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環(huán)保節(jié)能地源熱泵技術(shù)應(yīng)用研究
環(huán)保節(jié)能地源熱泵技術(shù)應(yīng)用研究1
闡述了地源熱泵技術(shù)的`工作原理、分類(lèi)及其應(yīng)用意義,分析了地源熱泵的特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)效益,介紹了地源熱泵的發(fā)展歷史以及國(guó)內(nèi)對(duì)地源熱泵的研究現(xiàn)狀,提出地源熱泵在我國(guó)節(jié)能、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展中具有廣闊的前景.
環(huán)保節(jié)能地源熱泵技術(shù)應(yīng)用研究2
摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，能源消耗量迅猛增加，但一直以來(lái)沒(méi)有引起人們的重視，直到近幾年，能源的短缺極具加重，大量的煤炭消耗引起地球環(huán)境危機(jī)。人們才更注重對(duì)新能源、新技術(shù)的開(kāi)發(fā)利用。本文主要對(duì)環(huán)保節(jié)能地源熱泵技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了分析探討。
關(guān)鍵詞：地源熱泵;技術(shù)原理;分類(lèi);經(jīng)濟(jì)效益
引言
經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、人口的急劇增長(zhǎng)，加上生態(tài)的破壞、環(huán)境污染、資源的亂開(kāi)發(fā)，使本已不堪重負(fù)的自然生態(tài)環(huán)境面臨著前所未有的問(wèn)題。能源、資源、環(huán)境的問(wèn)題，已成為阻礙世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。只有把可再生能源放在能源發(fā)展首要位置，使原有的能源結(jié)構(gòu)體系向可持續(xù)發(fā)展的能源時(shí)代轉(zhuǎn)變，才能緩解當(dāng)前能源與環(huán)境的巨大壓力。地源熱泵技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，就是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的有效措施之一，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了節(jié)能與環(huán)保的統(tǒng)一。
一、地源熱泵系統(tǒng)的組成
通常，一套地源熱泵系統(tǒng)一套系統(tǒng)可以代替目前的空調(diào)和鍋爐兩種設(shè)備。主要是用來(lái)滿(mǎn)足用戶(hù)全年的生活熱水、冬季供暖和夏季制冷的生活需求。地源熱泵系統(tǒng)主要由熱泵系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、室外管網(wǎng)系統(tǒng)、和室內(nèi)末端系統(tǒng)所組成。對(duì)于土壤源熱泵而言，水-水和土-氣是各個(gè)系統(tǒng)之間的只要換熱介質(zhì)。早在二十世紀(jì)六七十年代水-水型地源熱泵技術(shù)在歐洲地區(qū)就已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，這種技術(shù)主要是利用淺層地下水中的熱量作為低位熱源，現(xiàn)在主要用于地板輻射供暖。土壤源熱泵于二十世紀(jì)八十年代開(kāi)始廣泛的使用，這種方法的出現(xiàn)主要是由于某些地下水比較缺乏的地區(qū)研發(fā)出的一種利用土壤中熱量的方法。其室內(nèi)系統(tǒng)一般采用風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行冷風(fēng)和熱風(fēng)的供應(yīng)[1]。
二、地源熱泵在建筑節(jié)能中的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)
1、運(yùn)行穩(wěn)定可靠
土壤溫度一年四季相對(duì)穩(wěn)定，其波動(dòng)范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣的變化，是熱泵機(jī)組很好的冷熱源，這種令土壤溫度更加恒定的特性，使得熱機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定，不存在空氣源熱泵冬季除霜困難的問(wèn)題，克服了常規(guī)的空調(diào)，由于外界溫度變化造成更大的功率，制冷和制熱效果差的缺點(diǎn)。
2、經(jīng)濟(jì)節(jié)能，運(yùn)行效益高
