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        環(huán)保節(jié)能地源熱泵技術(shù)應(yīng)用研究

        2018-05-14 14:58:28梁亮李曉娟陳福賓
        關(guān)鍵詞:熱源源熱泵熱泵

        梁亮 李曉娟 陳福賓

        【摘要】在我國(guó)全面建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的進(jìn)程中,地源熱泵這一集節(jié)能、環(huán)保為一體的新技術(shù),將越來(lái)越受到人們的重視與青睞。相信在不遠(yuǎn)的將來(lái),經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)工程技術(shù)人員的不懈努力并借鑒國(guó)外的成功經(jīng)驗(yàn),我國(guó)的地源熱泵應(yīng)用將得到進(jìn)一步的推廣和發(fā)展,它將為我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)新的契機(jī)。

        【關(guān)鍵詞】地源熱泵;節(jié)能環(huán)保;技術(shù)應(yīng)用

        1、地源熱泵的分類及應(yīng)用

        1.1地下土壤源熱泵

        地下土壤源熱泵采用地下土壤作為熱泵的熱源,利用循環(huán)工質(zhì)在封閉的埋管中循環(huán)流動(dòng),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與大地土壤間的換熱,既達(dá)到利用大地土壤作為熱源。又不抽取地下水源的目的,主要適用于熱負(fù)荷需求量較低的建筑物。系統(tǒng)安裝時(shí)占地面積較大,鉆井費(fèi)用較高。如北京中央黨校醫(yī)院大樓就是采用地下土壤源熱泵系統(tǒng)。

        1.2地下水源熱泵

        地下水源熱泵主要采用地下水作為熱泵的熱源,要求使用區(qū)域具有豐富和穩(wěn)定的地下水資源,使用過(guò)程中要注意地下水的取水和回灌。如北京鴻基花園商場(chǎng)就是采用地下水源熱泵系統(tǒng)。

        1.3地表水源熱泵

        地表水源熱泵系統(tǒng)主要采用江河、湖泊、污水等地表水作為熱泵的熱源,適用于靠近江河湖泊等大容量自然水體的區(qū)域。地表水源熱泵系統(tǒng)造價(jià)低廉,運(yùn)行過(guò)程的能耗和運(yùn)行費(fèi)用較低,維修周期長(zhǎng)。穩(wěn)定性較好。如北京奧運(yùn)村工程就采用地表水源熱泵系統(tǒng)。

        2、關(guān)于目前地源熱泵發(fā)展的問(wèn)題

        主要有以下問(wèn)題:1.觀念轉(zhuǎn)變,傳統(tǒng)空氣源熱泵和燃?xì)狻⑷济汗峒夹g(shù)相對(duì)成熟,地源熱泵作為一種型新空調(diào)系統(tǒng),典型工程實(shí)例不多,認(rèn)識(shí)還不充分,而使得人們選擇地源熱泵系統(tǒng)時(shí)會(huì)面臨阻力。2.暖通空調(diào)技術(shù)與其它技術(shù)的配合,地源熱泵技術(shù)是暖通空調(diào)技術(shù)與水利、地質(zhì)、鉆井等技術(shù)相結(jié)合的綜合技術(shù),缺一不可,這要求設(shè)計(jì)與施工人員具有較為豐富的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)積累,能夠合理協(xié)調(diào)、做好充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。3.地源熱泵對(duì)環(huán)境的影響,目前地下水的回灌技術(shù)不完善,同時(shí)國(guó)家對(duì)地下水開采利用有嚴(yán)格限制,在一定程度上會(huì)影響以水為熱源的地源熱泵進(jìn)一步推廣;此外土壤源熱泵空調(diào)系統(tǒng)鉆井對(duì)土壤熱、濕及鹽分遷移的影響研究有待進(jìn)一步深入,如何使不利因素減少到最小是必須考慮的問(wèn)題。4.地源熱泵系統(tǒng)投資,地源熱泵系統(tǒng)在不同地區(qū)、不同工程中初投資相差較大,有的工程鉆井費(fèi)用可能占整個(gè)系統(tǒng)初投資的50%以上,就是說(shuō)在現(xiàn)有條件下并不是所有的地源熱泵系統(tǒng)都是經(jīng)濟(jì)合理的,因此有些投資者可能會(huì)回到傳統(tǒng)的空調(diào)形式。5.地源熱泵安裝維護(hù),目前地源熱泵系統(tǒng)的安裝費(fèi)用較高,與電能制冷、天然氣加熱系統(tǒng)相比,地源熱泵安裝費(fèi)用高出20~25%,它的回收期是5~8年;而且地源熱泵系統(tǒng)的維護(hù)較為困難,這在一定程度上會(huì)影響它的使用。

        3、地源熱泵系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)及經(jīng)濟(jì)效益和發(fā)展

