地源熱泵供熱制冷節能環保系統應用技術的研究

王琳+徐欣欣

摘 要：隨著社會經濟發展水平的不斷提高，人們生活質量也在不斷改善，地源熱泵技術也被應用到了人們的生活中，因為其不僅具有供熱和制冷的功能，同時還具有環保性和節能性等優點，并能夠很好地滿足人們對高質量生活的需求，目前已經被廣泛地應用到各領域中去，具有良好的發展前景。基于此，本文通過對地源熱泵系統進行分析，并相應地探究地源熱泵供熱制冷節能環保系統應用技術具體的應用情況和效益。

關鍵詞：地源熱泵；供熱制冷；節能環保系統；應用技術

中圖分類號：TK11 文獻標識碼：A

地源熱泵系統應用技術相對較為復雜，主要就是將換熱器裝置淺埋在地下，使水能夠在封閉狀態下的換熱管道中進行循環流動，確保它能和淺層土壤實現冷熱交替。當夏天季節氣溫高時，地源熱泵系統能夠將建筑中產生的熱量傳輸到地下，實現對室內的降溫和制冷，同時傳輸到地下的熱量則是被存儲起來。當到了冬天寒冷天氣時，地源熱泵同樣會將存儲的熱量傳輸到室內，提升室內的溫度，同時再將冬天建筑中的冷氣存儲起來，方便夏天制冷使用，通過這樣的冷熱能量的轉換，不僅滿足了人們的生活需求，同時還具有環保節能作用。

一、地源熱泵系統分析

（一）基本概述

隨著環境問題和能源危機的日益嚴重，地源熱泵系統作為一項新型的熱泵技術被研發出來，并且受到了社會各領域的廣泛應用。該系統主要是通過熱泵設備從淺層地下的水和土壤中吸收相應的冷量和熱量，然后再運用熱泵系統將這些冷量和熱量進行循環交替，冬季為室內用戶提供熱量，夏季為室內用戶提供冷量，保證室內溫度能夠符合人們的需求。地源熱泵系統的運用，只需要消耗少量的電能等能源，就可以得到高于輸入能量數千倍的冷能和熱能，是一種新型的節能環保系統，具有非常顯著的生態效益、經濟效益以及社會效益，發展前景良好。

（二）技術特點

（1）可再生能源：地源熱泵主要就是從淺層地面中獲取冷源和熱源，從而將這兩種能量進行循環轉換的一種供熱制冷系統。其中淺層地面能源主要就是地表淺層吸收大量的地熱能和太陽能，從而蘊藏熱能。在這里我們可以將地表淺層看作為一個集熱器，能夠收集大約50%的太陽能，是人們每年能量使用量的500倍。而且該系統還不會受到資源和地形的限制，能夠大范圍地吸取能源資源。地源熱泵系統能夠對淺層地表的可再生能源無限地開發和利用，為人類生活和生產活動提供更多的可再生清潔能源。

（2）節能技術：從相關資料分析中可以發現，地能資源中的溫度具有穩定性特點，在夏季時比室內溫度低，在冬季時比室內溫度高，是一個非常好的空調冷源和熱源。正因為如此，地源熱泵才具有較高的運行效率，與傳統空調相比要高出50%。而且運行費用也降低了50%左右，具有良好的經濟性。同時，地能溫度所具有的穩定性，能夠讓地源熱泵設備運行更加可靠和安全。

二、地源熱泵系統的具體應用分析

（一）應用類型

首先，地下水的直接利用。該系統不僅占地面積相對較小，而且非常經濟實用，可以在不用對水資源造成任何破壞的情況下，充分吸取內部能量，在地下水中進行能量的直接轉換。其次，地下埋管。該系統主要分為水平式埋管和豎直式埋管。其中水平式埋管具有安裝費用少，適合大范圍推廣等優點，但是其占地面積廣、電能消耗大，而且很容易受到地表溫度變化的影響。而豎直式埋管則具有占地少、電能消耗少等優點，但是也存在鉆井費用高的缺點。最后，地表水的利用。該系統主要就是對湖、江、河等多種水資源進行充分利用，不僅投資成本較少，能耗低、運行費用少，而且具有可靠性較高的運行特點。但是，盤管設備主要安置在淺水中，很容易遭到損壞，而且水面溫度的變化，也會影響機組的運行效果。

