高允

摘 要：地源熱泵作為即能制冷又可供暖的高效節(jié)能系統(tǒng)，具有節(jié)能、環(huán)保以及高效等特點(diǎn)，這與國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展以及發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)相吻合。本文主要介紹了地源熱泵的工作原理、實(shí)際應(yīng)用以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：地源熱泵；工作原理；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.13.070

進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，但是隨之而來(lái)的能源危機(jī)以及環(huán)境污染日益嚴(yán)重。地源熱泵作為一種可持續(xù)再生、新型環(huán)保的供暖、制冷系統(tǒng)，今年來(lái)在我國(guó)快速發(fā)展起來(lái)。地源熱泵可以替代傳統(tǒng)的鍋爐以及制冷機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)供暖、制冷，在節(jié)約能源以及改善空氣質(zhì)量方面發(fā)揮著重要的作用。

1 地源熱泵的工作原理

與水往低處流一樣，熱量也是從溫度高的地方流向溫度低的地方。但是科學(xué)家利用能量守恒原理，借助能量的轉(zhuǎn)換就能實(shí)現(xiàn)讓水從低處向高處流動(dòng)，同樣的道理，熱量也能夠由低溫向高溫流動(dòng)，這就是地源熱泵的工作原理。地源熱泵也被稱(chēng)為“熱量提升裝置”，它可以充分的挖掘環(huán)境介質(zhì)中所儲(chǔ)存的能量，將溫位提高之后進(jìn)行利用，地源熱泵裝置在工作過(guò)程中所消耗的功僅僅為整個(gè)供熱量的三分之一或者更少。因此，地源熱泵具有節(jié)能的特點(diǎn)。

1.1 制冷模式

地緣水泵在制冷的過(guò)程中，首先對(duì)冷媒進(jìn)行做工，利用的是機(jī)組中的壓縮機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)氣液的轉(zhuǎn)化。冷媒在蒸發(fā)器中會(huì)自然的吸收風(fēng)機(jī)盤(pán)管所攜帶的熱量。冷凝循環(huán)在吸收熱量的過(guò)程中，在冷凝器的內(nèi)部同時(shí)也產(chǎn)生冷凝作用，然后再通過(guò)水路循環(huán)系統(tǒng)將熱量帶走，轉(zhuǎn)移到地下水和土壤中去，這樣就會(huì)把室內(nèi)的溫度轉(zhuǎn)移到地下去，風(fēng)機(jī)盤(pán)管以冷風(fēng)的方式向室內(nèi)制冷，最終實(shí)現(xiàn)制冷的目的，制冷效果能達(dá)到13℃以下。

1.2 供暖模式

地緣水泵在制熱的過(guò)程中首先利用機(jī)組中的壓縮機(jī)對(duì)冷媒做工，換向閥會(huì)對(duì)冷媒的流動(dòng)方向進(jìn)行控制。冷媒會(huì)在冷凝器蒸發(fā)作用下吸收熱量，這些熱量來(lái)源于水路循環(huán)過(guò)程中自動(dòng)吸收的地下水以及土壤的熱量。隨后冷媒會(huì)進(jìn)一步的循環(huán)，在此過(guò)程中依靠冷凝作用將風(fēng)機(jī)盤(pán)管中冷媒所攜帶的熱量吸收，風(fēng)機(jī)盤(pán)管會(huì)以暖風(fēng)的形式對(duì)室內(nèi)進(jìn)行供暖，最終實(shí)現(xiàn)了將地下熱量向室內(nèi)轉(zhuǎn)移的目的。最高供暖溫度能夠達(dá)到35℃上下。

2 地緣熱泵的實(shí)際應(yīng)用

2.1 地源熱泵—太陽(yáng)能復(fù)合系統(tǒng)

地源熱泵-太陽(yáng)能復(fù)合系統(tǒng)由四部分組成，分別是地源熱泵機(jī)組、地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)、太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)以及建筑物內(nèi)系統(tǒng)。其能量來(lái)源主要是太陽(yáng)能和淺層地?zé)崮堋０烟?yáng)能集熱系統(tǒng)和地源熱泵系統(tǒng)有效的結(jié)合在一起，用來(lái)對(duì)建筑物在夏季供冷、冬季供暖以及提供生活中所需熱水。

對(duì)于不同的季節(jié)，地源熱泵—太陽(yáng)能系統(tǒng)的流程是不一樣的，下面主要介紹夏季供冷、秋季蓄熱以及冬季供暖的流程。

（1）夏季供冷流程。夏季供冷時(shí)，復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)是由太陽(yáng)能集

熱、負(fù)荷側(cè)循環(huán)和地源側(cè)循環(huán)系統(tǒng)這三部分組成。在工作的過(guò)程中，太陽(yáng)能集熱循環(huán)系統(tǒng)和地源熱泵系統(tǒng)互不干涉，各自獨(dú)立運(yùn)行，而負(fù)荷側(cè)循環(huán)系統(tǒng)正常的開(kāi)啟。其中，地源熱泵系統(tǒng)作為冷源向建筑物供冷，太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)作為熱源向建筑物內(nèi)提供生活熱水。

