地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)探析

路敦鵬（兗礦東華建設(shè)有限公司地礦建設(shè)分公司,山東　鄒城　273500）

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)探析

路敦鵬
（兗礦東華建設(shè)有限公司地礦建設(shè)分公司,山東鄒城273500）

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)是一項(xiàng)極具發(fā)展前途的可再生能源利用新技術(shù)。本文從地源熱泵空調(diào)的發(fā)展現(xiàn)狀著手，詳細(xì)介紹了地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)造原理及技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)今后地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的進(jìn)一步推廣具有一定的借鑒意義。

地源熱泵；空調(diào)系統(tǒng)；節(jié)能

0　引言

暖通空調(diào)在為人們營(yíng)造舒適環(huán)境的同時(shí)，也帶來(lái)了許多問題，首先是能耗問題，其次是廢氣排放、溫室效應(yīng)和酸雨等問題。因此說(shuō)開發(fā)節(jié)能、環(huán)保型可持續(xù)發(fā)展的暖通空調(diào)技術(shù)已非常迫切。清潔無(wú)污染的地?zé)釀t是一種可利用的、適宜的新能源之一。源于灼熱的地球內(nèi)部的地?zé)崮芡ㄟ^(guò)向上傳遞導(dǎo)致地?zé)岙惓５陌l(fā)生，再通過(guò)熱儲(chǔ)本身的熱力和圍巖元素置換作用等，便形成了良好的地?zé)豳Y源。

1　地源熱泵空調(diào)的發(fā)展情況

我國(guó)對(duì)地源熱泵空調(diào)的研究，早在20世紀(jì)80年代就已經(jīng)開始在不斷發(fā)展，近年來(lái)，地源熱泵行業(yè)呈現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢(shì)。人們對(duì)環(huán)保、節(jié)能意識(shí)的增強(qiáng)和生活質(zhì)量、建筑環(huán)境的提高，逐步地加深了對(duì)地能資源的供熱制冷熱泵系統(tǒng)的重視程度，就是因?yàn)椋卦礋岜每照{(diào)不僅可以有效地避免資源遭到破壞和減少對(duì)環(huán)境的污染，還能利用可再生資源和節(jié)約常規(guī)能源。我國(guó)有較高水平的熱泵應(yīng)用和科研基礎(chǔ)作后盾，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)有可預(yù)見性的廣泛發(fā)展市場(chǎng)。這項(xiàng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用將帶動(dòng)建筑環(huán)境采暖的改革和其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性和發(fā)展前景廣闊的難得機(jī)遇。

2　地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)造以及原理分析

2.1地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)造

能夠劃分地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)造為地下?lián)Q熱、制冷熱泵，以及冷熱輸送分布這幾個(gè)組成部分。地下?lián)Q熱設(shè)備的作用為：一是冬季由水和土壤當(dāng)中對(duì)熱能進(jìn)行吸收；二是夏季向水和土壤當(dāng)中釋放熱量。它就是埋在地下或水中的換熱器組織。制冷熱泵的功能：一是，冬季對(duì)熱泵的方式運(yùn)轉(zhuǎn)，提升水和土壤當(dāng)中的熱量，再通過(guò)泵向要求供暖的房間輸送；二是，夏季對(duì)制冷的方式運(yùn)轉(zhuǎn)，把房間熱量向地下的水和土壤當(dāng)中順利排入。其重點(diǎn)的構(gòu)成部分為：壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥、循環(huán)系統(tǒng)，以及蒸發(fā)器。冷熱輸送的功能：向需要空調(diào)的房間輸送由制冷熱泵設(shè)備制取的冷、熱能量，達(dá)到房間氣流的組織合理化，提供符合人體舒適的空氣、溫度等質(zhì)量的要求。它的構(gòu)成裝置是：風(fēng)道或載熱載冷劑管道、室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管及末端裝置等。

2.2地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的原理

目前我國(guó)市場(chǎng)的制冷熱泵裝置就工作原理分類，大體上能夠劃分成為兩種，也就是蒸汽壓縮式和吸收式制冷熱泵設(shè)備。吸收式制冷熱泵設(shè)備的驅(qū)動(dòng)借助電動(dòng)機(jī)或者是燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)而對(duì)電能或者是天然氣進(jìn)行消耗。蒸汽壓縮式制冷熱泵裝置是由高品位的熱能驅(qū)動(dòng)，消耗的燃料是蒸汽、油、天然氣，以及熱水等。

