暖通空调设计中地源热泵的运用

2015-10-14张凯黄艳秋

河南科技 2015年22期

关键词：冷却塔源热泵能效

张凯　黄艳秋

（1.沈阳港丰巨宝房产开发有限公司，辽宁　沈阳　110013 2.恒大长基（沈阳）置业有限公司，辽宁　沈阳　110013）

暖通空调设计中地源热泵的运用

张凯1黄艳秋2

（1.沈阳港丰巨宝房产开发有限公司，辽宁沈阳110013 2.恒大长基（沈阳）置业有限公司，辽宁沈阳110013）

近年来，我国的地源热泵技术也在不断的发展，地源热泵技术在暖通空调设计中的应用十分的广泛，本文主要介绍地源热泵技术工作原理及其特点，对其在暖通空调设计中的一些问题进行了分析和探讨。

地源热泵技术；特点；暖通空调设计；运用

地源热泵技术是集中央空调、家庭采暖和生活热水三位一体的节能环保产品，由于其节能、环保、热稳定等特点，引起了世界各国的重视。本文就该热泵技术的工作原理、特点和在暖通空调设计中的应用作一简要介绍，并对该热泵技术的发展前景进行简要分析。

1　地源热泵技术的工作原理

热泵实质上是一种热量提升装置，采用热泵可以把热量从低温运送到高温。它本身消耗一部分能量，把环境介质中贮存的能量加以挖掘，提高温位进行利用，而整个热泵装置所消耗的功仅为供热量的1/3或更低，这也是热泵的节能特点。

热泵与制冷的原理和系统设备组成及功能是一样的，对蒸汽压缩式热泵（制冷）系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器、和节流阀组成，还应有起到输送能量的循环工质.作为地源热泵，与传统的蒸汽压缩制冷不同的是地源热泵制冷省略了庞大的冷凝设备，而以深井水取而代之.具体系统原理如图1所示：

图1　系统原理图

2　地源热泵的特点

2.1属可再生能源利用技术

地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源（通常小于400m深）作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统.地表浅层地热源可以称之为地能（（Earth Energy），是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。

2.2环境效益显著

地源热泵的污染物排放与电供暖相比，相当于减少70%以上，如果结合其它节能措施，节能减排会更明显.虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25%的充灌量，属自含式系统，即该装置能在工厂车间内事先整装密封好，因此制冷剂泄漏机率大为减少。该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，节约土地资源，且不用远距离输送热量。供冷时省去了冷却塔，避免了冷却塔噪音及霉菌污染。

3　地源热泵技术在暖通空调设计中的运用

尽管地源热泵空调系统具有节能环保等许多优点，但由于受客观条件的影响，并不是任何工程项目都可采用。对于采用地源热泵空调的工程项目，也需分析何种形式的地源热泵空调为宜，以下情况可作参考：

3.1对于只需制冷的工程

3.1.1一般不宜采用闭式环路的地源热泵系统，因为闭式环路系统中冷却水与土壤或水体之间存在5到10摄氏度的传热温差，机组的冷却水温度虽仍比冷却塔出水温度低，能效比（EER）与用冷却塔时冷水机组的能耗比相比有所提高，且免除了冷却塔的功耗，但因地下埋管或水中埋管投资较大，空调年运行时间短，投资回收期较长。

3.1.2地源侧水通过地下热交换器向土壤吸热比向土壤放热容易，国内外有的工程空调系统运行时曾出现机组高压保护自动停机的情况。这类工程宜采用能效比（EER）较高的常规冷水机组，由冷却塔向空气排放热量。我们认为，闭环系统较适合于有冷热负荷需要的空调系统，开环式地源热泵系统则适合于单冷空调和冷暖空调系统。

3.2通过技术经济比较采用地源热泵

如果地下换热器的换热能力能满足冬季热负荷的需要而不能满足夏季冷负荷的需要，则仅需增设冷却塔。当冷、热负荷相差较大时，采用地下埋管加冷却塔的方案对降低工程造价而言是很合适的方案，这种方案没有锅炉，系统组成也操作简单，但工程造价显著降低。

3.3关于机组的能效比和性能系数

设计与建设单位在选用机组时，或评标专家对设备进行评标时，需对不同厂家的产品能效比（EER）和性能系数（COP）进行比较，需注意的是同一厂家同一系列不同规格的机组，在同一工况下，能效比和性能系数会有较大不同，如美国某品牌某一系列的机组，冷量从0.75冷吨到25冷吨有多种规格，在同一制冷工况下，EER值高的为7.0，低的只有4.6；在同一制热工况下，COP高的可达5.0，低的只有4.2。