謝曉峰

（山東大眾華泰印務(wù)公司，山東濟(jì)南250101）

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地源熱泵應(yīng)用淺析

謝曉峰

（山東大眾華泰印務(wù)公司，山東濟(jì)南250101）

【摘要】介紹了地源熱泵系統(tǒng)的工作原理、主要類型和優(yōu)缺點，以實例分析了地源熱泵的投資、運行費用和效益。

【關(guān)鍵詞】地源熱泵；運行費用；效益分析

地源熱泵系統(tǒng)是一種利用淺層地?zé)豳Y源的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)設(shè)備。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源，實現(xiàn)由低溫位熱能向高溫位熱能轉(zhuǎn)移。地能在冬季作為熱泵供熱的熱源，夏季作為制冷的冷源，通常地源熱泵消耗1 kWh的能量，用戶可以得到4 kWh以上的熱量或冷量。

1　地源熱泵系統(tǒng)工作原理

目前，地源熱泵已成功利用地下水、江河湖水、水庫水、海水、城市中水、工業(yè)尾水、坑道水等各類水資源以及土壤源作為熱泵的冷熱源。

熱泵實質(zhì)上是一種熱量提升裝置，工作時它本身消耗很少一部分電能，卻能從環(huán)境介質(zhì)（水、空氣、土壤等）中提取4～7倍于電能的裝置，提升溫度進(jìn)行利用，這也是熱泵節(jié)能的原因。

2　地源熱泵系統(tǒng)主要類型

根據(jù)地?zé)峤粨Q系統(tǒng)形式的不同，地源熱泵系統(tǒng)分為地埋管地源熱泵系統(tǒng)、地下水地源熱泵系統(tǒng)和地表水地源熱泵系統(tǒng)。

3　地源熱泵系統(tǒng)主要優(yōu)缺點

受限制項目　　地埋管地源熱泵　　地下水源熱泵　　地表水源熱泵水資源法規(guī)　國家鼓勵?！　∈芟拗疲瑢徟鷩?yán)格?！　∈芟拗疲鑼徟?。地理緯度　　適用我國長江以北地區(qū)?！　∵m用我國長江以北地區(qū)?！　∫蟮乇硭疁囟荆?°C，夏季＜30°C。建筑物與地源距離　　不受影響，在建筑物周圍垂直埋管即可。　長期抽水會造成地面沉降，井位密度和井距都有嚴(yán)格要求。　　取水距離不宜過遠(yuǎn)。壽命及可靠性　　不受影響，地下埋管可使用50年?！　∷娜∷渴艿叵滤坏淖兓绊懞艽?，水井的使用壽命受很多因素的影響。取水量受地表水位的變化影響，輸水管道的使用壽命比土壤源垂直埋管低得多。

1）地源熱泵技術(shù)屬可再生能源利用技術(shù)，利用了地球表面淺層地?zé)豳Y源（通常小于400 m深）作為冷、熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。它不受地域、資源等限制，真正是量大面廣。這種儲存于地表淺層近乎無限的可再生能源，使得地能也成為清潔的可再生能源一種形式。

2）地源熱泵屬經(jīng)濟(jì)有效的節(jié)能技術(shù)，地能或地表淺層地?zé)豳Y源的溫度一年四季相對穩(wěn)定，冬季比環(huán)境空氣溫度高，夏季比環(huán)境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源，這種溫度特性使得地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運行效率要高40%，因此要節(jié)能和節(jié)省運行費用40%左右。

3）地源熱泵環(huán)境效益顯著。地源熱泵的污染物排放，與空氣源熱泵相比相當(dāng)于減少40%以上，與電供暖相比相當(dāng)于減少70%以上，如果結(jié)合其它節(jié)能措施節(jié)能減排會更明顯。雖然也采用制冷劑，但比常規(guī)空調(diào)裝置減少25%的充灌量；因此，制冷劑泄漏機(jī)率大為減少。該裝置的運行沒有任何污染，可以建造在居民區(qū)內(nèi)，且不用遠(yuǎn)距離輸送熱量。

4）地源熱泵一機(jī)多用，可供暖、制冷，還可提供生活熱水。一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)；可應(yīng)用于賓館、商場、辦公樓、學(xué)校、住宅等建筑。

5）地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)維護(hù)費用低，在同等條件下，采用地源熱泵系統(tǒng)的建筑物能夠減少維護(hù)費用。地源熱泵非常耐用，它的機(jī)械運動部件非常少，所有的部件不是埋在地下便是安裝在室內(nèi)，從而避免了室外的惡劣氣候，其地下部分可保證50年，地上部分可保證30年，因此地源熱泵是免維護(hù)空調(diào)，節(jié)省了維護(hù)費用，使用戶的投資在5年左右即可收回。

6）地源熱泵應(yīng)用會受到不同地區(qū)、不同用戶以及國家能源政策、燃料價格的影響。一次性投資及運行費用會隨著用戶的不同而有所不同，尤其是一次性投資費用，可能會根據(jù)項目所在地地質(zhì)條件的不同而存在大的差異，一般情況下都高于其他形式空調(diào)系統(tǒng)。

4　一次性投資及運行費用分析

地源熱泵系統(tǒng)的一次性投資費用需在項目所在地的地下巖土構(gòu)造與熱物性測試報告做以后進(jìn)行測算。通常情況下，其比普通空調(diào)系統(tǒng)單位面積投資額增加80～120元/m2。

以北京某住宅（10 000 m2）做為樣本，對各種空調(diào)系統(tǒng)運行費用進(jìn)行分析，得出結(jié)果如下：

注：1.機(jī)組冬季運行129 d，夏季運行90 d；2.采暖熱負(fù)荷平均系數(shù)為0.726；3.制冷負(fù)荷平均系數(shù)為0.5；4.冬季每天運行15 h，夏季每天運行12 h；5.電費按0.5元/度計，天然氣費按2.05元/m3計，蒸汽按140元/t計，市政熱力按23元/m2計。

5　各種空調(diào)系統(tǒng)綜合比較

注：供暖收費標(biāo)準(zhǔn)按照當(dāng)?shù)厥姓畠r格計取。

以上為地源熱泵系統(tǒng)目前應(yīng)用情況的概述。通過綜合分析，可以看出淺層地?zé)豳Y源作為一種可再生能源，同時具有無污染的巨大優(yōu)勢。如果能夠解決好地下水的循環(huán)回補(bǔ)問題，未來必將有廣闊的發(fā)展空間。

（責(zé)任編輯遲明春）

作者簡介：謝曉峰（1979—），男，工程師

收稿日期：2015-07-22

【中圖分類號】TU833

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B

【文章編號】1009-6159（2016）-01-0030-02