張秀峰
摘 要:在全球環(huán)境問題日益嚴重的當下,如何應用與開發(fā)清潔能源、可再生資源,降低對大自然的破壞,實現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展,推動城市文明建設與生態(tài)環(huán)境的和諧共存,成為人類需要認真思考與解決的課題。具體到暖通建筑工程項目的施工過程中,為了實現(xiàn)綠色節(jié)能的施工目標,采用地源熱泵系統(tǒng)設計與安裝,能夠有效收集、利用太陽能能源,作為制冷供暖系統(tǒng)的清潔能源,從而取代高能耗、存在不同程度污染的電力或者煤炭能源,實現(xiàn)建筑工程項目的節(jié)能減排設計目標。下文中,筆者將結合個人參加暖通項目工程的施工經(jīng)驗,分析地源熱泵系統(tǒng)的特色優(yōu)勢、施工類型和注意事項,以期為同行業(yè)者提供經(jīng)驗與參考。
關鍵詞:暖通工程項目;施工管理要點;地源熱泵;節(jié)能減排
建筑工程的地面土壤中存儲了數(shù)量龐大的太陽能能源,如果能夠?qū)⑦@些能源有效利用起來,則可以利用約50%的太陽輻射能源作為建筑工程項目的制冷供暖能源。與此同時,建筑工程地源熱泵系統(tǒng)的安裝,將確保地面下水源和土壤將接收到的過剩太陽能輻射熱量轉化、輸出,從而使地面系統(tǒng)的能源供輸均衡。地源熱泵系統(tǒng)的應用,最早起源于歐洲北部地區(qū)和美洲的國家,我國地理位置、氣候條件與美國更為接近,因此可以借鑒并學習美國應用開發(fā)地源熱泵制冷供暖系統(tǒng)的相關理論、施工技術、案例經(jīng)驗,同時結合我國當?shù)氐默F(xiàn)實環(huán)境特色、地質(zhì)情況,制定出符合我國現(xiàn)實國情與經(jīng)濟能力的地源熱泵系統(tǒng)設計與安裝方案。隨著我國經(jīng)濟建筑的進程加速,在科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶動下,人們?nèi)找嬲J識到環(huán)境保護、節(jié)能減排、綠色生態(tài)等理念和發(fā)展模式的重要意義,因此,大力促進太陽能、風能等清潔、可再生能源的開發(fā)與利用,受到人們的支持與環(huán)境,也有利于建筑產(chǎn)業(yè)和城市建設的長期、健康、可持續(xù)發(fā)展。地源熱泵系統(tǒng)與施工技術,在該背景下提出,并受到人們認可與歡迎。
1 地源熱泵的概述
地源熱泵是1912年由瑞士專家提出,但是其真正開始應用卻在美國,據(jù)相關統(tǒng)計分析,相較于傳統(tǒng)意義上的建筑物供暖制熱系統(tǒng)技術,地源熱泵暖通空調(diào)系統(tǒng)在優(yōu)化節(jié)能50%~60%的同時,也節(jié)約了40%~70%的成本費用開支。在暖通空調(diào)中科學應用地源熱泵系統(tǒng),就是通過把空調(diào)系統(tǒng)的冷凝器,以及蒸發(fā)器埋在地下,這樣熱量就可以通過土壤、水介質(zhì)等進行熱能的交換,尤其是在炎熱的夏季,運用地源熱泵系統(tǒng)就能把這些熱量貯存到一起,當冬季來臨的時候,其可以為建筑物供暖,而如果是在寒冷的冬季,該地源熱泵系統(tǒng)能夠把冷能量貯存到一起,供建筑物夏季制冷使用。
2 地源熱泵技術特點
