地源热泵的特点及发展前景_1

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1、地源热泵的特点及发展前景　　近年来，随着我国社会经济的发展及人民生活水平的不断提高，改善建筑热舒适条件已成为一个比较突出的要求。空调作为目前改善建筑热舒适条件的工具，早已悄悄进入我们的生活。据有关方面调查，在上海空调家庭拥有率已达到平均1台以上。然而，随着空调设备的日益普及，建筑耗能量势必将迅猛增加，对大气环境的污染也将日趋严重。如何在建筑热舒适条件得到改善的条件下把建筑耗能量减下来，减轻对大气环境的污染，成了暖通界人士首要其冲需要解决的问题。现阶段，在保证使用功能不降低的情况下，我们应采取各种有效的技

2、术和管理措施，把新建房屋建筑的能耗较大幅度地降下来，对原有建筑物有计划地进行节能改造，达到节省能源、保护环境和提高人民生活质量的目的[1].地源热泵作为一种有益环境、节约能源和经济可行的建筑物供暖及制冷新技术越来越受到关注。它是利用地下相对稳定的土壤温度，通过媒介质来获取土壤内冷能量的新型装置，可一年四季方便地调节建筑内的温度。由于该制冷供热方式不存在能量形式的转换，几乎是一种能量的“搬运”过程，因而其能量转换效率高、运营成本低[2~4].　　同时，地源热泵系统也为改善夏热冬冷地区建筑热条件这个世界性难

3、题提供了很好的解决办法[5].夏热冬冷地区，其七月气温比同纬度其他地区一般高出2℃左右，是在这个纬度范围内除沙漠干旱地区以外最炎热的地区；再加上这个地区水网地带多，十分潮湿，湿度常保持在80%左右，由于人体排汗难以挥发，普遍感到闷热难受。而一月的气温比同纬度其他地区一般要低8—10℃，而且湿度又高，达到73%～83%[6]；这期间日照相对又较少，潮湿水汽从人体中吸收热量，因而阴冷寒凉。然而由于长江中下游地区是传统上的非采暖地区，居住建筑缺乏节能设计标准，建筑围护结构的保温隔热性能要比采暖地区差得多；夏季

4、通常采用风冷空调来供冷，冬天人们往往又借助于高位能的电来采暖。因此，该地区的能量使用效率相当低。考虑到该地区夏季供冷天数和冬季供热天数相当，地源热泵系统可以充分发挥地下蓄能的特点，进行能量季节迁移，用最少的能耗获得最大的受益。　　　　1、地源热泵的分类及其各自特点地源热泵在国内也被称为地热泵　　根据利用地热源的种类和方式不同可以分为以下三类[7，8]：土壤源热泵或称土壤耦合热泵，地下水热泵，地表水热泵。　　土壤源热泵　　土壤源热泵以大地作为热源和热汇，热泵的换热器埋于地下，与大地进行冷热交换。土壤源热泵

5、系统主机通常采用水—水或热泵机组或水—气热泵机组。根据地下热交换器的布置形式，主要分为垂直埋管、水平埋管和蛇行埋管三类。　　垂直埋管换热器通常采用的是U型方式，按其埋管深度可分为浅层，中层和深层三种。埋管深，地下岩土温度比较稳定，钻孔占地面积较少，但相应会带来钻孔、钻孔设备的经费和高承压埋管的造价提高。总的来说，垂直埋管换热器热泵系统优势在于：占地面积小；土壤的温度和热特性变化小；需要的管材最少，泵耗能低；能效比很高。而劣势主要在于：由于相应的施工设备和施工人员的缺乏，造价偏高。　　水平埋管换热器有单管

6、和多管两种形式。其中单管水平换热器占地面积最大，虽然多管水平埋管换热器占地面积有所减少，但管长应相应增加来补偿相邻管间的热干扰。水平埋管换热器热泵系统由于施工设备广泛使用而且施工人员易找，又加上许多家庭有足够大的施工场地，因此造价就可以减下来。除需要较大场地外，水平埋管换热器系统的劣势还在于：运行性能上不稳定；泵耗能较高；系统效率降低。　　蛇行埋管换热器比较适用于场地有限又较经济的情况下。虽然挖掘量只有单管水平埋管换热器20%～30%，但是用管量会明显增加。这种方式优缺点类似于水平埋管换热器，所以有的文

7、献将其归入水平埋管换热器。　　地下水热泵系统　　在土壤源热泵得到发展以前，欧美国家最常用的地源热泵系统是地下水热泵系统。目前在民用中已经很少使用，主要应用在商业建筑中。最常用的系统形式是采用水—水式板式换热器，一侧走地下水，一侧走热泵机组冷却水。早期的地下水系统采用的是单井系统，即将地下水经过板式换热器后直接排放。这样做，一则浪费地下水资源，二则容易造成地层塌陷，引起地质灾害。于是产生了双井系统，一个井抽水，一个井回灌。地下水热泵系统的优势是造价要比土壤源热泵系统低，另外水井很紧凑，不占什么场地，技术也

8、相对比较成熟，水井承包商也容易找。其劣势就在于：1.有些地方法规禁止抽取或回灌地下水；2.可供的地下水有限；3.如水质不好或打井不合格要注意水处理；4.如泵选择过大、控制不良或水井与建筑偏远，泵耗能就会过大。　　地表水热泵系统　　地表水热泵系统主要有开路和闭路系统。在寒冷地区，开路系统并不适用，只能采用闭路系统。总的来说，地表水热泵系统具有相对造价低廉、泵耗能低、维修率低以及运行费用少等优点。但是，在公共用的河中，管道或水中的其他设备容易受