季明

【摘要】 本文闡述了兩種常見的空調方式及地源熱泵系統及溴化鋰制冷機組的原理、適用范圍、優(yōu)缺點，對地源熱泵系統及溴化鋰制冷機組運用、推廣具有借鑒作用。

【關鍵詞】 地源熱泵 溴化鋰機組 優(yōu)缺點 空調方式

一、前言

隨著科學技術的發(fā)展和人民生活水平和提高，人們的居住質量也在發(fā)生著變化，居室內要求冬暖夏涼，恒溫恒氧，近幾年來地源熱泵空調系統已經在我國悄然興起，在揚州已有或在建小區(qū)使用這一系統的就有7-8個，如揚州帝景藍灣、河昌運河東郡、陽光美第、京杭融園等小區(qū)，紛紛采用地源熱泵系統，并在宣傳廣告中打出許多吸引市民的詞語。但地源熱泵也不是商家所說的那么完美，傳統的采暖制冷系統經過若干年的發(fā)展也不是那么一無是處，下面就這兩種不同的小區(qū)集中空調系統進行一下相關的比較。

二、兩種系統的特點簡介

2.1地源熱泵系統及工作原理

地源熱泵主要指能夠轉移地下土壤中熱量或冷量到所需要的地方。主要利用了地下土壤相對恒溫特點，冬季把熱量從地下轉移到建筑物內，夏季再把建筑物內熱量轉移到地下。從而實現建筑物內冬暖夏涼的效果。

夏季制冷工況；如圖：

制冷時地下水循環(huán)回路作為冷源。冷媒在蒸發(fā)器內吸熱蒸發(fā)，制取7℃左右的冷水，送入房間使用，冷媒再經過壓縮機壓縮成高溫高壓的過熱蒸汽進入冷凝器，由水回路循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收，最終轉移到地下水或土壤中。

冬季供暖工況，如圖：

制熱時，地下水循環(huán)回路作為熱源。冷媒在蒸發(fā)器內吸取地下的熱量蒸發(fā)，制冷劑再經過壓縮機壓縮成高溫高壓的過熱蒸汽，進入冷凝器內制取40-60℃的熱水。

2.2普通溴化理制冷機組，制冷及管道蒸汽供熱工作原理。

小區(qū)及大型公共場所，目前采用夏季溴化鋰制冷，冬季管道集中供熱也非常普遍。

夏季溴化鋰制冷機組，它的基本原理為：

溴化鋰吸收式制冷機組一般是蒸汽為動力，以水為制冷劑，溴化鋰為吸收劑，抽取 7℃左右的冷媒水。

溴化鋰制冷機主要由發(fā)生器、冷凝器，蒸發(fā)器、吸收器、循環(huán)泵等幾部分組成。

（如圖3所示）

在溴化鋰制冷機運行過程中，當溴化鋰水溶液在發(fā)生器內受到加熱蒸汽的加熱后，溶液中的水為不斷汽化，隨著水的不斷汽化，發(fā)生器內的溴化鋰溶液的濃度不斷升高，濃溶液進入吸收器內，另一路水蒸汽進入冷凝器，在冷凝器內被冷卻水降溫后凝結成高壓低溫的液態(tài)水，當冷凝水通過節(jié)流閥進入蒸發(fā)器時，因急速膨脹而汽化，并在汽化過程中大量吸收蒸發(fā)器內冷媒水的熱量，從而達到降溫制冷的目的；在此過程中，低溫水蒸汽進入吸收器，被吸收器內溴化鋰水溶液吸收，溶液濃度逐步降低，再由循環(huán)泵送回發(fā)生器，完成整個循環(huán)，如此不斷循環(huán)，連續(xù)制取冷量。取出的冷量通過冷媒水送入的需要的建筑物內。

冬季采曖，由周邊熱電廠或鍋爐提供蒸汽，進入熱交換器內直接給熱媒水加熱，送入所需的建筑物內。

三、地源熱泵與溴化鋰機組的特點比較

3.1地源熱泵的優(yōu)點

3.1.1運行成本低，節(jié)能效果明顯

地表淺層的溫度一年四季相對穩(wěn)定，冬季比環(huán)境溫度高、夏季比環(huán)境溫度低，這種溫度特性使得地源熱泵比一般空調系統的運行效率要高出40%～60%，因而節(jié)能和節(jié)省運行費用40%～50%左右。

3.1.2 地源熱泵系統，環(huán)保效果明顯

地源熱泵系統運行一般是封密式循環(huán)，沒有污染物排放，冷熱量在地下交換，貯存起來，待換季后再利用，因而對環(huán)境的影響非常小。

3.1.3沒有熱源點及冷卻塔，適用范圍廣，節(jié)省空間。

3.1.4地源熱泵維護成本低，使用壽命長

因為地源熱泵機械運動部件非常少，系統部件要么埋壓地下，要么在室內安裝，不受外界氣候影響。因而維護成本較低，一般設計運行15年以內無需大修，這大大高于其它空調設備。

