浅析地源热泵节能环保如何在建筑施工中应用

桑明超 任炎光

【摘要】地源热泵是利用水与地能（地下水、土壤或地表水）进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源，冬季把地能中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地能为“热源”；夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地能为“冷源”。具有高效节能、经济环保、安全可靠、可自动运行等优点。

【关键词】地源热泵；冷热源；能量利用系数

中图分类号：IU98

文献标识码：A

文章编号：1006-0278（2015）04-085-01

一、地源热泵的概念

地源热泵是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在冬季，把地能中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。热泵机组的能量流动是利用其所消耗的能量（如电能）将吸取的全部热能（即电能+吸收的热能）一起排输至高温热源。而其所耗能量的作用是使制冷剂氟里昂压缩至高温高压状态，从而达到吸收低温热源中热能的作用。

二、地源热泵工作原理

（一）制冷原理

在制冷状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，使其进行汽一液转化的循环。通过冷媒/空气热交换器内冷媒的蒸发将室内空气循环所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/水热交换器内冷媒的冷凝，由水路循环将冷媒所携带的热量吸收，最终由水路循环转移至地下水或土壤里。在室内热量不断转移至地下的过程中，通过冷媒一空气热交换器，以13℃以下的冷风的形式为房供冷。

（二）制热原理

在制热状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，并通过四通阀将冷媒流动方向换向。由地下的水路循环吸收地下水或土壤里的热量，通过冷媒/水热交换器内冷媒的蒸发，将水路循环中的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/空气热交换器内冷媒的冷凝，由空气循环将冷媒所携带的热量吸收。在地下的热量不断转移至室内的过程中，以35℃以上热风的形式向室内供暖。

三、地源热泵的节能环保

（一）主要用途

地源热泵系统的能量来源于自然能源。它不向外界排放任何废气、废水、废渣、是一种理想的“绿色空调”。被认为是目前可使用的对环境最友好和最有效的供热、供冷系统。该系统无论严寒地区或热带地区均可应用。可广阔应用在办公楼、宾馆、学校、宿舍、医院、饭店、商场、别墅、住宅等领域

（二）地源熱泵的优点

在中国，煤作为主要能源，煤炭在我国能源体系中占主导地位，长期以来，煤炭在我国能源生产结构、消费结构中一直占有绝对主导地位，尽管近年来，比例略有下降，但仍保持在65%以上，并再次呈现出上升的迹象。煤是各种能源中污染环境最严重的能源，只有减少城市地区煤的使用，城市大气污染问题是才可能得到解决。现在各地都在采取措施控制燃煤的数量，选用电采暖、燃油或者燃气采暖等措施，但都存在运行费用高、资源不足和排放CO2这些问题。受能源、特别是一次性能源与环保条件的限制，传统的燃油、燃煤中央空调方式将逐步受到制约。从降低运行费用、节省能源、减少排放CO2排放量来看，地源热泵技术是一个不错的选择。主要有以下几点：

1.利用可再生能源。属可再生能源利用技术，地源热泵从常温土壤或地表水（地下水）中吸热或向其排热，利用的是可再生的清洁能源，可持续使用。

2.自动运行。地源热泵机组由于工况稳定，可以设计成简单的系统，部件较少，机组运行可靠，维护费用用低，自动控制程度高，使用寿命长。

3.无环境污染。地源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少38%以上，与电供暖相比，相当于减少70%以上，真正的实现了节能减排。

4.维护费用低。在同等条件下，采用地源热泵系统的建筑物能够减少维护费用。地源热泵非常耐用，它的机械运动部件要比常规系统少，所有的部件不是埋在地下便是安装在室内，从而避免了室外的恶劣气候，其地下部分可保证50年，地上部分可保证30年，因此地源热泵是免维护空调，节省了维护费用，使用户的投资在3年左右即可收回。地源热泵的冷热源温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%，因此要节能和节省运行费用40%左右。另外，地能温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。

此外，机组使用寿命长，均在15年以上；机组紧凑、节省空间；自动控制程度高，可无人值守。

5.使用寿命长。地源热泵的地下埋管选用聚乙烯和聚丙烯塑料管，寿命可达50年，要比普通空调高35年使用寿命。地上部分可保证30年。

四、地源热泵的发展

当前，中国地源热泵产品生产厂家已经超过80家。《地源热泵系统应用情况调查研究分析报告》显示，地源热泵这一新兴技术受到广泛关注，不同所有制形式企业都参与到其开发、应用之中，尤以中小项目居多，这说明地源热泵发展潜力巨大。

可以说，地源热泵在我国长江黄河流域等广大对冷热都有需求的地区，具有较高适用性，对南方部分只有夏季冷量需求而无冬季热量需求地区也具有一定适用性，对于那些由于条件限制而不能用煤、电、燃气进行采暖供冷地区更可说是最佳选择。伴随着地源热泵技术逐渐推广应用，政府补贴的逐步完善，产业化规模不断加大，生产厂家和集成商逐渐增多，市场竞争逐渐加剧，地源热泵系统的初投资还会进一步降低。

参考文献：

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[2]付祥钊，王勇，等.两种地质气候条件对岩土换热器的影响[J].暖通空调，2002，32（3）：106-109.

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