环保节能地源热泵技术应用研究

2018-02-11梁亮石家庄铁道大学基建处河北石家庄050043

中国房地产业 2018年17期

文/梁亮石家庄铁道大学基建处河北石家庄 050043

李晓娟、陈福宾石家庄天源冷暖技术开发有限公司河北石家庄 050000

1、地源热泵的分类及应用

1.1 地下土壤源热泵

地下土壤源热泵采用地下土壤作为热泵的热源,利用循环工质在封闭的埋管中循环流动,实现系统与大地土壤间的换热,既达到利用大地土壤作为热源,又不抽取地下水源的目的,主要适用于热负荷需求量较低的建筑物。系统安装时占地面积较大,钻井费用较高。如北京中央党校医院大楼就是采用地下土壤源热泵系统。

1.2 地下水源热泵

地下水源热泵主要采用地下水作为热泵的热源,要求使用区域具有丰富和稳定的地下水资源,使用过程中要注意地下水的取水和回灌。如北京鸿基花园商场就是采用地下水源热泵系统。

1.3 地表水源热泵

地表水源热泵系统主要采用江河、湖泊、污水等地表水作为热泵的热源,适用于靠近江河湖泊等大容量自然水体的区域。地表水源热泵系统造价低廉,运行过程的能耗和运行费用较低,维修周期长,稳定性较好。如北京奥运村工程就采用地表水源热泵系统。

2、关于目前地源热泵发展的问题

主要有以下问题：1.观念转变，传统空气源热泵和燃气、燃煤供热技术相对成熟，地源热泵作为一种型新空调系统，典型工程实例不多，认识还不充分，而使得人们选择地源热泵系统时会面临阻力。2.暖通空调技术与其它技术的配合，地源热泵技术是暖通空调技术与水利、地质、钻井等技术相结合的综合技术，缺一不可，这要求设计与施工人员具有较为丰富的知识与经验积累，能够合理协调、做好充分的技术经济分析。3.地源热泵对环境的影响，目前地下水的回灌技术不完善，同时国家对地下水开采利用有严格限制，在一定程度上会影响以水为热源的地源热泵进一步推广；此外土壤源热泵空调系统钻井对土壤热、湿及盐分迁移的影响研究有待进一步深入，如何使不利因素减少到最小是必须考虑的问题。4.地源热泵系统投资，地源热泵系统在不同地区、不同工程中初投资相差较大，有的工程钻井费用可能占整个系统初投资的50%以上，就是说在现有条件下并不是所有的地源热泵系统都是经济合理的，因此有些投资者可能会回到传统的空调形式。5.地源热泵安装维护，目前地源热泵系统的安装费用较高，与电能制冷、天然气加热系统相比，地源热泵安装费用高出20～25%，它的回收期是5～8年；而且地源热泵系统的维护较为困难，这在一定程度上会影响它的使用。

3、地源热泵系统的技术优势及经济效益和发展

3.1 充分利用自然资源实现高效节能

现阶段，太阳能作为一种自然资源备受广泛应用，且太阳能是取之不尽用之不竭的可再生、绿色资源，以此转化为热能，为人类提供热源，其经济效益十分明显。根据相关实践证明：利用地源热泵，比风冷热泵、电采暖热泵、燃气炉分别节能40%、70%、48%，而制冷所耗费的能源也相对减少一半以上。由此可见，地源热泵可以有效利用太阳能的自然资源实现，这对我国节约能源发挥着重大作用。地表相当于一个巨大的太阳能收集器，远远超过与人类所耗费的能源总数的500倍之多，为我国大肆利用太阳能资源提供了前提条件。

3.2 具有极大的环境效益

传统的供暖、空调方式分别解决冬季供暖和夏季制冷。其系统投资大、占地多，且对环境的影响很严重。大气是人类赖以生存的最基本环境要素之一。然而，由于冬季采用煤炭、燃油和天然气等作为燃料，燃烧产生的大量污染物，包括大量的，等气体造成的大气污染，严重破坏着大气环境，降低了人们的生活质量。夏季使用的空调系统同样存在着：排放，作为重要的温室气体是造成全球性气候变化的主要因素之一，将大量废热排人大气，产生了热岛效应，同时还产生令人难以忍受的噪音，使得外界空间环境条件更加恶化。而地源热泵则利用大地的蓄热能力，把夏季多余的热能排人大地留作冬季取用，把冬季多余的冷能留作夏季取用，源头上根除了空调系统对城市热岛的效应。地源热泵的污染物排放很低，系统所使用的制冷剂在工厂里注入并被完全密封，使用过程中绝无泄漏，用户任何时候均不必添补制冷剂，因而减少了对臭氧层的破坏。热泵系统可以建造在居民区内，在冬季供暖时省去了锅炉和锅炉房，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，不用远距离输送热量，极大限度地改善其他空调方式的及颗粒物等污染物的排放量；供冷时省去了冷却塔，避免了冷却塔噪音及霉菌污染。地源热泵所使用的地下水可全部回灌，不会对水质产生污染；地源热泵系统不直接消耗煤或燃油、天然气等矿物燃料，从而达到了绿色环保的要求。

3.3 运行稳定可靠且使用寿命长

传统的空调系统不论是水冷还是风冷，换热环境均为大气，由于它的换热器必须置于暴露的空气中，故不可避免地受到环境条件变化的影响，降低换热效率和使用寿命，并且影响了建筑物的外观；而地源热泵以土壤作为热源的主要优点在于土壤温度的相对稳定，基本不受外界环境的影响；埋管热交换器不需要除霜，减少了结霜和除霜的能耗；热泵系统设计简单，运动部件比常规系统少，且安装在室内，自动控制程度高，可无人值守；系统安全无燃烧设备，不存在爆炸、燃烧的隐患；由于系统不暴露在风雨中，因而维护简便，机组使用寿命均在20a以上，地埋管换热器寿命可达40～50a；地源热泵系统的供冷、供热平稳，降低了停、开机的频率和空气过热和过冷的峰值；把地源热泵换热器埋于地下，也不会破坏建筑物的外观。