3.1.5地源熱泵系統可供暖、空調，還可供生活熱水，一機多用，一套系統可以替換原來的鍋爐、空調兩套裝置。

3.2 地源熱泵系統的缺點

3.2.1初資成本高

由于地源熱泵大量地找井敷設地下熱交換管道，所以施工費用以及材料費用都較高。目前揚州正在施工的京杭融園機房投資120萬元，而設備及管道的投資費及施工費就達到6000萬元，按建筑面積平均每平方為536元/m2。

3.2.2地下場地較大

由于熱交換是在地下進行的，沒有足夠熱交換場地便不能滿足機組所需的冷熱量，故地下排管往往充滿整個小區(qū)，揚州京杭融園、地源井為1415只，地源井有效深度為84米，地源井間距為5m×4.5m?？傉嫉孛娣e約為3.3萬平方米。以上管道皆埋在6米深的地下，雖然對地上設施影響較小，但地下占地較大，需要大量綠化的小區(qū)方可設施。

3.2.3設計難度及施工工藝都較高

由于熱泵是一個較新的工藝，目前國內還沒有統一的計算方法，各地的地下水情況土壤特性，氣象資料都不盡相同，其前期勘測和土壤熱平衡計算等都較難。

而熱源井的施工，各地的地質條件不同，所用的鉆孔機械，施工工藝，都不盡相同，需要先做試驗中后大規(guī)模實施，在京杭融園施工時一中豎井打完，必須馬上將管道回填，不然就塌方，異地重打。目前施工工藝沒有完善，施工現場問題也不少。

3.2.4維修難度大

由于在施工過程中需要做大量的試驗，如超壓試驗、氣密封試驗、沉降試驗等。雖然理論上說后期基本不會出現維修情況，但由于設計上、施工上、材料上，人員素質等方面一旦出現問題需要維修，代價非常大。

3.3 溴化鋰吸收式制冷機的優(yōu)點

1、以熱能為動力，無需耗用大量電能，而且對熱能的要求不高。能利用各種低勢熱能和廢氣、廢熱，如高于0.2kgf/cm2 （表壓）飽和蒸汽，各種排氣；高于75℃的熱水以及地熱、太陽能等，有利于熱源的綜合利用，因此運轉費用低。若利用各種廢氣、廢熱來制冷，則幾乎不需要花費運轉費用，便能獲得大量的冷源，具有很好的節(jié)電、節(jié)能效果，經濟性高。

2、整個制冷裝置除功率很小的屏泵外，沒有其他運動部件，振動小、噪聲低，運行比較安靜，特別適用于醫(yī)院、旅館、食堂、辦公大樓、影劇院等場合。

3、以溴化鋰溶液為工質，制冷機又在真空狀態(tài)下運行，無臭、無毒、無爆炸危險，安全可靠，被為無公害的制冷設備，有利于環(huán)境保護的要求。

4、冷量調節(jié)范圍寬。隨著外界負荷變化，機組可在10%—100%的范圍內進行冷量無級調節(jié)，且低負荷調節(jié)時，熱效率不下降，性能穩(wěn)定，能很好地適應變負荷的要求。

5、對外界條件變化的適應性強。如標準外界條件為蒸汽壓力5kgf/cm2（表壓），冷卻水進口溫度32℃，冷媒水出口溫度10℃的蒸汽雙效機，實際運行表明，能在蒸汽壓力（2.0～8kgf/cm2（表壓），冷卻水進口溫度25℃～40℃。冷媒水出口溫度5℃-15℃的寬闊范圍內穩(wěn)定運轉。

6、安裝簡便，對安裝基礎的要求低。因運行時振動極小，故無需特殊的機座?？砂惭b在室內、室外、底層、樓層或屋頂。安裝時只需作一般校平，接上汽、水管道和電源便可。

7、制造簡單，操作、維修保養(yǎng)方便。機組中除水泵、真空泵和真空閥門等附屬設備外，都是熱交換設備，制造比較容易。由于機組性能穩(wěn)定，對外界條件變化的適應性強，因而操作比較簡單。機組的維修保養(yǎng)工作，主要在于保持所需的氣密性。

3.4溴化鋰吸收式制冷機的主要缺點

1、從數據上看，溴化鋰的最高COP（即能量與熱量之間的轉換比率，簡稱能效比。）比電空調低，溴化鋰空調最高達到1.56，電空調達到5。

2、溴化鋰空調對能源有限制，不像電一樣到處都有。

3、由于直接利用熱能，機組的排熱負荷較大，因為冷劑蒸汽的冷凝和吸收過程，均需冷卻。此外，對冷卻水的水質要求也比較高，在水質差的地方，使用時應進行專門的水質處理，否則將影響機組性能正常發(fā)揮。

4、在空氣的情況下，溴化鋰溶液對普通碳鋼具有較強的腐蝕性。這不僅影響機組的壽命，并且影響機組的性能和正常運行

四、結論

選擇什么樣的空調方式，需要根據當地的區(qū)域位置、地質條件、氣候條件等諸多因素綜合考慮，才能做到初期投入少、運行成本低、使用效果好的目的。