地源热泵技术应用问题研究

陈晨

摘 要：加强对地源热泵技术在供热制冷节能环保系统的应用，具有良好的实践效果，在节约能源、保护环境、提升经济效益等方面发挥着至关重要的作用。因此，在后期的供热制冷节能环保系统中，须高度重视地源热泵技术关键环节及其重点方面的应用，同时还要采取科学的实施措施和方法。

关键词：地源热泵；供热制冷；节能环保

一、运行原理

地源热泵系统的工作原理是利用浅层地热能进行供冷和供热，通过热泵把地下的冷量或者热量传输至建筑物中，夏季储藏建筑物所释放的热量，从而冬季为建筑物提供需要的热量。根据浅层热源的类型，可以将地源热泵系统分为两种形

式，即地下水源热泵系统和土壤源热泵系统。对于地下水热源泵系统，该系统的运行原理是以地下水作为冷、热介质，通过输入少量的高位能源后，实现低位热能和高味热源之间的转换。地下水源热泵系统通常选择深度介于100m-150m 之间的水源，该区域水的温度相对恒定，因此将该区域称之为恒温带。地下水源热泵系统将地下水作为冷热源，在夏季为建筑内提供冷源（通过地下水将夏季建筑室内的热量传输至地下水中）和冬天提供热源（冬季通过将恒温地下水中的热量传输至室内）。土壤源热泵系统利用埋于地下的换热管从土壤中吸收冷热量，并通过换热器的循环介质把吸收的冷热量传输至热泵机组，由热泵机组的高效制冷制热能力输出高位冷热量，实现不能直接利用低位能源向高位能源的转换，为建筑物提供热量和冷量。在供冷时，末端的热量通过循环介质将建筑内的热量传递至土壤中；在供暖时，末端供给热量通过循环介质将土壤中的热量传递至室内。

二、地源热泵技术的应用优势

1 稳定性优势

地能热资源的温度通常介于10℃ -20℃之间，不会出现明显的波动，处于稳定状态。夏季地能热资源的温度比外界环境温度低，冬季地能热资源温度比外界环境温度高，这种稳定性优势，能够保证地源热泵系统稳定、可靠的运行。普通空调系统设计使用寿命一般在10年左右，而地源热泵系统的地下换热管网采用抗老化性能良好的高密度聚乙烯管材，使用寿命可达50年以上，且运行安全可靠，大大降低了系统维护费用。

2 节能优势

地源热泵系统利用储藏于大地土壤中的能量作为能源，通过深埋于建筑物周围的室外地能换热系统与建筑物内部完成热交换，以达到调节建筑内部环境温度的空调系统。它既可以供暖也可制冷，还可以为建筑内部提供生活热水，运行过程中以电能带动系统运转，无需其他人工热源，是一种节能环保、运行成本低的空调技术。

3 环保和可再生优势

地源热泵技术利用的是储藏于地下的天然清洁能源，在热泵机组工作过程中，除消耗少量的电能外，不再消耗其他任何燃料，故不会对地下土壤、水体和环境造成污染，这对高耗能、重污染的工程建设行业的节能减排工作意义重大。大地岩土层冬季放热、夏季吸热，存储量巨大且可循环利用，是可持续发展的天然绿色能源。其次，热泵系统不需要堆放燃料和废物场地，从而节省了建筑空间，有利的促进了环境保护和消防安全。地源热泵技术以大地作为冷热源，利用系统的运转带动密封于管路中的循环液流动，使室内环境和岩土层之间的进行热交换。不再利用锅炉和锅炉房，从根本上解决了燃油燃煤造成的大气污染，大幅度的减少了因建筑采暖和空调系统所造成的二氧化碳排放，提高了能源利用率。同时也避免了因采暖和空调系统造成的水源浪费。由此可见，热泵技术是建筑制热和制冷系统中的经济适用的选择方案。

三、地源热泵系统的具体应用

1 应用类型

地源热泵系统在供热制冷节能环保系统中的应用类型主要包括以下几种：其一，地表水应用类型，该种类型充分应用江、河、湖等地表水资源，具有运行可靠和稳定、运行成本低、能耗低以及资源丰富等有点，但是在实际应用过程中需要在浅水中安装盘管设备，当水面温度发生变化后，很容易对机组的运行效果产生影响。其二，地下埋管类型，该种类型包括竖直式埋管和水平式埋管两种，对于竖直式埋管，具有電能消耗低、占地面积小等优点，但是钻井施工成本较高；对于水平式埋管，具有范围大、安装费用少等优点，缺点在于能耗较大、占地面积广，当地表温度发生变化后，会对地源热泵系统运行产生不良影响。其三，地下水直接用类型，该种类型具有占地面积小、实用性强、成本低等众多优势，在实际应用过程中需要注意对地下水资源的保护。

2 应用意义

地源热泵技术应用有着巨大的节能环保作用，热泵技术可更加合理地运用无污染或污染较小的低品位能源，这样既可有效地节省一些矿物燃料，且可减少CO2、NO2 和SO2 等一些有害物质的排放，这样可将生态环境进行一定的保护。如：电动热泵和传统燃油锅炉相比，在给用户提供等同的热量时，可将CO2 的排放量有效控制68% 以下，SO2 排放量有效控制在93% 以下，NO2 排放量有效控制在73% 以下。这样不但减少了对大气的污染，还有效缓解了城市的热岛现象。

3 具体应用情况

据统计，我国城镇现有民用建筑总面积约为105亿m2，预计到2020年底，民用建筑面积将达300亿m2。到目前为止，符合节能标准的建筑面积还不到5%，剩余部分均需在后期逐步进行节能改造，国家初步计划在未来5年，完成地源热泵利用面积3.5亿m2。另外，随着气候条件的变化，我国采暖区域也逐步由北向南推移，采暖面积也会因此大幅度增加，可见地源热泵技术具有巨大的市场潜力和广阔的发展空间。能源问题已经受到国际社会的共同关注，节能减排和新能源开发利用成为了近年来接连召开的联合国气候变化大会的中心议题。全面促进节能减排，大力推进环境治理，成为我国发展过程中所面临的主要问题。“十三五规划”已明确提出，到2020年我国要实现单位GDP碳排放要比2015年下降40%～45%的奋斗目标，充分显示了我国政府坚定不移地走绿色发展之路的信心和决心。

结语

积极推进绿色能源的开发利用是人类生存和社会发展的需要，是科技进步的必然趋势，地源热泵技术凭借其节能、环保、经济、适用的先天优势，在国家政策的支持下，必将会得以创新发展并焕发出勃勃生机，更会显示出它良好的经济效益和社会效益，对实现整个社会的可持续发展也会产生深远的影响。

参考文献

[1]王艳.“夏热冬暖地区地源热泵供热制冷节能系统适应性研究与规模化应用”项目成果评价会[J].建筑技术开发，2016（04）：84.

[2]庄寿疆.绿色建筑的建筑节能技术与实施要点研究[J].低碳世界.2017（03）

（作者单位：江苏德道天诚土地房地产评估造价咨询有限公司无锡分公司）