地源熱泵節(jié)能環(huán)保技術(shù)在建筑施工中的優(yōu)勢分析

孫紅艷 謝永輝

（1.河南省宏巖建設(shè)有限公司2.華耀城投資（周口）有限公司，河南 周口 466000）

地源熱泵是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源（也稱地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。地能分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)的冷源，即在冬季，把地能中的熱量“取”出來，提高溫度后，供給室內(nèi)采暖；夏季，把室內(nèi)的熱量取出來，釋放到地能中去。通常熱泵都是用來做為空調(diào)制冷或者采暖用的，地源熱泵還利用了地下土壤巨大的蓄熱蓄冷能力，冬季地源把熱量從地下土壤中轉(zhuǎn)移到建筑物內(nèi)，夏季再把地下的冷量轉(zhuǎn)移到建筑物內(nèi)，一個年度形成一個冷熱循環(huán)。

一、地源熱泵工作原理

（一）制冷原理

在制冷狀態(tài)下，地源熱泵機(jī)組內(nèi)的壓縮機(jī)對冷媒做功，使其進(jìn)行汽-液轉(zhuǎn)化的循環(huán)。通過冷媒/空氣熱交換器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)將室內(nèi)空氣循環(huán)所攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時再通過冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝，由水路循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收，最終由水路循環(huán)轉(zhuǎn)移至地下水或土壤里。在室內(nèi)熱量不斷轉(zhuǎn)移至地下的過程中，通過冷媒-空氣熱交換器，以13℃以下的冷風(fēng)的形式為房供冷。

（二）制熱原理

在制熱狀態(tài)下，地源熱泵機(jī)組內(nèi)的壓縮機(jī)對冷媒做功，并通過四通閥將冷媒流動方向換向。由地下的水路循環(huán)吸收地下水或土壤里的熱量，通過冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)，將水路循環(huán)中的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時再通過冷媒/空氣熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝，由空氣循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收。在地下的熱量不斷轉(zhuǎn)移至室內(nèi)的過程中，以35℃以上熱風(fēng)的形式向室內(nèi)供暖。

二、地源熱泵的節(jié)能環(huán)保在建筑中的優(yōu)勢分析

在中國，煤作為主要能源，煤炭在我國能源體系中占主導(dǎo)地位，長期以來，煤炭在我國能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、消費(fèi)結(jié)構(gòu)中一直占有絕對主導(dǎo)地位，盡管近年來，比例略有下降，但仍保持在65%以上，并再次呈現(xiàn)出上升的跡象。煤是各種能源中污染環(huán)境最嚴(yán)重的能源，只有減少城市地區(qū)煤的使用，城市大氣污染問題是才可能得到解決。現(xiàn)在各地都在采取措施控制燃煤的數(shù)量，選用電采暖、燃油或者燃?xì)獠膳却胧即嬖谶\(yùn)行費(fèi)用高、資源不足和排放CO2這些問題。受能源、特別是一次性能源與環(huán)保條件的限制，傳統(tǒng)的燃油、燃煤中央空調(diào)方式將逐步受到制約。從降低運(yùn)行費(fèi)用、節(jié)省能源、減少排放CO2排放量來看，地源熱泵技術(shù)是一個不錯的選擇。主要有以下幾點(diǎn)：

1.利用可再生能源

屬可再生能源利用技術(shù)，地源熱泵從常溫土壤或地表水（地下水）中吸熱或向其排熱，利用的是可再生的清潔能源，可持續(xù)使用。

2.自動運(yùn)行

地源熱泵機(jī)組由于工況穩(wěn)定，可以設(shè)計成簡單的系統(tǒng)，部件較少，機(jī)組運(yùn)行可靠，維護(hù)費(fèi)用用低，自動控制程度高，使用壽命長。

3.無環(huán)境污染

地源熱泵的污染物排放，與空氣源熱泵相比，相當(dāng)于減少38%以上，與電供暖相比，相當(dāng)于減少70%以上，真正的實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。

4.維護(hù)費(fèi)用低

在同等條件下，采用地源熱泵系統(tǒng)的建筑物能夠減少維護(hù)費(fèi)用。地源熱泵非常耐用，它的機(jī)械運(yùn)動部件要比常規(guī)系統(tǒng)少，所有的部件不是埋在地下便是安裝在室內(nèi)，從而避免了室外的惡劣氣候，其地下部分可保證50年，地上部分可保證30年，因此地源熱泵是免維護(hù)空調(diào)，節(jié)省了維護(hù)費(fèi)用，使用戶的投資在3年左右即可收回。地源熱泵的冷熱源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，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40%，因此要節(jié)能和節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用40%左右。另外，地能溫度較恒定的特性，使得熱泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。

此外，機(jī)組使用壽命長，均在15年以上；機(jī)組緊湊、節(jié)省空間；自動控制程度高，可無人值守。

5.使用壽命長

地源熱泵的地下埋管選用聚乙烯和聚丙烯塑料管，壽命可達(dá)50年，要比普通空調(diào)高35年使用壽命。地上部分可保證30年。

6.維持生態(tài)環(huán)境平衡

地源熱泵夏天把室內(nèi)的熱量排到地下，冬天把地下的熱量取出來供室內(nèi)使用，相對來說，向環(huán)境排放更少的能量，維持生態(tài)環(huán)境的平衡。

7.節(jié)省空間

沒有冷卻塔、鍋爐房和其它設(shè)備，省去了鍋爐房，冷卻塔占用的寶貴面積，產(chǎn)生附加經(jīng)濟(jì)效益，并改善了環(huán)境外部形象以土壤（水）為冷熱源，向其放出熱量或吸收熱量，不消耗水資源，不會對其造成污染。省去了鍋爐房及附屬煤場、儲油房、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。

8.環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益顯著

地源熱泵機(jī)組運(yùn)行時，雖然也采用制冷劑，但比常規(guī)空調(diào)裝置減少25%的充灌量；屬自含式系統(tǒng)，即該裝置能在工廠車間內(nèi)事先整裝密封好，因此，制冷劑泄漏機(jī)率大為減少。該裝置的運(yùn)行沒有任何污染，可以建造在居民區(qū)內(nèi)，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，且不用遠(yuǎn)距離輸送熱量。不消耗水也不污染水，不需要鍋爐，不需要冷卻塔，環(huán)保效益顯著。

地源熱泵機(jī)組的電力消耗，與空氣源熱泵相比也可以減少40%以上；與電供暖相比可以減少70%以上，它的制熱系統(tǒng)比燃?xì)忮仩t的效率平均提高近50%，比燃?xì)忮仩t的效率高出了75%。