浅谈地源热泵与建筑节能

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1、浅谈地源热泵与建筑节能　　(神华准能物业公司土建维修队，内蒙古薛家湾010300) 　　摘要：文章阐述了利用热泵供热比锅炉直接燃烧供热节能的原理，对主要的热泵供热形式，特别是地源热泵的技术特征、适用范围和经济性作了较详细的介绍。 关键词：地源热泵；建筑节能；再生能源 　　中图分类号：TK523∶TU111.19+5文献标识码：A文章编号：1007—6921(XX)11—0096—03 1热泵与建筑供热空调 　　随着经济的发展和人民生活水平的提高，公共建筑和住宅的供热和空调已成为普遍

2、的需求。在发达国家中，供热和空调的能耗可占到社会总能耗的25%～30%。我国的能源结构主要依靠矿物燃料，特别是煤炭。矿物燃料燃烧产生的大量污染物，包括大量SO2、NO2等有害气体以及CO2等温室效应气体。大量燃烧矿物燃料所产生的环境问题已日益成为各国政府和公众关注的焦点。因此，除了集中供热的形式以外，急需发展其他的替代供热方式。热泵就是能有效节省能源、减少大气污染和CO2排放的供热和空调新技术。 1.1热泵原理与组成 　　热泵(制冷机)是通过做功使热量从温度低的介质流向温度高的介质的装置。建

3、筑的空调系统一般应满足冬季的供热和夏季制冷两种相反的要求。传统的空调系统通常需分别设置冷源(制冷机)和热源(锅炉)。建筑空调系统由于必须有冷源(制冷机)，如果让它在冬季以热泵的模式运行，则可以省去锅炉和锅炉房，不但节省了初投资，而且全年仅采用电力这种清洁能源，大大减轻了供暖造成的大气污染问题。 　　热泵空调系统通常由制冷剂环路、室内环路和低温热源换热环路等环路组成。有的还设有加热生活热水的环路。不同类型的热泵，其制冷剂环路和室内环路基本相同，但其低温热源换热环路各有不同。如分体空调的室外机是空

4、气源热泵的低温热源换热环路，而地热换热器则是地源热泵的低温热源换热环路。 1.2热泵特点 　　采用热泵为建筑物供热可以大大降低一次能源的消耗。通常我们通过直接燃烧矿物燃料(煤、石油、天然气)产生热量，并通过若干个传热环节最终为建筑供热。在锅炉和供热管线没有热损失的理想情况下，一次能源利用率(即为建筑物供热的热量与燃料发热量之比)最高可为100%。热泵是减少CO2排放量的最经济有效的技术。现在全世界约有1.3亿台热泵在运行，总供热量约为每年4.7×109GJ，每年减少CO2排放量约为1.3亿

5、t。 　　随着热泵技术的进一步改进和发电效率的进一步提高，采用热泵技术供热使全世界CO2排放量减少16%是有可能的。因此，它是建筑节能和减少CO2排放的关键技术之一。除了减少矿物燃料的消耗以外，由于在大型电站中集中燃烧矿物燃料发电有利于采用先进技术除去或减少燃烧产物中的粉尘、SO2和NO2等大气污染物，采用电动热泵供热与分散的锅炉房供热相比还可以大大减少燃煤产生的大气污染。 　　热泵能够充分利用可再生能源，是一项可持续发展技术。热泵利用的低温热源通常是环境(大气、地表水和大地)或各种废热。由热

6、泵从这些热源吸收的热量属于可再生的能源。如地源热泵冬季把大地中的热量升高温度后对建筑物供热，同时使大地的温度降低，即储存了冷量，可供夏季使用；夏季通过热泵把建筑物中的热量传输给大地，对建筑物降温，同时在大地中储存的热量以供冬季使用。这样大地就起到了蓄能器的作用，进一步提高了空调系统全年的能源利用效率。 2空调热泵的分类及技术分析 　　以建筑物的空调(包括供热和制冷)为目的的热泵系统有许多种，例如有利用建筑通风系统的热量(冷量)的热回收型热泵和应用于大型建筑内部不同分区之间的水环热泵系统等。本

7、文主要讨论利用周围环境作为空调冷热源的热泵系统。就其性质来分，国外的文献通常把它们分为空气源热泵和地源热泵两大类。地源热泵又可进一步分为地表水热泵、地下水热泵和地下耦合热泵。我国对热泵系统的术语尚未形成规范的用法。例如对地下水热泵系统有“地温空调”的商业名；而地下耦合热泵则在一些文献中称为“土壤源热泵”，或直接称为“地源热泵”。 2.1空气源热泵 　　空气源热泵以室外空气为一个热源。在供热工况下将室外空气作为低温热源，从室外空气中吸收热量，经热泵提高温度送入室内供暖；其性能系数(COP)一般

8、在2～3。空气源热泵系统简单，初投资较低。空气源(风冷)热泵目前的产品主要是家用热泵空调器、商用单元式热泵空调机组和风冷热泵冷热水机组。 　　空气源热泵的主要缺点是在夏季高温和冬季寒冷天气时热泵的效率大大降低。此外，其所必需的室外机或冷却塔对建筑物有一定的影响或损坏作用。空气源热泵的制热量随室外空气温度降低而减少，这与建筑热负荷需求趋势正好相反。因此当室外空气温度低于热泵工作的平衡点温度时，需要用电或其他辅助热源对空气进行加热。而且，在供热工况下空气源热泵的蒸发器上会结霜，需要