淺層地?zé)釡囟纫荒晁募鞠鄬?duì)穩(wěn)定，一般為10～25℃，在冬季比環(huán)境空氣溫度高，在夏季比環(huán)境空氣溫度低，熱泵是一個(gè)很好的熱源和冷空調(diào)，這使得地面源熱泵溫度特性制冷，供熱系數(shù)可達(dá)3.5～5.5。與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比，其運(yùn)行費(fèi)用為普通中央空調(diào)的40%～60%，對(duì)地源熱泵技術(shù)來(lái)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)的能源效率高出40%以上。
3、一機(jī)多用，節(jié)約成本
熱泵系統(tǒng)可供暖和制冷，還可供應(yīng)生活熱水，一機(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替換原來(lái)的基礎(chǔ)鍋爐壓縮空氣調(diào)的兩套設(shè)備，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)，而不是僅節(jié)部完成質(zhì)量函數(shù)源，不僅節(jié)省了大量能源，而且用一套設(shè)備可以滿(mǎn)足供熱和供冷的要求，減少了設(shè)備的初投資。
4、利用可再生能源
熱泵利用地球表面淺層地?zé)崮懿皇艿赜�、氣候條件的限制，是一種無(wú)限的可再生能源。并且地源熱泵運(yùn)行沒(méi)有任何污染，可以建造在居民區(qū)內(nèi)，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，且不用遠(yuǎn)距離輸送熱量，環(huán)境效益明顯。
5、系統(tǒng)維護(hù)少，壽命長(zhǎng)
地源熱泵機(jī)組由于工況穩(wěn)定，所以可以設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，部件較少，機(jī)組運(yùn)行簡(jiǎn)單可靠，維護(hù)費(fèi)用低;另外，地源熱泵系統(tǒng)不是埋在地下就是放置在室內(nèi)，使用壽命長(zhǎng)，一般地源熱泵地上機(jī)組正常使用壽命不低于25a，地下埋管可達(dá)50a，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通空調(diào)機(jī)組。
三、地源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用
1、地源熱泵系統(tǒng)的.適用條件
地源熱泵系統(tǒng)通常需要具有處于地下30m到300m深度、而且溫度不低也不高的恒溫帶成為其熱泵系統(tǒng)的“源”以及“匯”的地下工作環(huán)境,以及一年四季空調(diào)熱泵本身需夏季排熱以及冬季取熱的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。為保證熱泵的高效性、穩(wěn)定性、以及可持續(xù)性地工作,建設(shè)地源熱泵系統(tǒng)需要遵循下面適用條：(1)一年四季需要室外空氣平均氣溫達(dá)到溫度10至20攝氏度，(或者地下恒溫帶溫處于10一20℃)的地域;(2)打井的地質(zhì)條件要具有經(jīng)濟(jì)可能性的地域，并具有一定量的淺層地下水資源條件的的地域;(3)一年四季向地下總排熱量同總?cè)崃勘３窒嗟然蛑S持接近狀態(tài)的供熱供冷工程,否則需要一定量的工程的補(bǔ)救輔助手段和措施;(4)夏季供冷溫度可達(dá)到不低于五攝氏度,冬季供熱溫度可達(dá)到不高于六十?dāng)z氏度的工程。
2、地源熱泵-太陽(yáng)能復(fù)合系統(tǒng)
2.1原理
地源熱泵-太陽(yáng)能復(fù)合系統(tǒng)是以淺層地?zé)崮芤约疤?yáng)能為能量來(lái)源，將地源熱泵系統(tǒng)和太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化組合，用來(lái)對(duì)建筑物冬季供暖、夏季供冷及制取生活熱水的系統(tǒng)。地源熱泵-太陽(yáng)能復(fù)合系統(tǒng)是由地源熱泵機(jī)組、太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)、地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)、建筑物內(nèi)系統(tǒng)組成的。
太陽(yáng)能-地源熱泵復(fù)合系統(tǒng)原理圖，此系統(tǒng)的運(yùn)行模式是由地下埋管換熱系統(tǒng)與太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行。利用這套系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)建筑物夏季供冷、冬季供暖、全年生活熱水的供應(yīng)以及地下蓄能等功能，可保證地埋管區(qū)域土壤吸放熱量的動(dòng)態(tài)平衡，從而使得地下溫度場(chǎng)保持穩(wěn)定的變化，機(jī)組運(yùn)行工況穩(wěn)定，同時(shí)可以提高地下?lián)Q熱器換熱效率與熱泵運(yùn)行能效。
2.2不同季節(jié)系統(tǒng)流程
2.2.1夏季供冷時(shí)的流程
