武萌

摘 要：現(xiàn)在越來(lái)越多的居民樓都采用地源熱泵進(jìn)行供暖，較傳統(tǒng)的空氣源熱泵而言，地源熱泵無(wú)論是從經(jīng)濟(jì)效益還是供熱的特性方面都具有優(yōu)勢(shì)，所以本文根據(jù)地源熱泵技術(shù)的原理和分類，對(duì)其進(jìn)行了細(xì)致分析，列舉了其在各方面的優(yōu)勢(shì)，指出了地源熱泵的節(jié)能環(huán)保性，以及其在未來(lái)的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：地源熱泵；暖通空調(diào)；發(fā)展前景

1 地源熱泵的優(yōu)勢(shì)

1.1 環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益顯著

地源熱泵機(jī)組在運(yùn)行的時(shí)候消耗的能量少，傳統(tǒng)的空氣源熱泵既消耗水又污染水，而且需要鍋爐和冷卻塔，而地源熱泵對(duì)這些器材以及原料并無(wú)顯著需要，環(huán)保效益極高。此外，地源熱泵機(jī)組在電力的應(yīng)用方面具有節(jié)約性，與電供暖相比減少了將近70%，但是它產(chǎn)生的熱量卻比燃?xì)忮仩t的效率高出近50%。

1.2 一機(jī)多用，應(yīng)用廣泛

地源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)制冷，還可提供生活熱水，一機(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替換原來(lái)的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)，特別是對(duì)于同時(shí)有供熱和供冷要求的建筑物。地源熱泵有著明顯的優(yōu)點(diǎn)。不僅節(jié)省了大量的能量，而且用一套設(shè)備可以同時(shí)滿足供熱、供冷、供生活用水的要求，減少了設(shè)備的初投資，地源熱泵可應(yīng)用于賓館、居住小區(qū)、公寓、廠房、商場(chǎng)、辦公樓、學(xué)校等建筑，小型的地源熱泵更適合于別墅住宅的采暖、空調(diào)。

1.3 維護(hù)費(fèi)用低并可無(wú)人值守

地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部件要比常規(guī)系統(tǒng)少，因而減少維護(hù)，其系統(tǒng)不是埋在地下就是安裝在室內(nèi)，不暴露在風(fēng)雨中，機(jī)組緊湊、節(jié)省空間，也可免遭損壞，更加可靠，延長(zhǎng)壽命。自動(dòng)控制程度高，可無(wú)人值守、遠(yuǎn)程管理，無(wú)需雇傭人員看管。

1.4 污染小

地源熱泵的污染物排放，與空氣源熱泵相比，相當(dāng)于減少38%以上，與電供暖相比，相當(dāng)于減少70%以上，真正的實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排節(jié)能減排是減少能源浪費(fèi)和降低廢氣排放更多。

1.5 維護(hù)簡(jiǎn)單

地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部件要比常規(guī)系統(tǒng)少，因而減少維護(hù)，系統(tǒng)安裝在室內(nèi)，不暴露在風(fēng)雨中，也可免遭損壞，更加可靠，延長(zhǎng)壽命。

1.6 壽命長(zhǎng)

地源熱泵的地下埋管選用聚乙烯和聚丙烯塑料管，壽命可達(dá)50年，要比普通空調(diào)高35年使用壽命。

1.7 維持生態(tài)環(huán)境平衡

地源熱泵夏天把室內(nèi)的熱量排到地下，冬天把地下的熱量取出來(lái)供室內(nèi)使用，相對(duì)來(lái)說(shuō)，向環(huán)境排放更少的能量，維持生態(tài)環(huán)境的平衡。

1.8 節(jié)省空間

地源熱泵由于沒(méi)有設(shè)備上的過(guò)多要求，節(jié)約了占地面積，使其外觀更美觀，也產(chǎn)生了一定的附加經(jīng)濟(jì)效益。

地源熱泵系統(tǒng)的能量來(lái)源于自然能源。它不向外界排放任何廢氣、廢水、廢渣、是一種理想的“綠色空調(diào)”。被認(rèn)為是目前可使用的對(duì)環(huán)境最友好和最有效的供熱、供冷系統(tǒng)。該系統(tǒng)無(wú)論嚴(yán)寒地區(qū)或熱帶地區(qū)均可應(yīng)用。可廣闊應(yīng)用在辦公樓、賓館、學(xué)校、宿舍、醫(yī)院、飯店、商場(chǎng)、別墅、住宅等領(lǐng)域。

