地源熱泵的特點(diǎn)及發(fā)展前景

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1、地源熱泵的特點(diǎn)及發(fā)展前景地源熱泵的特點(diǎn)及發(fā)展前景摘要全面介紹了地源熱泵的類別及特點(diǎn)，綜合分析了當(dāng)前地源熱泵在國(guó)外和國(guó)內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展前景。關(guān)鍵詞地源熱泵節(jié)能土壤源熱泵近年來，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人民生活水平的不斷提高，改善建筑熱舒適條件已成為一個(gè)比較突出的要求?？照{(diào)作為目前改善建筑熱舒適條件的工具，早已悄悄進(jìn)入我們的生活。據(jù)有關(guān)方面調(diào)查，在上?？照{(diào)家庭擁有率已達(dá)到平均1臺(tái)以上。然而，隨著空調(diào)設(shè)備的日益普及，建筑耗能量勢(shì)必將迅猛增加，對(duì)大氣環(huán)境的污染也將日趨嚴(yán)重。如何在建筑熱舒適條件得到改善的條件下把建筑耗能量減下來，減輕對(duì)大氣環(huán)境的污染，成了暖通界人士首要其

2、沖需要解決的問題?，F(xiàn)階段，在保證使用功能不降低的情況下，我們應(yīng)采取各種有效的技術(shù)和管理措施，把新建房屋建筑的能耗較大幅度地降下來，對(duì)原有建筑物有計(jì)劃地進(jìn)行節(jié)能改造，達(dá)到節(jié)省能源、保護(hù)環(huán)境和提高人民生活質(zhì)量的目的[1]。地源熱泵作為一種有益環(huán)境、節(jié)約能源和經(jīng)濟(jì)可行的建筑物供暖及制冷新技術(shù)越來越受到關(guān)注。它是利用地下相對(duì)穩(wěn)定的土壤溫度，通過媒介質(zhì)來獲取土壤內(nèi)冷（熱）能量的新型裝置，可一年四季方便地調(diào)節(jié)建筑內(nèi)的溫度。由于該制冷供熱方式不存在能量形式的轉(zhuǎn)換，幾乎是一種能量的“搬運(yùn)”過程，因而其能量轉(zhuǎn)換效率高、運(yùn)營(yíng)成本低[2~4]。同時(shí)，地源熱泵系統(tǒng)也為改善夏熱冬冷地區(qū)建筑

3、熱條件這個(gè)世界性難題提供了很好的解決辦法。夏熱冬冷地區(qū)，其七月氣溫比同緯度其他地區(qū)一般高出2℃左右，是在這個(gè)緯度范圍內(nèi)除沙漠干旱地區(qū)以外最炎熱的地區(qū)；再加上這個(gè)地區(qū)水網(wǎng)地帶多，十分潮濕，濕度常保持在80%左右，由于人體排汗難以揮發(fā)，普遍感到悶熱難受。而一月的氣溫比同緯度其他地區(qū)一般要低8—10℃，而且濕度又高，達(dá)到73%～83%；這期間日照相對(duì)又較少，潮濕水汽從人體中吸收熱量，因而陰冷寒涼。然而由于長(zhǎng)江中下游地區(qū)是傳統(tǒng)上的非采暖地區(qū)，居住建筑缺乏節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能要比采暖地區(qū)差得多；夏季通常采用風(fēng)冷空調(diào)來供冷，冬天人們往往又借助于高位能的電來