（二）適用范圍

地源熱泵能夠結合天氣和土壤等實際情況，利用土壤換熱器、控制系統以及熱泵機組等共同構成集采暖、供熱和制冷為一體的空調系統。同時，該系統還能實現冷熱聯供，在供冷季節空調系統能效可以達到1∶7；取代電熱鍋爐進行制熱水，可以節省70%的能源費用；取代燃油鍋爐進行制熱水，能夠節約60%的能源費用。而相對于常用的電鍋爐來說，能夠節約30%的能源費用。地源熱泵系統非常適用于室外氣溫在-10℃以上的居民小區、度假村、軍隊、學校、醫院、辦公大樓以及賓館等場所的冷暖空調。同時，在溫控養殖、低溫烘干以及種植業中也有廣泛應用。

（三）具體應用情況

近幾年來，地源熱泵供熱制冷節能環保系統技術已經受到國內外的廣泛開發、應用和推廣，其技術逐漸發展成熟，效果顯著。目前，地源熱泵供熱制冷節能環保系統技術已經在我國應用了十多年，不管是普及程度還是普及效果都非常明顯。從相關統計資料中發現，我國在5000m2左右的建筑中，已經建立起的地源熱泵系統超過了3000多項。例如，我國黃臺大酒店、山東大學的學生公寓等對這種技術的應用，在取得良好效果的同時，還節約了大約30%的電費，經濟效果較為明顯。

三、地源熱泵系統的效益和發展前景

（一）效益分析

相對于電加熱產熱水來說，地源熱泵的使用可以讓每萬人節省300萬度以上的電能，根據某地區的電能使用的平均價格，大約能夠節省200萬元。通常只需要投入一次就能夠獲得幾十年的收益，而且每個用戶只需要投入與中等價格熱水器相同的價格，每年就能夠節省30%的電能，減少用電費用，既經濟又實惠。同時，由于地源熱泵系統取代了燃煤鍋爐和電鍋爐供熱、制熱水，因此，在很大程度上減少了污染物的排放，有利于保護環境，具有明顯的生態效應。此外，運用這種系統，能夠對淺層地表能源進行充分利用，可以增強換熱效率、降低能耗等，具有明顯的節能效果。

（二）發展前景

隨著環境問題和能源危機的不斷加劇，環境、能源的可持續發展受到了世界各國的廣泛關注，以往燃煤模式的能源結構不僅耗能較大，而且產生的污染問題極為嚴重，已經無法滿足當代節能環保的發展需求。所以，要想獲得經濟和環境的可持續健康發展，我們必須要加大對可再生能源的開發和利用，不僅要提升節能意識，還要采取相應的實踐和手段，強化節能力度，因此，既能在夏季制冷，又可以在冬季供暖的地源熱泵是非常好的選擇。而且，經過多年的研究和應用實踐，地源熱泵技術發展已經較為成熟，其環保、高效以及節能效果非常明顯，其所具有的清潔性、舒適性、穩定性以及安全性等優點，深受廣大用戶的青睞，發展前景極為廣闊。

結論

總而言之，地源熱泵系統作為一種能夠充分運用可再生資源的新技術，其通過對淺層地表資源的充分吸取和轉換，具有制冷和供熱的雙重功能，在滿足人們對室內溫度需求的同時，還能發揮出良好的節能、環保功能，其效益非常顯著。因此，我們應該正確認識該系統的特點，了解系統運用所具有的發展前景，從而在我國范圍內大力推廣這種地源熱泵系統，降低能源的消耗，加大環境保護力度，實現社會的可持續健康發展。

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