復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)夏季供冷時(shí)，是由地源側(cè)循環(huán)系統(tǒng)、負(fù)荷側(cè)循環(huán)系統(tǒng)、太陽(yáng)能集熱循環(huán)系統(tǒng)組成，地源熱泵系統(tǒng)和太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)都各自獨(dú)立運(yùn)行，負(fù)荷側(cè)循環(huán)系統(tǒng)正常開(kāi)啟。地源熱泵系統(tǒng)作為建筑物的供冷冷源，太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)作為建筑物的生活熱水熱源[2]。
2.2.2秋季蓄熱時(shí)的流程
復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)秋季運(yùn)行時(shí)，地源側(cè)循環(huán)系統(tǒng)的地源熱泵機(jī)組停止運(yùn)行，負(fù)荷側(cè)循環(huán)系統(tǒng)也停止運(yùn)行，太陽(yáng)能集熱循環(huán)系統(tǒng)正常運(yùn)行，地源側(cè)循環(huán)泵開(kāi)啟。太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)除了滿(mǎn)足生活熱水外，其余采集的熱量都通過(guò)地埋管蓄存到地下，以備冬季供暖時(shí)使用[3]。
2.2.3冬季供熱時(shí)的流程
復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)冬季運(yùn)行時(shí)，依然是由地源側(cè)循環(huán)系統(tǒng)、負(fù)荷側(cè)循環(huán)系統(tǒng)、太陽(yáng)能集熱循環(huán)系統(tǒng)組成，地源熱泵系統(tǒng)和太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行，負(fù)荷側(cè)循環(huán)系統(tǒng)正常開(kāi)啟，地埋管換熱器和太陽(yáng)能集熱器同時(shí)作為供暖的熱源。熱泵機(jī)組蒸發(fā)器所提取的熱量，一部分來(lái)自太陽(yáng)能集熱器，一部分來(lái)自地下?lián)Q熱器[3]。
四、加強(qiáng)地源熱泵技術(shù)推廣的措施
為了能夠進(jìn)一步促進(jìn)地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用與推廣，減少能源資源的消耗量，建立節(jié)能環(huán)保型社會(huì)，就需要我們從實(shí)際出發(fā)，不斷改進(jìn)地源熱泵技術(shù)方法，提高地源熱泵技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益，兼顧地下熱平衡的問(wèn)題，使地源熱泵技術(shù)更加合理化。在設(shè)計(jì)地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用方案上，我們應(yīng)當(dāng)注意保證整個(gè)區(qū)域的地下熱源平衡，以確保地源熱泵系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定使用。除了技術(shù)方面以外，還需要在非技術(shù)方面為地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)造更多有利條件。如政府多出臺(tái)一些優(yōu)惠政策來(lái)支持地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用與推廣，加大對(duì)地源熱泵專(zhuān)業(yè)技術(shù)的人員培訓(xùn)，不斷提高地源熱泵技術(shù)水平。在我國(guó)，地源熱泵技術(shù)是一種具有很大應(yīng)用前景與應(yīng)用市場(chǎng)的新能源技術(shù)，因此我們應(yīng)當(dāng)不斷創(chuàng)新地源熱泵技術(shù)方法，提高其能源利用率和系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益，盡可能的降低地源熱泵系統(tǒng)的安裝維護(hù)成本[4]。
結(jié)束語(yǔ)
地源熱泵技術(shù)是一種清潔而高效節(jié)能的安全技術(shù)，具有廣闊的發(fā)展前景，但是目前需要在技術(shù)上不斷地完善，提高地源熱泵技術(shù)的適用性，使其能夠滿(mǎn)足更多區(qū)域的地質(zhì)條件。因此加強(qiáng)地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用研究對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
參考文獻(xiàn)
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[3]徐偉.國(guó)際國(guó)內(nèi)地源熱泵技術(shù)發(fā)展[J].建設(shè)科技,20xx(18)
[4]劉學(xué)來(lái)，李永安，張耀鵬.地埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工中應(yīng)注意的問(wèn)題[J].建筑技術(shù)，20xx(11).
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