地源熱泵節能環保技術在建筑施工中的優勢分析

孫紅艷 謝永輝

（1.河南省宏巖建設有限公司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熱資源（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能空調系統。地能分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調的冷源，即在冬季，把地能中的熱量“取”出來，提高溫度后，供給室內采暖；夏季，把室內的熱量取出來，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移到建筑物內，夏季再把地下的冷量轉移到建筑物內，一個年度形成一個冷熱循環。

一、地源熱泵工作原理

（一）制冷原理

在制冷狀態下，地源熱泵機組內的壓縮機對冷媒做功，使其進行汽-液轉化的循環。通過冷媒/空氣熱交換器內冷媒的蒸發將室內空氣循環所攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環的同時再通過冷媒/水熱交換器內冷媒的冷凝，由水路循環將冷媒所攜帶的熱量吸收，最終由水路循環轉移至地下水或土壤里。在室內熱量不斷轉移至地下的過程中，通過冷媒-空氣熱交換器，以13℃以下的冷風的形式為房供冷。

（二）制熱原理

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

二、地源熱泵的節能環保在建筑中的優勢分析

在中國，煤作為主要能源，煤炭在我國能源體系中占主導地位，長期以來，煤炭在我國能源生產結構、消費結構中一直占有絕對主導地位，盡管近年來，比例略有下降，但仍保持在65%以上，并再次呈現出上升的跡象。煤是各種能源中污染環境最嚴重的能源，只有減少城市地區煤的使用，城市大氣污染問題是才可能得到解決。現在各地都在采取措施控制燃煤的數量，選用電采暖、燃油或者燃氣采暖等措施，但都存在運行費用高、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保條件的限制，傳統的燃油、燃煤中央空調方式將逐步受到制約。從降低運行費用、節省能源、減少排放CO2排放量來看，地源熱泵技術是一個不錯的選擇。主要有以下幾點：

1.利用可再生能源

屬可再生能源利用技術，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，可持續使用。

2.自動運行

地源熱泵機組由于工況穩定，可以設計成簡單的系統，部件較少，機組運行可靠，維護費用用低，自動控制程度高，使用壽命長。

3.無環境污染

地源熱泵的污染物排放，與空氣源熱泵相比，相當于減少38%以上，與電供暖相比，相當于減少70%以上，真正的實現了節能減排。

4.維護費用低

在同等條件下，采用地源熱泵系統的建筑物能夠減少維護費用。地源熱泵非常耐用，它的機械運動部件要比常規系統少，所有的部件不是埋在地下便是安裝在室內，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空調，節省了維護費用，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定，冬季比環境空氣溫度高，夏季比環境空氣溫度低，這種溫度特性使得地源熱泵比傳統空調系統運行效率要高40%，因此要節能和節省運行費用40%左右。另外，地能溫度較恒定的特性，使得熱泵機組運行更可靠、穩定，也保證了系統的高效性和經濟性。

此外，機組使用壽命長，均在15年以上；機組緊湊、節省空間；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50年，要比普通空調高35年使用壽命。地上部分可保證30年。

6.維持生態環境平衡

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

7.節省空間

沒有冷卻塔、鍋爐房和其它設備，省去了鍋爐房，冷卻塔占用的寶貴面積，產生附加經濟效益，并改善了環境外部形象以土壤（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、冷卻塔等設施，機房面積大大小于常規空調系統，節省建筑空間，也有利于建筑的美觀。

8.環境和經濟效益顯著

地源熱泵機組運行時，雖然也采用制冷劑，但比常規空調裝置減少25%的充灌量；屬自含式系統，即該裝置能在工廠車間內事先整裝密封好，因此，制冷劑泄漏機率大為減少。該裝置的運行沒有任何污染，可以建造在居民區內，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，環保效益顯著。

地源熱泵機組的電力消耗，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，它的制熱系統比燃氣鍋爐的效率平均提高近50%，比燃氣鍋爐的效率高出了75%。