地源热泵空调及热回收技术在节能建筑中的应用

邱立耕+杨宇

（1沈阳长天建设项目管理有限公司 辽宁 沈阳 110000； 2身份证号码：220202198702273013 辽宁 沈阳 110000）

摘 要： 分析了地源热泵节能及热回收技术在节能建筑中的应用，介绍了地源热泵及热回收技术特有的高效、节能、环保的特性，展示了其在现在建筑中的良好发展前景。

关键词： 地源热泵；热回收；地下换热器；桩基埋管

1前言

随着国民经济的增长，城市建设的发展，人民生活水平的提高及房地产业的升温，建筑能耗已占国民经济总能耗的30%以上，给国家的能源供应带来巨大的压力，而在建筑能耗中占相当大比重的空调能耗已经成为建筑节能的关注问题，认真考虑空调节能问题、积极推广使用高效、节能环保空调型式，是目前制冷空调行业十分关切的问题。

地源热泵空调技术利用其独特的热泵技术，将地表浅层一年四季相对稳定的低品位的能源（地下水、地表水、土壤等）加以少量的电能提升至高品位的冷热量，给建筑物供冷或供热，既可以避免空气源热泵受环境温度影响的缺陷，又不破坏室外环境，更有明显的节能、环保效应。实际上是太阳能和地球本身的能源结合，是一种可能持续发展的可再生能源。目前受到暖通行业的广泛关注，出台的《再生能源法》也对该技术的应用作了大力的推广。

2地源热泵技术简介

地源热泵是从岩土体，地下水、地表水为低温热源，由地（水）源热泵机组，地热能采集系统，建筑物内系统组成的供热空调系统，根据地热能采集形式不同，分成以下三类系统：

（1）地下水地源热泵系统：依靠水井抽取地下水参与循环（分开式或闭式）

（2）地表水地源热泵系统：依靠可利用的江、河、湖泊等地表水，也可以利用城市污水参与循环

（3）土壤源地源热泵系统：利用地下埋设的封闭循环管路通过介质（水或水加防冻液）在管路中循环，与土壤或岩体进行热交换（分垂直和水平两种埋管形式）。

3热回收技术

通常空调机组的制冷剂冷凝依靠空气或水冷却，这部分热量白白的浪费，还要消耗大量的电能。地（水）源热泵系统则向土壤或地下水、地表水排热，其实在许多需要热能的场合（如卫生热水）这部分能源就可以回收利用的，通过在系统中增加一套热回收装置，我们不但可以得到免费的部分热量（可提供免费卫生热水），同时可以降低风冷冷凝器或土壤热交 换器的冷却做功，减少系统向地下排热，提高了系统的冷却效果，同时提高了能效比，也减少了用于地下冷却部分（埋管或抽水）的投资，具有一举三得的应用。地源热泵技术和热回收技术在一起结合使用，真正使热泵机组实现一机三用（冷、热、热水的功能）。

地下埋管式热泵的地下换热器埋设需要大量的占地面积，了节省埋管的占地面积和钻孔投资，我们建议采用建筑物桩基埋管的形式，另外，在室外空地埋设钻孔深达60m的埋管换热井，来补充樁基埋管的换热量不足，整介地下埋管汇总后至集分水器再连接到主机房，在埋地管道连接试压后，采用专用配制的混合回填料将桩基及钻孔填实保证换热井与土壤之间密实，保证换热效果。在地下换热器的设计过程中，U型管内水的流速对换热效果起着相当大的影响，为了保证系统的效果，一般建议流速在0.6 ～0. 8m/s之间。

节能、环保的水源热泵技术，湖水热泵的两个重要的因素就是水温和水质，根据我们的测试，一般3m以下的水深处水温受气温影响较小，基本恒定。由于该处湖水较浅，直接取水时水源的清洁度和温度场均难以保证，如果采用板换则可解决。但板换造价昂贵，增加初投资，且需要另一套水泵循环系统，增加运行费用，加之要经常清洗板换，管理维护量加大。所以本工程最后采用潜水盘管式的换热器，利用PE管内封闭循环水和湖水进行热交换，提供主机所需要的冷量和热量，潜水盘管式湖水换热器总长20000m，固定敷设在4m以下的湖水深处，同时为了防止冬季主机出口侧水温偏低而引起的冰堵，系统内充注l 5%的乙二醇溶液以达到防冻效果。整个能量采集系统充分考虑对流速、流量及湖水温升对流等各方面因素，以获取最佳的换热效果。

总结：采用地源热泵和热回收技术在建筑中的节能效果是十分显著的。和常规的供暖供冷系统相比，具有以下几个显著的特点：

（1）节能高效，一机三用，充分利用可再生地下能源，用IKW的电能可获得SKW以上的冷量或4KW以上的热量，并可利用产生的废热制造卫生热水（夏季可免费获得），因此和常规的供暖供冷系统相比，节能效果显著。

（2）绿色环保，利用地下再生能源，没有热污染、噪音、视觉污染、也没有有害气体排放污染。

（3）灵活安全，可同时实现供冷供热等不同功能要求，机房面积小，机组可灵活设置在任何地方，无锅炉、冷却塔等卫生及安全隐患。

（4）稳定可靠，维护简单，不受外界高温或严寒影响，运行稳定，系统简单，使用寿命长，故障率小，操作简单，维护费用小。

地源热泵适合各类工程使用，比起常规的供暖供冷系统具有很大的优越性。

4结束语

随着人们生活水平的提高和中国经济的高速增长，节能、环保和健康的生活方式己越来越为社会所关注。节能技术可靠性和经济合理性都是可实施的，具有较大的经济价值和社会效益。只要有缜密的设计和完善的施工，是一定能达到理想的节能效果的。