淺析地源空調(diào)系統(tǒng)的利用

王曉曦　王顯江　韋詩陽

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為改善大氣環(huán)境，大力推廣使用包括可再生能源的清潔能源。人們節(jié)能、環(huán)保意識(shí)的日益提高，地源熱泵作為一種節(jié)能、環(huán)保的綠色空調(diào)設(shè)備適應(yīng)能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求，有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。地源熱泵技術(shù)有效解決建筑物不僅要滿足冬季采暖的要求，而且需要夏季空調(diào)降溫。

關(guān)鍵詞：地源；空調(diào)系統(tǒng)；地源空調(diào)系統(tǒng)

1空調(diào)系統(tǒng)介紹

1.1傳統(tǒng)的中央空調(diào)

傳統(tǒng)的中央空調(diào)有空氣源熱泵（風(fēng)冷機(jī)組）+輔助電加熱和水冷冷水機(jī)組+鍋爐兩種形式。空氣源熱泵（風(fēng)冷機(jī)組）和水冷冷水機(jī)組在制冷時(shí)都是把房間的熱量向室外空氣排放，受室外氣溫因素影響太大，其制冷量隨室外空氣溫度升高而降低，尤其在高溫高濕地區(qū)，機(jī)組制冷性能極不穩(wěn)定，效率低下。在制熱時(shí)，空氣源熱泵當(dāng)室外溫度降到零度以下時(shí)需加輔助電加熱裝置，否則機(jī)組不能正常工作，耗電量大，效率很低，而水冷冷水機(jī)組+鍋爐這種空調(diào)形式，在供熱時(shí)需用電鍋爐或燃煤、燃油鍋爐，污染嚴(yán)重，運(yùn)行費(fèi)用昂貴。

1.2地下水源空調(diào)系統(tǒng)

地下水源空調(diào)系統(tǒng)是從水井中抽取的地下水。這種空調(diào)在應(yīng)用上受到許多限制，需要有豐富和穩(wěn)定的地下水資源作為先決條件。雖然在理論上抽取的地下水能夠回灌到地下水層，但是目前國內(nèi)地下水回灌技術(shù)還不成熟，很容易造成地下水資源的流失。目前由于對使用地下水的規(guī)定和立法越來越嚴(yán)格，這種空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用已逐漸減少。

1.3土壤熱交換器地源空調(diào)系統(tǒng)

地源熱泵是一種利用地下土壤中的地?zé)豳Y源，既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。這種空調(diào)系統(tǒng)是把熱交換器埋于地下，通過水在由高強(qiáng)度塑料管組成的封閉環(huán)路中循環(huán)流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)與大地土壤進(jìn)行冷熱交換的目的。夏季通過機(jī)組將房間內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下，對房間進(jìn)行降溫。同時(shí)儲(chǔ)存熱量，以備冬用。冬季通過熱泵將土壤中的熱量轉(zhuǎn)移到房間，對房間進(jìn)行供暖，同時(shí)儲(chǔ)存冷量，以備夏用，大地土壤提供了一個(gè)很好的免費(fèi)能量存貯源泉，這樣就實(shí)現(xiàn)了能量的季節(jié)轉(zhuǎn)換與鍋爐供熱系統(tǒng)相比，地源空調(diào)系統(tǒng)要比電鍋爐節(jié)省電能，比燃煤、燃油鍋爐節(jié)省能量；制冷、制熱的性能與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比高，因此其運(yùn)行費(fèi)用比普通中央空調(diào)的系統(tǒng)低。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)將會(huì)成為最有效的高效、環(huán)保、節(jié)能的供熱和供冷空調(diào)技術(shù)。

2地源空調(diào)發(fā)展概況

地源熱泵的概念最早出現(xiàn)在1912年瑞士的一份專利文獻(xiàn)中。20世紀(jì)50年代，歐洲和美國開始了研究地源熱泵的第一次高潮。最近在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國家取得了迅速的發(fā)展，已成為一項(xiàng)成熟的應(yīng)用技術(shù)。

在我國地源熱泵空調(diào)技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展比較緩慢，隨著人們生活水平的提高，人均能耗的增長，一次性礦物能源的日益衰竭以及環(huán)境的日趨惡化，地源熱泵技術(shù)已越來越引起人們的重視。在目前節(jié)能和環(huán)保的潮流下，該技術(shù)以其特有的節(jié)能性和穩(wěn)定性受到行業(yè)的矚目，在中國必將有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。

3地源空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)