地源熱泵使用電力,沒有燃燒過程,對周圍環(huán)境無污染排放;不使用冷卻塔,沒有外掛機,不向周圍環(huán)境排熱,沒有熱島效應,沒有噪音;不抽取地下水,不破壞地下水資源;一機三用:冬季供暖、夏季制冷以及全年提供生活熱水;使用壽命長:使用壽命20年以上,是分體式或窗式空調(diào)器的2~4倍;全電腦控制,性能穩(wěn)定,可以電話遙控,可以進行溫濕度控制和新風配送。地源熱泵機組利用土壤或水體溫度冬季為12~22℃,溫度比環(huán)境空氣溫度高,熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高,能效比也提高;土壤或水體溫度夏季為18~32℃,溫度比環(huán)境空氣溫度低,制冷系統(tǒng)冷凝溫度降低,使得冷卻效果好于風冷式和冷卻塔式,機組效率大大提高,可以節(jié)約30%~40%的供熱制冷空調(diào)的運行費用。1kW的電能可以得到4 kW以上的熱量或5kW以上冷量。與鍋爐(電、燃料)供熱系統(tǒng)相比,鍋爐供熱只能將90%以上的電能或70%~90%的燃料內(nèi)能為熱量,供用戶使用。因此地源熱泵要比電鍋爐加熱節(jié)省2/3以上的電能,比燃料鍋爐節(jié)省約1/2的能量。
3 地源熱泵的主要形式
地源熱泵分為地埋管形式、地下水源熱泵和地表水源熱泵等形式。(1)地埋管形式。第一、水平式地源熱泵。水平式地源熱泵通過水平埋置于地表面 2~4m以下的閉合換熱系統(tǒng),其與土壤進行冷熱交換,此種系統(tǒng)適合于制冷供暖面積較小的建筑物。第二、垂直式地源熱泵。通過垂直鉆孔將閉合換熱系統(tǒng)埋置在50~400m深的巖土體與土壤進行冷熱交換。此種系統(tǒng)適合于制冷供暖面積較大的建筑物。(2)地表水式地源熱泵。地源熱泵機組通過布置在水底的閉合換熱系統(tǒng)與江河、湖泊、海水等進行冷熱交換。此種系統(tǒng)適合于中小制冷供暖面積,臨近水邊的建筑物。它利用池水或湖水下穩(wěn)定的溫度和顯著的散熱性,其需要建筑物周圍有較深、較大的河流或水域。(3)地下水式地源熱泵。地源熱泵機組通過機組內(nèi)閉式循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)過換熱器與由水泵抽取的深層地下水進行冷熱交換。地下水排回或通過加壓式泵注入地下水層中。此系統(tǒng)適合建筑面積大,周圍空地面積有限的大型單體建筑和小型建筑群落。
4 暖通空調(diào)中應用地源熱泵的注意事項
地源熱泵在暖通空調(diào)中應用的注意事項:(1)遵循因地制宜的原則,地源熱泵在實踐操作中會受到很多客觀因素的制約,因地制宜就是如果在夏季能量儲存不足,滿足不了冬季的供暖需求,那么地源熱泵系統(tǒng)就應該增加制熱裝置的設計,以此來增加熱能,保證居民對熱量的正常需求,如果該系統(tǒng)在冬季不能儲存足夠的冷能量,與之相對應的在系統(tǒng)設計中,就應該增加冷卻裝置,因此在設計中工作人員先進行科學的計算,最后決定使用地源熱泵技術是否合理。(2)正確選擇地源熱泵的類型。當前有很多機組類型可以選擇,但是沒有一個統(tǒng)一的規(guī)范和管理制度,所以要選擇合適的機組,并且地源熱泵對機組的能效比與性能系數(shù)有著很高的要求,因此設計者必須根據(jù)地源熱泵的使用要求選擇正確的能效比和性能系數(shù)。
綜上所述,伴隨城市居民生活質(zhì)量的穩(wěn)步提升,如何實現(xiàn)城市建設發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間的可持續(xù)發(fā)展、和諧共存,成為城市建設者、房地產(chǎn)開發(fā)商、有關施工單位需要認真思考的問題。地源熱泵系統(tǒng)的施工安裝與應用,能夠節(jié)約電能、降低建筑工程的能源損耗量。因此,有關單位的施工管理者,應當繼續(xù)加強對地源熱泵系統(tǒng)施工的研究與學習,降低環(huán)境污染,起到節(jié)能減排、綠色環(huán)保的目的。
參考文獻
[1]肖偉.藏西南邊遠地區(qū)直接受益式太陽能采暖研究[D].清華大學,2010.
(作者單位:大連愛瑞克機電設備有限公司)