關于地源熱泵空調技術的探討

馬飛

摘要：地源熱泵空調是一種以地下水、淺層巖土體或地表水為低溫熱源，且比傳統空調系統更加節能高效的空調系統。地源熱泵空調利用少量的電能，通過水源熱泵機組，提取淺層巖土體、地下水、地表水中的熱量或冷量，將低位熱能提升至滿足用戶要求的溫度水平，用于空調制冷制熱。本文首先分析地源熱泵空調系統的主要組成和技術原理，同時對地源熱泵空調系統的現狀進行簡要分析，然后提出地源熱泵空調技術的一些優勢，最后對地源熱泵供技術在國內發展中存在的問題進行討論。

關鍵詞：地源熱泵；空調；技術應用

1、地源熱泵空調的概述

1.1地源熱泵的主要組成結構

地源熱泵空調系統由三部分構成的：能量采集系統、能量提升系統和末端能量釋放系統三部分組成。

能量采集系統由淺層地能采集抽回水井或經過集中處理的中水、能量采集器、井口換熱器等組成，是地源熱泵空調系統的最重要部分。能量采集系統在冬季采集淺層地溫能，為地源熱泵機組持續提供熱源；在夏季將淺層低溫能作為冷源，利用其低溫特性對系統冷凍水進行冷卻，通過地源熱泵機組向建筑物提供冷量。

能量提升系統由地源熱泵機組、能量輸送泵、閥組、定壓裝置、控制系統等組成。能量提升系統利用地源熱泵機組，提升低位能量；能量釋放系統利用末端裝置，冬季供暖、夏季制冷、日常提供生活熱水。能量釋放系統有散熱器、風機盤管、風機盤管加新風、全空氣系統和地板輻射采暖系統等形式。

1.2地源熱泵系統的分類

根據地熱能交換系統形式的不同，地源熱泵系統分為地埋管地源熱泵系統、地下水地源熱泵系統和地表水地源熱泵系統三種類型。地源熱泵系統方案設計前，應進行觀察場地狀況調查，并應對淺層地熱能資源進行勘察和評價，對項目使用地源熱泵的可行性進行研究來最終確定地源熱泵的應用方式和應用量。

2、地源熱泵空調的工作原理

正如水通過水泵能從低處向高處流動一樣，熱泵系統就是能夠把能量從溫度低（低品位能量）傳遞到溫度高（高品位能量）的設備系統。它是以花費一部分高質能（電能）為代價，從自然環境中獲取能量，并連同所花費的高質能一起向用戶供熱，從而有效地利用了低水平的熱能。

制冷模式時，高壓高溫的制冷劑氣體從壓縮機出來后進入水/制冷劑的冷凝器，向水中排放熱量而冷卻成高壓液體，并使水溫升高。到熱膨脹閥進行節流膨脹成低壓液體后進入蒸發器蒸發成低壓蒸汽，吸收空氣（水）的熱量。低壓制冷劑蒸汽又進入壓縮機壓縮成高壓氣體，如此循環不已。此時，制冷環境需要的冷凍水在蒸發器中獲得采暖模式與制冷模式相反。

3、地源熱泵空調技術應用現狀

近幾年，我國已經對地源熱泵空調技術做了大量研究，并且在施工的過程中都開始使用地源熱泵空調技術，為規范地源熱泵的應用，國家到地方相應出臺相關的技術規程和施工規范。隨著地源熱泵技術的逐漸推廣，我國的絕大部分城市均有應用地源熱泵空調。從已竣工的工程來看，辦公樓、賓館飯店、住宅、廠房、商場、學校、醫院等均有應用，市面上也出現了大量的地源熱泵相關產品，可以看出地源熱泵空調技術在我國有很大的市場潛力。地源熱泵空調節能環保，也符合我國可持續發展的國情。

4、地源熱泵空調技術的優勢及特點

4.1充分的利用了可再生資源

地表土壤和水體不僅是一個巨大的太陽能集熱器，收集了47%的太陽輻射能量，比人類每年利用能量的500倍還多（地下的水體是通過土壤間接的接受太陽輻射能量），而且是一個巨大的動態能量平衡系統，地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發散的相對的均衡。這使得利用儲存于其中的近乎無限的太陽能或地能成為可能。所以說，地源熱泵利用的是清潔的可再生能源的一種技術。