其中，電動(dòng)蒸汽壓縮式制冷和熱泵裝置的應(yīng)用比較普遍。地表水、地下水或者是土壤等是地源介質(zhì)，制冷的工作過(guò)程是：低壓以及低溫的工質(zhì)飽和蒸汽由蒸發(fā)器到達(dá)壓縮機(jī)，被壓縮成為高溫以及高壓的過(guò)熱蒸汽，然后到達(dá)冷凝器，在冷凝器當(dāng)中，大概10℃的地源介質(zhì)冷卻其為高溫以及高壓的飽和液體，然后向節(jié)流閥進(jìn)行流通，再轉(zhuǎn)變成為低溫以及低壓的濕蒸汽，之后到達(dá)蒸發(fā)器，而在蒸發(fā)器當(dāng)中，工質(zhì)出現(xiàn)蒸發(fā)相變制冷的情況，冷去載冷劑冷之為相應(yīng)的溫度，之后工質(zhì)向低溫以及低壓的飽和蒸汽轉(zhuǎn)變，最后的時(shí)候，到達(dá)壓縮機(jī)進(jìn)行下個(gè)循環(huán)。制熱的過(guò)程是由節(jié)流閥出來(lái)的低壓低溫工質(zhì)氣液到達(dá)蒸發(fā)器，對(duì)地源介質(zhì)的熱量進(jìn)行有效地吸收，然后蒸發(fā)的工質(zhì)液體轉(zhuǎn)變成為飽和蒸汽，之后再到達(dá)壓縮機(jī)，被壓縮成為高溫以及高壓的過(guò)熱蒸汽，然后再到達(dá)冷凝器，這樣冷凝器當(dāng)中的工質(zhì)將熱量向載熱劑傳遞，而工質(zhì)向中溫以及高壓飽和液轉(zhuǎn)變，在經(jīng)過(guò)節(jié)流閥之后向低溫以及低壓的工質(zhì)氣液混合物轉(zhuǎn)變，最后的時(shí)候，再進(jìn)入下個(gè)的循環(huán)。

3　地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)

3.1要求較高的設(shè)計(jì)以及安裝技術(shù)

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)無(wú)論對(duì)于安裝，還是設(shè)計(jì)都有較高的要求，即便其機(jī)組的性能系數(shù)、能效比都較高，若不要求高標(biāo)準(zhǔn)水平，就會(huì)影響節(jié)能效果及其優(yōu)越性。

3.2分區(qū)域控制化，便于管理

地源熱泵的機(jī)組是整體的，也是獨(dú)立的，各個(gè)機(jī)組可以同時(shí)制冷、制熱，也可以獨(dú)立運(yùn)行，如此一來(lái)，不僅減少了對(duì)能源的浪費(fèi)，也將地源熱泵空調(diào)的節(jié)能、舒適性最大化。

3.3穩(wěn)定可靠的運(yùn)行可以延長(zhǎng)使用壽命

地下土壤以及水體的溫度在一年四季里都比較穩(wěn)定，使得地源熱泵機(jī)組的運(yùn)行也較為穩(wěn)定，不僅提高了其工作效率，而且使空調(diào)的應(yīng)用年限延長(zhǎng)。結(jié)合有關(guān)的信息資料證實(shí)，一些地下埋管能夠?qū)崿F(xiàn)50年以上的應(yīng)用年限，而且熱泵機(jī)組也能夠?qū)崿F(xiàn)至少20年的應(yīng)用年限。

3.4地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的高效節(jié)能性

針對(duì)地源熱泵空調(diào)和常規(guī)空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行對(duì)比估算，得出結(jié)論是——前者比后者可以平均節(jié)約40%-50%的運(yùn)行費(fèi)用。兩者之間為何存在如此之大的差距呢？那是因?yàn)椋镜叵峦寥馈⑺w溫度比環(huán)境溫度高，而夏季恰恰相反，水體以及地下土壤的溫度明顯低于環(huán)境的溫度，可以確保地源熱泵機(jī)組一直處于較為穩(wěn)定的現(xiàn)狀下，大大提升其性能系數(shù)和運(yùn)行能效比。

3.5地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的環(huán)保性

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)之所以能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)保，它的依據(jù)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面上：首先，地源熱泵的利用資源是太陽(yáng)能，一種在地表中可再生、潔凈的新能源。使用這種能源的優(yōu)勢(shì)，一是，不會(huì)因制熱時(shí)燃燒燃料造成污染物的大量產(chǎn)生對(duì)環(huán)境造成污染；二是，不必利用冷卻塔進(jìn)行制冷，即不用擔(dān)心使用冷卻塔造成的噪聲污染，也不用擔(dān)心污染地下土質(zhì)和消耗水資源，并且還可以對(duì)建筑物的外觀有明顯的改善。

4　結(jié)論

總之，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在我國(guó)是一項(xiàng)新型的技術(shù)，需要相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員的共同合作,做好勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試等各方各面的具體工作，才能使系統(tǒng)達(dá)到節(jié)能、環(huán)保和有效的利用，以使地源熱泵這項(xiàng)利國(guó)利民的可再生能源利用技術(shù)得到健康有序的發(fā)展。

[1]李中領(lǐng).簡(jiǎn)述地源熱泵應(yīng)用于戶式中央空調(diào)的發(fā)展前景[J].制冷與空調(diào),2005(01).

[2]楊衛(wèi)波,施明恒,董華.太陽(yáng)能-土壤源熱泵系統(tǒng)聯(lián)合供暖運(yùn)行模式的探討[J].暖通空調(diào),2005(08).

[3]雷海燕譯.日本應(yīng)用地源熱泵的可行性研究[J].地?zé)崮?2003(01).

[4]徐偉.地源熱泵工程技術(shù)指南[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2001.

路敦鵬（1986—），男，山東汶上人，2008年畢業(yè)于山東建筑大學(xué)地理信息系統(tǒng)工程專業(yè)，本科，助理工程師。