（2）秋季蓄熱流程。秋季蓄熱時(shí)，復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)中的負(fù)荷循環(huán)系統(tǒng)以及地源側(cè)循環(huán)系統(tǒng)中的地源熱泵機(jī)組都停止工作。太陽(yáng)能集熱循環(huán)系統(tǒng)正常的運(yùn)行，同時(shí)開(kāi)啟地源側(cè)循環(huán)泵。在此過(guò)程中太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)采集的熱量一部分用來(lái)滿(mǎn)足人們的生活熱水，剩下的則依靠地下管蓄儲(chǔ)存到了地下，等到冬季供暖時(shí)再使用。

（3）冬季供暖流程。與夏季供冷時(shí)一樣，冬季供暖時(shí)復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)也是由太陽(yáng)能集熱、負(fù)荷側(cè)循環(huán)和地源側(cè)循環(huán)系統(tǒng)這三部分組成。只不過(guò)在工作過(guò)程中，太陽(yáng)能集熱循環(huán)系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)不再是獨(dú)立運(yùn)行，而是要聯(lián)合運(yùn)行，正常開(kāi)啟地源側(cè)循環(huán)泵。供暖熱源主要來(lái)源于太陽(yáng)能集熱器以及地理管換熱器。在熱泵機(jī)組蒸發(fā)器中所提取的熱量其中一部分來(lái)源于地下?lián)Q熱器，一部分來(lái)源于太陽(yáng)能集熱器。

地源熱泵—太陽(yáng)能復(fù)合系統(tǒng)作為一種夏季供冷、冬季供暖以及全年提供生活熱水源的綠色環(huán)保系統(tǒng)，其經(jīng)濟(jì)效益明顯，具有廣闊的市場(chǎng)。只要設(shè)計(jì)合理，地源熱泵—太陽(yáng)能復(fù)合系統(tǒng)所提供的能量能夠占到建筑物所消耗的總能量的百分之六十以上。

2.2 地源熱泵—冰蓄冷耦合應(yīng)用技術(shù)

雖然地源熱泵能夠供冷和供熱，但是在夜間由于電力低谷的原因就不能進(jìn)行蓄冷。冰蓄冷技術(shù)雖然能夠在夜間蓄冷，但是其在冬季不能夠供暖。因此將這兩種技術(shù)通過(guò)合理的方法捏合在一起，就能優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)了。

與地源熱泵—太陽(yáng)能系統(tǒng)一樣，地源熱泵—冰蓄冷系統(tǒng)在不同的季節(jié)其流程是不一樣的，下面主要介紹夏季供冷以及冬季供暖的流程。

（1）夏季供冷流程。夏季供冷時(shí)，地源熱泵與冰蓄冷聯(lián)合空調(diào)系統(tǒng)主要由四個(gè)子系統(tǒng)組成，分別是供冷循環(huán)系統(tǒng)、蓄冰循環(huán)系統(tǒng)、制冷循環(huán)系統(tǒng)和冷卻循環(huán)系統(tǒng)。其中供冷循環(huán)系統(tǒng)主要是向室內(nèi)供冷；蓄冰循環(huán)系統(tǒng)主要作用是蓄冷；制冷循環(huán)系統(tǒng)主要作用是將熱泵系統(tǒng)中的熱量轉(zhuǎn)移；冷卻循環(huán)系統(tǒng)是將冷凝器中放出的熱水進(jìn)入到地?zé)釗Q熱器中，然后將熱量排入大地。

（2）冬季供暖流程。冬季供暖時(shí)，地源熱泵與冰蓄冷聯(lián)合空調(diào)系統(tǒng)只有地源熱泵系統(tǒng)工作，制冷劑在蒸發(fā)器中將地?zé)釗Q熱器中循環(huán)液的熱量吸收，再通過(guò)制冷劑循環(huán)系統(tǒng)將熱量傳遞到室內(nèi)。

3 地源熱泵的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

隨著國(guó)家提出建設(shè)“環(huán)境友好型、資源節(jié)約型”的可持續(xù)發(fā)展道路，地源熱泵這項(xiàng)技術(shù)肯定會(huì)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展?？傮w上地源熱泵的發(fā)展趨勢(shì)主要有以下幾點(diǎn)：（1）新型的熱泵系統(tǒng)會(huì)不斷的被開(kāi)發(fā)出來(lái)；（2）土壤源、地表水源熱泵數(shù)量會(huì)不斷的增加，相應(yīng)的地下水源熱泵會(huì)減少。

4 結(jié)語(yǔ)

最近幾年，在建筑行業(yè)中地源熱泵被普遍的應(yīng)用，對(duì)于節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境發(fā)揮了重要的作用。它作為一種節(jié)能、高效、環(huán)保的能源應(yīng)用，基本不會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境造成污染，不會(huì)產(chǎn)生任何的污染。因此地源熱泵在我國(guó)乃至全世界會(huì)有更廣闊的發(fā)展空間。

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