4、采暖。因此，該地區(qū)的能量使用效率相當(dāng)?shù)??？紤]到該地區(qū)夏季供冷天數(shù)和冬季供熱天數(shù)相當(dāng)，地源熱泵系統(tǒng)可以充分發(fā)揮地下蓄能的特點(diǎn)，進(jìn)行能量季節(jié)遷移，用最少的能耗獲得最大的受益。1地源熱泵的分類及其各自特點(diǎn)地源熱泵在國(guó)內(nèi)也被稱為地?zé)岜?。根?jù)利用地?zé)嵩吹姆N類和方式不同可以分為以下三類[7，8]：土壤源熱泵或稱土壤耦合熱泵（GCHP）,地下水熱泵（GWHP）,地表水熱泵（SWHP）。1.1土壤源熱泵土壤源熱泵以大地作為熱源和熱匯，熱泵的換熱器埋于地下，與大地進(jìn)行冷熱交換。土壤源熱泵系統(tǒng)主機(jī)通常采用水—水或熱泵機(jī)組或水—?dú)鉄岜脵C(jī)組。根據(jù)地下熱交換器的布置形式，主要分為垂直埋管、

5、水平埋管和蛇行埋管三類。垂直埋管換熱器通常采用的是U型方式，按其埋管深度可分為淺層（30m）,中層（30～100m）和深層（100m）三種。埋管深，地下巖土溫度比較穩(wěn)定，鉆孔占地面積較少，但相應(yīng)會(huì)帶來鉆孔、鉆孔設(shè)備的經(jīng)費(fèi)和高承壓埋管的造價(jià)提高?？偟膩碚f，垂直埋管換熱器熱泵系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)在于：（1）占地面積小；（2）土壤的溫度和熱特性變化小；（3）需要的管材最少，泵耗能低；（4）能效比很高。而劣勢(shì)主要在于：由于相應(yīng)的施工設(shè)備和施工人員的缺乏，造價(jià)偏高。水平埋管換熱器有單管和多管兩種形式。其中單管水平換熱器占地面積最大，雖然多管水平埋管換熱器占地面積有所減少，但管長(zhǎng)應(yīng)相應(yīng)增

6、加來補(bǔ)償相鄰管間的熱干擾。水平埋管換熱器熱泵系統(tǒng)由于施工設(shè)備廣泛使用而且施工人員易找，又加上許多家庭有足夠大的施工場(chǎng)地，因此造價(jià)就可以減下來。除需要較大場(chǎng)地外，水平埋管換熱器系統(tǒng)的劣勢(shì)還在于：運(yùn)行性能上不穩(wěn)定（由于淺層大地的溫度和熱特性隨著季節(jié)、降雨以及埋深而變化）；泵耗能較高；系統(tǒng)效率降低。蛇行埋管換熱器比較適用于場(chǎng)地有限又較經(jīng)濟(jì)的情況下。雖然挖掘量只有單管水平埋管換熱器20%～30%,但是用管量會(huì)明顯增加。這種方式優(yōu)缺點(diǎn)類似于水平埋管換熱器，所以有的文獻(xiàn)將其歸入水平埋管換熱器。1.2地下水熱泵系統(tǒng)在土壤源熱泵得到發(fā)展以前，歐美國(guó)家最常用的地源熱泵系統(tǒng)是地下水熱

7、泵系統(tǒng)。目前在民用中已經(jīng)很少使用，主要應(yīng)用在商業(yè)建筑中。最常用的系統(tǒng)形式是采用水—水式板式換熱器，一側(cè)走地下水，一側(cè)走熱泵機(jī)組冷卻水。早期的地下水系統(tǒng)采用的是單井系統(tǒng)，即將地下水經(jīng)過板式換熱器后直接排放。這樣做，一則浪費(fèi)地下水資源，二則容易造成地層塌陷，引起地質(zhì)災(zāi)害。于是產(chǎn)生了雙井系統(tǒng)，一個(gè)井抽水，一個(gè)井回灌。地下水熱泵系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是造價(jià)要比土壤源熱泵系統(tǒng)低，另外水井很緊湊，不占什么場(chǎng)地，技術(shù)也相對(duì)比較成熟，水井承包商也容易找。其劣勢(shì)就在于：1.有些地方法規(guī)禁止抽取或回灌地下水；2.可供的地下水有限；3.如水質(zhì)不好或打井不合格要注意水處理；4.如泵選擇過大、控制不良

8、或水井與建