地源热泵应用及其发展趋势探讨

高允

摘 要：地源热泵作为即能制冷又可供暖的高效节能系统，具有节能、环保以及高效等特点，这与国家的可持续发展以及发展低碳经济相吻合。本文主要介绍了地源热泵的工作原理、实际应用以及未来的发展趋势。

关键词：地源热泵；工作原理；应用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.13.070

进入21世纪，我国经济得到了突飞猛进的发展，但是随之而来的能源危机以及环境污染日益严重。地源热泵作为一种可持续再生、新型环保的供暖、制冷系统，今年来在我国快速发展起来。地源热泵可以替代传统的锅炉以及制冷机来实现供暖、制冷，在节约能源以及改善空气质量方面发挥着重要的作用。

1 地源热泵的工作原理

与水往低处流一样，热量也是从温度高的地方流向温度低的地方。但是科学家利用能量守恒原理，借助能量的转换就能实现让水从低处向高处流动，同样的道理，热量也能够由低温向高温流动，这就是地源热泵的工作原理。地源热泵也被称为“热量提升装置”，它可以充分的挖掘环境介质中所储存的能量，将温位提高之后进行利用，地源热泵装置在工作过程中所消耗的功仅仅为整个供热量的三分之一或者更少。因此，地源热泵具有节能的特点。

1.1 制冷模式

地缘水泵在制冷的过程中，首先对冷媒进行做工，利用的是机组中的压缩机来实现气液的转化。冷媒在蒸发器中会自然的吸收风机盘管所携带的热量。冷凝循环在吸收热量的过程中，在冷凝器的内部同时也产生冷凝作用，然后再通过水路循环系统将热量带走，转移到地下水和土壤中去，这样就会把室内的温度转移到地下去，风机盘管以冷风的方式向室内制冷，最终实现制冷的目的，制冷效果能达到13℃以下。

1.2 供暖模式

地缘水泵在制热的过程中首先利用机组中的压缩机对冷媒做工，换向阀会对冷媒的流动方向进行控制。冷媒会在冷凝器蒸发作用下吸收热量，这些热量来源于水路循环过程中自动吸收的地下水以及土壤的热量。随后冷媒会进一步的循环，在此过程中依靠冷凝作用将风机盘管中冷媒所携带的热量吸收，风机盘管会以暖风的形式对室内进行供暖，最终实现了将地下热量向室内转移的目的。最高供暖温度能够达到35℃上下。

2 地缘热泵的实际应用

2.1 地源热泵—太阳能复合系统

地源热泵-太阳能复合系统由四部分组成，分别是地源热泵机组、地热能交换系统、太阳能集热系统以及建筑物内系统。其能量来源主要是太阳能和浅层地热能。把太阳能集热系统和地源热泵系统有效的结合在一起，用来对建筑物在夏季供冷、冬季供暖以及提供生活中所需热水。

对于不同的季节，地源热泵—太阳能系统的流程是不一样的，下面主要介绍夏季供冷、秋季蓄热以及冬季供暖的流程。

（1）夏季供冷流程。夏季供冷时，复合空调系统是由太阳能集

热、负荷侧循环和地源侧循环系统这三部分组成。在工作的过程中，太阳能集热循环系统和地源热泵系统互不干涉，各自独立运行，而负荷侧循环系统正常的开启。其中，地源热泵系统作为冷源向建筑物供冷，太阳能集热系统作为热源向建筑物内提供生活热水。

（2）秋季蓄热流程。秋季蓄热时，复合空调系统中的负荷循环系统以及地源侧循环系统中的地源热泵机组都停止工作。太阳能集热循环系统正常的运行，同时开启地源侧循环泵。在此过程中太阳能集热系统采集的热量一部分用来满足人们的生活热水，剩下的则依靠地下管蓄储存到了地下，等到冬季供暖时再使用。

（3）冬季供暖流程。与夏季供冷时一样，冬季供暖时复合空调系统也是由太阳能集热、负荷侧循环和地源侧循环系统这三部分组成。只不过在工作过程中，太阳能集热循环系统与地源热泵系统不再是独立运行，而是要联合运行，正常开启地源侧循环泵。供暖热源主要来源于太阳能集热器以及地理管换热器。在热泵机组蒸发器中所提取的热量其中一部分来源于地下换热器，一部分来源于太阳能集热器。

地源热泵—太阳能复合系统作为一种夏季供冷、冬季供暖以及全年提供生活热水源的绿色环保系统，其经济效益明显，具有广阔的市场。只要设计合理，地源热泵—太阳能复合系统所提供的能量能够占到建筑物所消耗的总能量的百分之六十以上。

2.2 地源热泵—冰蓄冷耦合应用技术

虽然地源热泵能够供冷和供热，但是在夜间由于电力低谷的原因就不能进行蓄冷。冰蓄冷技术虽然能够在夜间蓄冷，但是其在冬季不能够供暖。因此将这两种技术通过合理的方法捏合在一起，就能优势互补了。

与地源热泵—太阳能系统一样，地源热泵—冰蓄冷系统在不同的季节其流程是不一样的，下面主要介绍夏季供冷以及冬季供暖的流程。

（1）夏季供冷流程。夏季供冷时，地源热泵与冰蓄冷联合空调系统主要由四个子系统组成，分别是供冷循环系统、蓄冰循环系统、制冷循环系统和冷却循环系统。其中供冷循环系统主要是向室内供冷；蓄冰循环系统主要作用是蓄冷；制冷循环系统主要作用是将热泵系统中的热量转移；冷却循环系统是将冷凝器中放出的热水进入到地热换热器中，然后将热量排入大地。

（2）冬季供暖流程。冬季供暖时，地源热泵与冰蓄冷联合空调系统只有地源热泵系统工作，制冷剂在蒸发器中将地热换热器中循环液的热量吸收，再通过制冷剂循环系统将热量传递到室内。

3 地源热泵的未来发展趋势

随着国家提出建设“环境友好型、资源节约型”的可持续发展道路，地源热泵这项技术肯定会得到突飞猛进的发展。总体上地源热泵的发展趋势主要有以下几点：（1）新型的热泵系统会不断的被开发出来；（2）土壤源、地表水源热泵数量会不断的增加，相应的地下水源热泵会减少。

4 结语

最近几年，在建筑行业中地源热泵被普遍的应用，对于节约资源和保护环境发挥了重要的作用。它作为一种节能、高效、环保的能源应用，基本不会对周围环境造成污染，不会产生任何的污染。因此地源热泵在我国乃至全世界会有更广阔的发展空间。

参考文献：

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