地源热泵技术在暖通空调中的应用

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1、地源热泵技术在暖通空调中的应用摘要：从地源热泵技术的原理和分类着手，详细介绍了各种地源热泵在暖通空调中的应用情况，对其优缺点和需要解决的问题进行了分析比较，指出地源热泵是节能环保型暖通空调技术，大有发展前景。关键词：地源热泵；暖通空调中图分类号：TB657文献标识码：A0引言10地源热泵为国家提倡使用的节能环保产品：随着我国能源紧缺与环境问题日益严重，开发浅层地热能资源，采用热泵技术解决供暖、供热和制冷问题的热潮正在我国大规模兴起，近十年来全世界每年以递增20％以上的速度在增长。它以节能比其他常规供暖技术节能50-60％，是供暖

2、制冷领域解决污染节能问题的重要技术选择；运行费用低，可降低30-70％的优点冲击着供热和制冷市场。从各种循环利用的地源、水源、空气源等能源中提取能量、以解决建筑物供冷供热的热泵技术，将成为城市供冷供暖的理想选择。2006年中国《可再生能源法》《节约能源法》的颁布实施是我国政府有关于能源领域的重要战略决策。在热泵领域，2008年7月国务院颁布《公共机构节能条例》《民用建筑节能条例》更进一步推动低能耗节能产品在建筑领域的应用。其中《民用建筑节能条例》第十一条规定国家推广使用民用建筑节能的新技术、新工艺、新材料和新设备。北京市政府从2

3、006年起对采用地源热泵技术供暖的工程每建筑平方米一次性补贴50元，同时不同的城市对此也出台了一系列的优惠政策。地源热泵系统以可再生能源利用、高效节能节资、运行稳定可靠、环境效益显著、一机多用、功能齐全而在全世界推广。将此作为首选用在各种民用建筑和别墅设计中，为我国的节能减排工作做出贡献。1地源热泵技术（GSHP）的原理地源热泵是以地热作为热泵装置的热源或热汇来对建筑进行采暖或制冷的技术。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），即可实现低温热源向高温热源的热量转移。在冬季和夏季，分别将地热能作为高温热源和低温热源，在冬季将地

4、热“取”出来用于采暖或热水供应，在夏季将室内的热量提取后释放到地层中去。2地源热泵技术（GSHP）的分类及应用地源热泵可以直接提供生产生活热水和用于采暖，也可以与电节能热泵和直接加热设备锅炉等联合使用，对减少一次能源用量、环保和缓解用电峰谷差等都有好处。根据地源热泵所采用热源热汇的形式不同，可将其大致分为大地耦合式热泵（GCHP）、地下水热泵（GWHP）和地表水热泵（SWHP）。102.1大地耦合热泵大地耦合热泵就是以地表浅层的土壤作为热源或热汇，它与传统的空气热泵（ASHP）相比，具有很多优势：（1）相对于地表的空气和水来说，

5、一定深度地下土壤的温度全年波动较小，加上土壤对地表空气温度的波动具有延迟和衰减，因此在大多数情况下，比空气更适合作为热泵装置的热源和热汇，且能保证系统以较高的效率运行。（2）土壤作为热源和热汇，可以全部或部分的取代传统空调系统中的冷却塔和锅炉，以减少对环境的“热污染”和空气污染。（3）与空气热泵相比，大地耦合热泵不存在除霜问题，且回收土壤的热量不需要风机，可以使系统的噪声等级下降。（4）土壤本身是个巨大的蓄热蓄冷体，因此大地耦合热泵可以和太阳能集热装置结合起来，通过土壤的蓄、放热获得更好的供热、制冷效果。当然，大地耦合热泵也有一

6、些缺点。（5）土壤的传热性能欠佳，需要较大的传热面积，导致占地面积较大。（6）在地下埋设管道成本较高，运行中若产生故障也不易检修。10（7）土壤受热干燥后，其导热能力显著下降，夏季难以向外排热，成为不可逆运行（夏季不需制冷的地域是可行的）。2.1.1直接式和间接式大地耦合热泵大地耦合热泵根据其蒸发器端与大地换热形式的不同，分为通过热泵工质－水换热器的间接式系统，及采用热泵工质在埋于地下的盘管中直接膨胀的直接式系统。在间接式系统中，载冷剂或盐水溶液被用来在热源和蒸发器间传递热量，它与直接蒸发系统相比具有一定优点：减少了制冷剂冲灌量

7、，还增加了热泵系统的灵活性，同时可使现场工程量降到最低并减免了制冷管路的安装；但其缺点在于：引入带有热交换器的额外流体环路，增加了初投资，也带来额外温降。需要针对运行工况优化设计盐水回路，此外用于载冷剂的流体性质也很重要。在直接蒸发系统中，将蒸发器盘管直接埋入地下，可有效减少投资，尤其适合家庭热泵系统，它的一种典型安装方法是：使用一根或两根并行的3/4″铜管，每根长90m，分为作为名义上两缸或三缸压缩机的地下盘管，这样从地下抽热比通常使用的间接式系统高。2.1.2水平式和垂直式大地耦合热泵10水平热交换管的地下盘管由聚乙烯硬塑料

8、管制成，并水平地敷设于土壤中。在这项技术中，管子的敷设深度和塑料管侧间距是两个重要参数。吸热地面应靠近待采暖的建筑物，土壤面积主要取决于土质、含水量和该处的太阳照射时间。塑料管间距越小则热利用效率越高，但热交换管量增大、费用上升，因此应做技术经济性考虑。土壤中铺