4.2節能、高效

對于傳統的熱泵系統總會受到外界天氣的影響，不能正常運行。對于傳統的熱泵系統來說，冬季主機的供熱量往往不足便會降低冬季的效果。而地源熱泵空調系統溫度比較穩定，在與外界交換能量的過程中也沒有結霜的可能，所以可以很大程度的節約成本。由于地源溫度全年恒定的特點，熱泵機組也比傳統熱泵機組更加安全穩定，能更加經濟和高效的運行。

4.3運用安全、靈活

地暖熱泵空調空調技術在應用的時候有很高的靈活性，可以根據實際場地進行安裝，從而有效的節省空間。系統低溫低壓穩定運行，無燃燒、爆炸危險，具有很高的安全性。

4.4便于管理，占地面積小

地源熱泵空調技術不需要鍋爐房或者冷卻塔等等室外設施，也不需要煤炭這種燃料，所以也節省了很多面積，對于空間的節省使得地源熱泵空調技術的經濟效益越來越高，并且使得外觀有了一定的改善。地源熱泵空調技術也不需要人去看管，減輕了工作人員的負擔，同時減少成本，也方便管理。

4.5應用過程中不會生產污染物

地源熱泵空調使用的是節能環保技術，而且在運行過程中充分利用地熱能源，該能源不會對環境造成污染，也不會生產出污染物，不會對空氣中排出有害氣體，在一定的程度上減緩了我國環境污染的惡化。所以說，加強地源熱泵空調的推廣和應用刻不容緩。

5、地源熱泵技術在我國發展過程中存在的問題

5.1建設資金投入不足

地源熱泵空調技術由于比較節能，所以技術要求相對都很高，很多開發商并不愿意投資這種高成本的技術，而且政府的扶持有限，對地源熱泵空調技術的資金補貼較少，這對地源熱泵空調技術在我國的發展造成了影響。所以政府部門以及開發商應該對地源熱泵空調技術重視起來，設立專門的基金會，大力推廣這種技術…。

5.2地源熱泵技術研究不到位

我國對地源熱泵空調這種新型技術的研究還存在很多問題需要解決，并且在研究的同時也要勇于創新，得到更完善的地源熱泵空調技術。

5.3生產技術可靠性不高

隨著地源熱泵產品的發展，我國已經有很多地方已經在生產這類產品了，但是對于產品的質量和效用并沒有完善的評估系統進行檢測，所以在使用的時候會出現很多問題。很多生產廠商的工作人員都沒有進行過專業的培訓，對于熱泵產品的了解也很少，在生產的過程中也不會進行嚴格的計算，導致生產出的產品或多或少都存在一些問題。對于目前國內少有的熱泵機型來說也根本不能滿足我國建筑工程的需要。

5.4技術人員專業素質水平不高

地源熱泵空調技術在我國已經盛行很多年，其技術也已經比較成熟，但是我國缺乏該方面的技術人才，不能充分地利用地源熱泵技術，從而充分地發揮其效用。很多從事該專業和領域的人都不夠了解這一技術，所以對于地源熱泵空調技術應該大力宣傳，并且加強對專業人士從業能力的培訓，充分發揮熱源泵技術的優勢。

6、結語

地源熱泵空調技術利用地下水、巖土體和地表水這類可再生的淺層地熱資源，同時還具有很好的節能和環保效果。雖然現在地源熱泵技術在國內發展中還存在很多問題，比如資金不足、技術研究不夠深等等，但是隨著人們的重視，該技術肯定會得到長足的發展。近幾年，地源熱泵空調技術在我國研究廣泛，并得到了較大的推廣和應用，同時由于對節能的重視，地源熱泵的相關產品也大量涌現。所以地源熱泵空調技術在我國一定可以更好的發展，并改善人們的生活。

（作者單位：江蘇華東地質建設集團有限公司）