温度，可以确保地源热泵机组一直处于较为稳定的现状下，大大提升其性能系数和运行能效比。

3.5地源热泵空调系统的环保性

地源热泵空调系统技术之所以能够实现环保，它的依据主要体现在以下几个方面上：首先，地源热泵的利用资源是太阳能，一种在地表中可再生、洁净的新能源。使用这种能源的优势，一是，不会因制热时燃烧燃料造成污染物的大量产生对环境造成污染；二是，不必利用冷却塔进行制冷，即不用担心使用冷却塔造成的噪声污染，也不用担心污染地下土质和消耗水资源，并且还可以对建筑物的外观有明显的改善。