地源熱泵技術(shù)與常規(guī)空調(diào)技術(shù)相比有著無可比擬的優(yōu)勢。

3.1高效節(jié)能，運(yùn)行費(fèi)用低

地源空調(diào)系統(tǒng)是經(jīng)濟(jì)有效的節(jié)能技術(shù)。地下土壤溫度一年四季相對穩(wěn)定，冬季比環(huán)境空氣溫度高，夏季比環(huán)境空氣溫度低，是很好的空調(diào)冷熱源，這種溫度特性使得地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率要高，節(jié)能和節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。另外，地能溫度較恒定的特性，使得熱泵機(jī)組運(yùn)行更穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。

3.2環(huán)境效益顯著

該裝置的運(yùn)行沒有任何污染，可以建造在居民區(qū)內(nèi)，在供熱時(shí)，沒有燃燒，沒有排煙，也沒有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場地，不會(huì)產(chǎn)生城市熱島效應(yīng)，對環(huán)境非常友好，是理想的綠色環(huán)保產(chǎn)品。

3.3屬可再生能源利用技術(shù)

地源熱泵從常溫土壤中吸熱或向其排熱，土壤中的能量它永無枯竭，是一種可再生的清潔能源，可持續(xù)使用。

3.4節(jié)水省地

以土壤為冷熱源，向其放出熱量或吸收熱量，不消耗水資源，不會(huì)對其造成污染。省去了鍋爐房及附屬煤場、儲(chǔ)油房、冷卻塔等設(shè)施，機(jī)房面積大大小于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)，節(jié)省建筑空間，也有利于建筑的美觀。埋管可埋在車庫、停車場、花園、操場等下面，不占用使用面積。

3.5自動(dòng)運(yùn)行

地源熱泵機(jī)組由于工況穩(wěn)定，所以可以設(shè)計(jì)簡單系統(tǒng)，部件較少，機(jī)組運(yùn)行簡單，維護(hù)費(fèi)用低；自動(dòng)控制程度高，可無人值守；此外，機(jī)組使用壽命長。

3.6運(yùn)行安全穩(wěn)定，可靠性高

地源熱泵系統(tǒng)在運(yùn)行中無燃燒設(shè)備，因此不可能產(chǎn)生二氧化碳、一氧化碳之類的廢氣，也不存在丙烷氣體，因而也不會(huì)有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)，使用安全。由于土壤深處溫度非常恒定，主機(jī)吸熱或放熱不受外界氣候影響，運(yùn)行工況非常穩(wěn)定，優(yōu)于其它空調(diào)設(shè)備。不存在空氣源熱泵供熱不足，甚至不能制熱的問題。土壤源熱泵地下?lián)Q熱管路采用高密度聚乙烯塑料管，使用壽命長達(dá)50年以上，可與建筑物壽命相當(dāng).空調(diào)機(jī)組結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)轉(zhuǎn)部件少，使用壽命可達(dá)到20年以上。整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用也較鍋爐——制冷機(jī)系統(tǒng)大大減少，保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。維修量極少，折舊費(fèi)和維修費(fèi)也都大大地低于傳統(tǒng)空調(diào)。

3.7一機(jī)兩用，應(yīng)用范圍廣

地源熱泵系統(tǒng)可供暖、制冷，一套系統(tǒng)可以代替原來的鍋爐加制冷機(jī)的兩套裝置或系統(tǒng)。可應(yīng)用于賓館、商場、辦公樓、學(xué)校等建筑，更適合于住宅的采暖、供冷。

4地源熱泵工程技術(shù)問題

地源熱泵工程需要較大面積做預(yù)埋管道，不適合改造項(xiàng)目。地源熱泵冬季應(yīng)考慮換熱效率問題，很多地源側(cè)水溫接近臨界冰點(diǎn)。地埋管部分管道流量不均影響換熱，應(yīng)做有管道流量平衡裝置。

地源熱泵空調(diào)可廣泛應(yīng)用于各類建筑中，如商業(yè)樓宇、公共建筑、住宅公寓、學(xué)校、醫(yī)院等。是一種使用可再生能源的高效節(jié)能、環(huán)保型的工程系統(tǒng)。冬季向建筑物供熱，夏季又可供冷。減少我國冬季采暖和夏季供冷所造成的大氣污染，降低供暖空調(diào)系統(tǒng)的能耗，不向室外排冷、熱風(fēng)，減少城市熱島效應(yīng)，對環(huán)境非常友好。