地源熱泵在建筑中運用

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1.建筑節能與地源熱泵

社會的發展導致能源消耗的不斷增加，不可再生能源過量地開采利用導致的氣候問題日趨嚴重，給我們子孫后代的生存和發展埋下了不利的因素。由此，世界各國研究人員更多地把目光投入新興、可再生能源的利用上，而地熱作為一種清潔能源，越來越受人們重視。在2010年世界地熱大會上，各個國家提交了各自地熱資源利用情況報告，從這些報告可以看出，目前全世界共有78個國家正在利用地熱，大部分地熱能主要用于發電及直接利用。近幾年，直接利用地熱的比重越來越大，而增長最快的直接利用地熱形式就是地源熱泵，從全世界范圍來看，冰島、土耳其兩國的地熱利用占其能源結構的比重最大，冰島89%的房屋供暖能源來自于地熱能。我國淺層地熱能開發利用也一直在世界名列前茅。地源熱泵作為一種利用地熱資源的新興、清潔、高效能源技術，地源熱泵技術具有節能、環保、可靠、經濟等優點，在中國經濟發達地區的很多新興建筑中應用越來越多。熱泵，能把熱能從低溫端傳送到高溫端，它是一種可以實現蒸發器與冷凝器之間能量轉換的制冷機。地源熱泵的原理是：利用淺層地熱資源，即利用儲存于地下的能量，實現既可供熱又可制冷的目的。地源熱泵能通過只輸入少量的高品位能源（如電能），實現由低位熱能向高位熱能的轉移。地下能量在冬季作為給熱泵供熱的熱源，在夏季成為制冷的冷源，即在冬季，把地下的熱量取出來，提高溫度后，供給室內采暖；夏季，把室內的熱量取出來，釋放到土壤中去。

2.地源熱泵國內外應用情況

地源熱泵技術最早出現于瑞士的一項專利，在英國、美國最早開始應用。1946年開始，美國針對地源熱泵系統做了12個項目的研究，如地下盤管結構的布置形式、結構的相關參數、管材的選用對熱泵性能的影響程度等，與此同時在俄勒岡州的波特蘭市中心某建筑中安裝了美國歷史上第一個地源熱泵系統。經過近十多年的發展，地源熱泵技術在西方工業發達國家和地區迅速發展，已慢慢成為一項比較成熟的技術。到21世紀初，在美國，保守估計超過40萬個地源熱泵系統在住宅、公共和工業建筑中使用，每年約能提供8000-11000GW•h以上的能量。在我國上海，上世紀八十年代，投入運行了最早應用的地源熱泵系統，該系統的相關技術和設備都由美國提供，多年運行情況良好。這個系統有深35m的垂直豎管井135個，采用聚丁烯管為埋管。此后，國內的多家科研機構和大專院校都進行了地源熱泵系統有關垂直或水平埋管的試驗研究以及在一些小型工程上的應用，建立了地埋管的傳熱模型，有了相當多的實驗資料和數據。但是由于各地的地質條件不同，每個地方土壤的各項參數都不一樣，地源熱泵在全國各地的應用還需要不斷地進行實驗驗證以及相關實驗數據的積累。

3．地源熱泵系統的優點

3．1保護環境

地源熱泵系統在運行過程中基本無廢熱排放，無噪音污染，該系統污染物排放極少，和傳統的空氣源熱泵相比，減少排放了40%以上的污染物，和目前的電力供暖相比較，相當于減少70%以上。地源熱泵系統雖然也采用制冷劑，但比常規空調裝置減少25%的充滿量；該裝置可在工廠里整機生產，密封性能非常好，制冷劑泄漏的可能性很小，而且運行過程中排放的污染少，可在住宅建筑中大量使用。地源熱泵利用地球表面淺層地熱資源作為冷熱源，而地表淺層地熱資源無處不在，相對于目前的不可再生能源而言，是一種清潔的、可再生資源。

3.2高效節能

地源熱泵技術具有熱能回收的能力，熱泵機組制熱能效比大于1。傳統空氣源熱泵空調系統在能源利用上有一個突出問題：在夏季天氣較熱，而室內需要的冷量卻很多，采取從室外提取冷量的難度就很大。同樣，在冬天天氣很冷，而室內所需要的熱量卻很多，要從室外的冷空氣中吸收熱量就比較困難。因此天越熱，空調系統的制冷效率越低；天氣越是冷，空調的制熱效率越低。相比較而言，地源熱泵系統是從土壤中提取冷、熱量。吸收了約47%太陽能的土壤，在較深的地層中能常年保持恒定的溫度，這個溫度遠低于夏季的室外氣溫，也高于冬季的室外氣溫。所以地源熱泵技術能夠克服傳統空氣源熱泵技術的缺點，全年效率穩定且效率得到大大提高。

3．3先進的自控

地源熱泵技術發展到現在，可有三種模式進行控制。制冷并提供生活熱水，制熱并提供生活熱水，單獨提供生活熱水。這些模式都可以通過控制面板完成，如果連接了因特網，還可以隨時隨地進行遠程調節控制室溫，獲得熱水，實現一鍵操作。隨著地源熱泵技術在世界各地的不斷應用，在不可再生資源越來越貧乏的將來，地熱作為一種“綠色能源”，必將在世界能源結構中占據更大的份額，而地源熱泵技術必將隨著科技的發展得到更廣泛的應用。