2 存在問(wèn)題

目前地源熱泵的技術(shù)存在的最大不足是“土壤熱不平衡”的問(wèn)題。南方地區(qū)以供冷為主，常年向地下注入熱量；而北方地區(qū)冬季供暖需求大，從土壤中大量吸熱，長(zhǎng)年運(yùn)行后將導(dǎo)致土壤溫度失衡，影響周?chē)鷳B(tài)。

夏熱冬冷地區(qū)的夏季供冷量往往大于冬季供熱量，多出的熱量可通過(guò)冷卻塔散去，也可通過(guò)余熱回收系統(tǒng)，用于供應(yīng)生活熱水，從一定程度上緩解土壤熱不平衡的問(wèn)題。

3 關(guān)于地?zé)嵩礋岜玫倪M(jìn)一步思考

有關(guān)文獻(xiàn)的資料顯示，地表下不同深度的地源的溫度狀況有所不同，地表下30m以上的一年四季中會(huì)受到太陽(yáng)光照射的影響而發(fā)生周期性的變化。地球表面300m以下的一般受地核的影響，而地下30～300m間的溫度基本為上下兩層的平衡點(diǎn)。我國(guó)的華北地區(qū)平衡點(diǎn)溫度大約在14～18℃，而中南地區(qū)平衡點(diǎn)溫度大約在20～22℃。該平衡溫度較好地吻合了當(dāng)?shù)氐钠骄鶜鉁?，且不受?dāng)?shù)貧鉁仄鸱母蓴_。地源熱泵在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的過(guò)程中常常被遺漏掉一點(diǎn)，就是夏季向地源累計(jì)放熱量等于冬季向地源累計(jì)吸取的熱量，以保持該地區(qū)地下恒溫帶的全年溫度變化的平衡。

如果我們真的能把此恒溫帶看作取之不盡、可不斷再生的低溫地?zé)豳Y源，那么我們的地源熱泵系統(tǒng)就可以每年只從地下取熱供暖，無(wú)需每年夏季提供冷排熱了。如果我們真的這樣做，五六年后該地層溫度就會(huì)有明顯下降，該地源熱泵系統(tǒng)中水源熱泵機(jī)組的制熱效率也會(huì)隨之下降，10年后就會(huì)迫使熱泵機(jī)組停止使用。

在30～300m深的地下，地源熱泵系統(tǒng)都是以天、周、年的時(shí)間尺度周期地取熱與排熱，只要其全年的總?cè)崃颗c總排熱量相等，就能持久地維持恒溫帶的狀態(tài)；如果把恒溫地層看作為“取之不及，可不斷再生的低溫地?zé)豳Y源”，可由深層的地?zé)豳Y源或地表太陽(yáng)能來(lái)補(bǔ)充，那就會(huì)犯原理性錯(cuò)誤。由于地殼的導(dǎo)熱系數(shù)很小，熱容量極大，若要讓地表太陽(yáng)照射的熱能或地幔的熱能的傳遞到此恒溫帶，其恢復(fù)溫度的時(shí)間尺度將是幾十年，乃至上百年。因此，單純地，連續(xù)地從此恒溫帶取熱而不考慮及時(shí)地?zé)崃科胶?，此恒溫帶的溫度必然?huì)逐年下降，使地源熱泵系統(tǒng)的工況逐年惡化，效率逐年下降，5到10年后就會(huì)失效與報(bào)廢。

實(shí)際上地下土壤、卵石與巖石的傳熱，地下含水層的熱遷移都是十分緩慢的。如果我們不遵守年熱平衡原則，倘若真的每年夏季累計(jì)向地下排放的熱量大于冬季累計(jì)吸取的熱量，即使該地區(qū)地下恒溫帶每年只升高0.5℃，10年后該地源熱泵系統(tǒng)就不能有效正常工作了。

因此，我們不應(yīng)該把地下30～300m深這一恒溫帶地層看作“取之不盡，可不斷再生的低溫地?zé)豳Y源，而只能看作“蓄熱層”。

4 結(jié)束語(yǔ)

地源熱泵作為一種環(huán)保節(jié)能的空調(diào)方式，應(yīng)該得到研究工作者對(duì)其進(jìn)行更為深入的研究，探索其關(guān)鍵性技術(shù)。目前在國(guó)內(nèi)地源熱泵機(jī)組的設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行、維護(hù)等各個(gè)方面還沒(méi)有成型的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，其推廣應(yīng)用還有待時(shí)日。作為一門(mén)新技術(shù)，它為我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)了契機(jī)，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，隨著國(guó)富民強(qiáng)，緊急實(shí)力的提高和生活水平的進(jìn)步，研究和技術(shù)人員的努力，它在中國(guó)一定有廣闊的市場(chǎng)前景。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：邯鄲建筑設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司）