        3.1充分利用自然資源實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能

        現(xiàn)階段,太陽(yáng)能作為一種自然資源備受廣泛應(yīng)用,且太陽(yáng)能是取之不盡用之不竭的可再生、綠色資源,以此轉(zhuǎn)化為熱能,為人類提供熱源,其經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。根據(jù)相關(guān)實(shí)踐證明:利用地源熱泵,比風(fēng)冷熱泵、電采暖熱泵、燃?xì)鉅t分別節(jié)能40%、70%、48%,而制冷所耗費(fèi)的能源也相對(duì)減少一半以上。由此可見(jiàn),地源熱泵可以有效利用太陽(yáng)能的自然資源實(shí)現(xiàn),這對(duì)我國(guó)節(jié)約能源發(fā)揮著重大作用。地表相當(dāng)于一個(gè)巨大的太陽(yáng)能收集器,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)與人類所耗費(fèi)的能源總數(shù)的500倍之多,為我國(guó)大肆利用太陽(yáng)能資源提供了前提條件。

        3.2具有極大的環(huán)境效益

        傳統(tǒng)的供暖、空調(diào)方式分別解決冬季供暖和夏季制冷。其系統(tǒng)投資大、占地多,且對(duì)環(huán)境的影響很嚴(yán)重。大氣是人類賴以生存的最基本環(huán)境要素之一。然而,由于冬季采用煤炭、燃油和天然氣等作為燃料,燃燒產(chǎn)生的大量污染物,包括大量的,等氣體造成的大氣污染,嚴(yán)重破壞著大氣環(huán)境,降低了人們的生活質(zhì)量。夏季使用的空調(diào)系統(tǒng)同樣存在著:排放,作為重要的溫室氣體是造成全球性氣候變化的主要因素之一,將大量廢熱排入大氣,產(chǎn)生了熱島效應(yīng),同時(shí)還產(chǎn)生令人難以忍受的噪音,使得外界空間環(huán)境條件更加惡化。而地源熱泵則利用大地的蓄熱能力,把夏季多余的熱能排人大地留作冬季取用,把冬季多余的冷能留作夏季取用,源頭上根除了空調(diào)系統(tǒng)對(duì)城市熱島的效應(yīng)。地源熱泵的污染物排放很低,系統(tǒng)所使用的制冷劑在工廠里注入并被完全密封,使用過(guò)程中絕無(wú)泄漏,用戶任何時(shí)候均不必添補(bǔ)制冷劑,因而減少了對(duì)臭氧層的破壞。熱泵系統(tǒng)可以建造在居民區(qū)內(nèi),在冬季供暖時(shí)省去了鍋爐和鍋爐房,沒(méi)有燃燒,沒(méi)有排煙;也沒(méi)有廢棄物,不需要堆放燃料、廢物的場(chǎng)地,不用遠(yuǎn)距離輸送熱量,極大限度地改善其他空調(diào)方式的及顆粒物等污染物的排放量:供冷時(shí)省去了冷卻塔,避免了冷卻塔噪音及霉菌污染。地源熱泵所使用的地下水可全部回灌,不會(huì)對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生污染;地源熱泵系統(tǒng)不直接消耗煤或燃油、天然氣等礦物燃料,從而達(dá)到了綠色環(huán)保的要求。

        3.3運(yùn)行穩(wěn)定可靠且使用壽命長(zhǎng)

        傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)不論是水冷還是風(fēng)冷,換熱環(huán)境均為大氣,由于它的換熱器必須置于暴露的空氣中,故不可避免地受到環(huán)境條件變化的影響,降低換熱效率和使用壽命,并且影響了建筑物的外觀;而地源熱泵以土壤作為熱源的主要優(yōu)點(diǎn)在于土壤溫度的相對(duì)穩(wěn)定,基本不受外界環(huán)境的影響;埋管熱交換器不需要除霜,減少了結(jié)霜和除霜的能耗;熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,運(yùn)動(dòng)部件比常規(guī)系統(tǒng)少,且安裝在室內(nèi),自動(dòng)控制程度高,可無(wú)人值守;系統(tǒng)安全無(wú)燃燒設(shè)備,不存在爆炸、燃燒的隱患;由于系統(tǒng)不暴露在風(fēng)雨中,因而維護(hù)簡(jiǎn)便,機(jī)組使用壽命均在20a以上,地埋管換熱器壽命可達(dá)40~50a;地源熱泵系統(tǒng)的供冷、供熱平穩(wěn),降低了停、開機(jī)的頻率和空氣過(guò)熱和過(guò)冷的峰值;把地源熱泵換熱器埋于地下,也不會(huì)破壞建筑物的外觀。

        結(jié)語(yǔ):

        地源熱泵技術(shù)是一種建筑節(jié)能新技術(shù),對(duì)于降低建筑能耗,減少碳排放,減輕對(duì)環(huán)境的污染具有重大的現(xiàn)實(shí)意義,值得大力推廣。但地源熱泵技術(shù)復(fù)雜,需要項(xiàng)目各方及規(guī)劃、管線、監(jiān)督部門協(xié)調(diào)配合。且由于其應(yīng)用時(shí)間較短,存在一些不足,需要進(jìn)一步積累工程經(jīng)驗(yàn)。

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