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时间:2018-09-13
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1、关于地源热泵应用的探讨 【摘要】当前,很多民用建筑,特别是公共建筑,其基本的运营设备,已从“冷水”加“强电”。过渡到“冷热水”加“暖通”加“强电”加“智能化”的阶段。很多新建的医疗机构,比如医院、疗养院、医学研究中心等,均纷纷采用了这种系统模式,因为它具有更为优秀的舒适度和便利性,与此同时,一个现实问题摆在了眼前――能耗的急剧增加。解决这个问题的途径,就是营造绿色建筑,这就需要在各个高耗能的节点上采取节能措施。在新建医疗建筑中引入绿色节能的地源热泵技术,使医护人员、患者在工作、就医时,能够切身体验到舒适和谐、环境怡人。在现代医疗建筑中,地源热泵系统的应用前景相当广阔,已成为医
2、疗建筑在节能领域的发展趋势之一。 【关键词】绿色建筑空调医疗建筑地源热泵节能 概论 地源热泵系统,是通过设备,将大地浅层和深层的能量作为冬季热源和夏季冷源,由热泵机组通过卡诺循环原理和逆卡诺循环原理,向建筑物供冷和供热的系统。即利用自然能源,经过逆向热力循环,转化为建筑使用能源的一种高效、低耗的热力系统。其所采用的能量是可再生能源,是既可制热、又可制冷的新型中央空调系统。图1地源热泵系统 地源热泵的组成、分类 地源热泵系统,按照设备区分,一般包括地热能交换设备、热泵机房设备、建筑物内部末端的热交换设备,各类设备之间的连接管路等组成。 按照安装部位区分,包含地上部分和
3、地下部分,地上部分主要由供暖和通风设备组成。地下部分也称为地下热交换器。 图2地源热泵系统简图 能耗低,效率高,无污染 对地源热泵系统进行技术分析,夏季地下部分与地上部分的温差高,散热过程的换热效率很高,而在冬季,地下部分与地上部分的温差低,取热过程的换热效率也很高,也可不设置任何辅助加热设备和除霜设备,大幅降低除霜的能耗。地源热泵系统与锅炉供热系统相比较,锅炉热效率为70~90%,锅炉可将90%的电能或70%的燃料内能转化为制热量,因此,地源热泵系统要比电锅炉系统节省65%以上的电能,比燃料锅炉节省50%以上的能量;同时,在环保方面,地源热泵系统不会污染和破坏地下水资源
4、,不存在燃烧,也不会产生烟气,对大气环境非常友好,更没有固废产生,环境友好型的“绿色技术”。 运行稳定 冷热源是地源热泵系统运行的基础,其冷源和热源均为地层,而地层的温度,在每个季节都相对稳定,与同一位置气温的波动幅度相比,前者要远小于后者。在冬季,前者要比后者的温度高,而在夏季,前者又比后者的温度低,且温度变化幅度一般也处于10~25℃之间,以浙江南部近年建设的一所大型医院为例,其地处浙江省温州市境内,位于总面积超过10平方公里的三��湿地内,湿地冬暖夏凉,作为冷热源的条件非常出色,在机组设计方面以及和配置上,可采用每台机组均设置相对独立的供热系统和供冷系统。如果地埋管道
5、系统运行正常,个别机组停机,也不会对整个系统的正常运行造成影响。地源热泵系统机组运行的稳定性十分突出,几乎不会被环境温度的变化所影响,即便在寒冷的冬季,机组的制热量也几乎不会降低,也不必因结霜除霜而停机,很重要的一个特点是,机组使用全寿命周期长,一般可达到20年。 建筑成本和人力成本低 很多传统暖通系统中的大型设备,在地源热泵系统中均无,比如锅炉房、冷却塔、煤场、渣场、油罐及其附属构筑物,节省了建筑空间和占地面积,降低基建成本和土地成本,并改善了环境形象。同时也省去了锅炉维护人员和值班人员,从而节约了人力成本。避免锅炉运行生产过程中产生的噪声污染、空气污染等忧虑,提高了后勤
6、的运转效率。储油库、油罐、煤场等危险源的取消,大幅降低了医院的安全隐患。 改善工作和就诊环境 很多医院用地紧张,寸土寸金,院区的环境整洁度、美观度、舒适度都不容乐观,特别是本世纪之前建成的医院,地理位置一般都在闹市区,总用地面积小,且周边没有扩建的余地,因此出现建筑密度过高,而绿化率又过低的情况。《综合医院建设标准》规定医院绿地率不应低于35%;改建、扩建综合医院的绿地率不应低于30%。容积率的提高,势必会增加配套的设备及相关系统的增加,为避免给紧张的用地情况雪上加霜,可采用地源热泵系统,因为其不占地,可在其上布置绿化和景观,改善环境。 本系统的制热和制冷的温度全年都较为
7、稳定,一般为10~25℃,其制冷、制热系数可达~4.4,与空气源热泵相比,高约40%,其运行成本约为中央空调的50~60%。在工程营造成本上,地下布管工程的造价占总造价的三分之一。在初期投资方面,地源热泵系统约为空气源热泵机组成本的两倍,但其运行成本却有较大优势,土壤源热泵系统运行的费用比风冷热泵节约30%以上。 地源热泵系统有点众多,即经济又高效,即节能又环保。但笔者根据自身的实际经验和理论分析,认为该系统的大范围应用,仍然存在制约因素,值得业内人士的反思。 在我国,地源热泵系统技术方
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