鄭宏偉

（梨樹縣環(huán)境監(jiān)察大隊 吉林四平 130700）

隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，能源消耗量迅猛增加，但一直以來沒有引起人們的重視，直到近幾年，能源的短缺極具加重，大量的煤炭消耗引起地球環(huán)境危機。人們才更注重對新能源、新技術(shù)的開發(fā)利用。地源熱泵技術(shù)作為一種利用新型能源技術(shù)，也越來越受人們的關(guān)注，地源熱泵技術(shù)是一種利用豐富的地能，為人們創(chuàng)造冬暖夏涼的環(huán)境，因此做好此項技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用具有廣闊的前景，也必將成為未來能源利用技術(shù)的重要組成。

1 地源熱泵的結(jié)構(gòu)和工作原理

1.1 地源熱泵系統(tǒng)的構(gòu)成

地源熱泵系統(tǒng)主要包括室外地源換熱系統(tǒng)、還包括熱泵機組以及包括室內(nèi)空調(diào)末端系統(tǒng)，由此三部分構(gòu)成。熱泵機組是地源熱泵系統(tǒng)的主動力部分，是由制冷壓縮機和蒸發(fā)器設(shè)備、還有冷凝器和膨脹閥等設(shè)備構(gòu)成相應(yīng)的回路。其中壓縮機可以說是熱泵系統(tǒng)核心部位，是心臟，需要電來驅(qū)動，通過不斷地壓縮及輸送使循環(huán)工質(zhì)由低壓低溫壓縮到高溫高壓，并且不停地地進行循環(huán)；蒸發(fā)器可以對冷量進行輸出的一種設(shè)備，它的作用是蒸發(fā)由節(jié)流閥流入的制冷劑的液體，主要是可以吸收或帶走被冷卻物體的熱量，來實現(xiàn)制冷的目的；冷凝器是對熱量進行輸出地一種設(shè)備，把由蒸發(fā)器吸收的熱量及壓縮機產(chǎn)生的熱量在冷凝器中被介質(zhì)帶走，以實現(xiàn)制熱的目的；膨脹閥以及節(jié)流閥對循環(huán)工質(zhì)具有節(jié)流降壓的作用，可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)循環(huán)工質(zhì)的流量。

1.2 熱泵系統(tǒng)的工作原理

熱泵的工作原理是:壓縮機不斷地吸人由蒸發(fā)器制造的低壓而且低溫的制冷劑蒸汽,需要維持蒸發(fā)器內(nèi)一直處于低壓過程,從而創(chuàng)造了蒸發(fā)器里存在的制冷劑液體需要不斷地處于低溫狀態(tài)下對載冷劑熱量的不斷地吸收，因而達到沸騰狀態(tài);其經(jīng)過吸人的蒸汽需要再進行壓縮處理使其壓力和溫度均都升高,從而創(chuàng)建液化制冷劑的必備條件;處于高壓和高溫狀態(tài)的蒸汽被排人冷凝器之后,在維持壓力不變的狀態(tài)下,被冷卻介質(zhì)(水)進行相應(yīng)的冷卻,釋放出相應(yīng)的熱量,從而降低溫度,再進而凝結(jié)成為液體狀態(tài),經(jīng)過冷凝器而排出;由于高壓制冷劑產(chǎn)生的液體在經(jīng)過節(jié)流閥過程中,又由于其受到阻力作用致使壓力下降,因而致使一部分制冷劑液體被氣化,由于其吸收了氣化狀態(tài)時的潛熱,導(dǎo)致其本身溫度也發(fā)生相應(yīng)的降低,因而成為低壓而低溫狀態(tài)下的濕蒸汽,流人蒸發(fā)器內(nèi);在蒸發(fā)器內(nèi)部,制冷劑液體在維持壓力不變狀態(tài)下,由于其吸收載冷劑的熱量因而被氣化,進而成為低溫而且低壓的蒸汽，同時被壓縮機吸走,就這樣不斷地周而復(fù)始地循環(huán)。其工作原理如圖1所示。

熱泵工作過程原理圖1

2 地源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 地源熱泵系統(tǒng)的適用條件

地源熱泵系統(tǒng)通常需要具有處于地下30m到300m深度、而且溫度不低也不高的恒溫帶成為其熱泵系統(tǒng)的“源”以及“匯”的地下工作環(huán)境,以及一年四季空調(diào)熱泵本身需夏季排熱以及冬季取熱的優(yōu)勢特點。為保證熱泵的高效性、穩(wěn)定性、以及可持續(xù)性地工作,建設(shè)地源熱泵系統(tǒng)需要遵循下面適用條件

2.1.1 一年四季需要室外空氣平均氣溫達到溫度10至20攝氏度，（或者地下恒溫帶溫處于10一20℃）的地域;

2.1.2 打井的地質(zhì)條件要具有經(jīng)濟可能性的地域，并具有一定量的淺層地下水資源條件的的地域；

2.1.3 一年四季向地下總排熱量同總?cè)崃勘３窒嗟然蛑S持接近狀態(tài)的供熱供冷工程,否則需要一定量的工程的補救輔助手段和措施;

2.1.4 夏季供冷溫度可達到不低于五攝氏度,冬季供熱溫度可達到不高于六十?dāng)z氏度的工程。

2.2 地源熱泵技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

2.2.1 充分采用自然資源中的太陽能來實現(xiàn)高效節(jié)能，太陽能是取之不盡、用之不絕的，具有可再生性的綠色能源，對于地表淺層可以吸收百分之四十七的太陽能，它等同于巨大的太陽能集熱器作用，甚至超過于人類五百倍年使用能量。在冬季，地源熱泵運用儲存于地表淺層的巨大的能源來作為其熱能的來源；而在夏季就以地表淺層內(nèi)的恒溫地能溫度來作為其冷源，僅僅需要小小功率的壓縮機就能對其實施能量轉(zhuǎn)換的。因此它是具有實質(zhì)意義上的高效節(jié)能設(shè)施。

2.2.2 具有極大的環(huán)境效益

地源熱泵通過利用大地自身的蓄熱功能，把夏季多余太陽能熱排入大地內(nèi)因而可以留作冬季備用，又可以把冬季多余冷能留給夏季備用，從根本上鏟除了空調(diào)系統(tǒng)帶來的熱島的效應(yīng)。地源熱泵是污染物排放超低的系統(tǒng)，其用的制冷劑呈完全密封狀態(tài)，且無泄漏問題，因此不必添加制冷劑，極大地減少了對臭氧層的破壞。熱泵系統(tǒng)被建造用于居民區(qū)內(nèi)，可以實現(xiàn)冬季取暖夏季取涼的功能，取代了燃煤鍋爐，極大地改善了CO2及顆粒物造成的污染。同時也可避免冷卻塔的噪音影響。由于地源熱泵系統(tǒng)不直接消耗煤及天然氣等礦物資源，因此達到了純綠色環(huán)保的要求。

3 結(jié)語

地源熱泵技術(shù)是一種清潔而高效節(jié)能的安全技術(shù)，具有廣闊的發(fā)展前景，但是目前需要在技術(shù)上不斷地完善，提高地源熱泵技術(shù)的適用性，使其能夠滿足更多區(qū)域的地質(zhì)條件。因此加強地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用研究對我國的經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

［1］張旭.熱泵技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

［2］吳治堅，葉枝全.新能源和可再生能源的利用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

［3］馬宏權(quán)，龍惟定，朱東凌.地源熱泵的應(yīng)用進展[J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，2008(06)．

［4］劉學(xué)來，李永安，張耀鵬.地埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計施工中應(yīng)注意的問題[J].建筑技術(shù)，2010(11)．