| ——地源熱泵的概念、由來、工作原理及系統(tǒng)優(yōu)勢 地源熱泵是最近幾年才興盛起來的節(jié)能技術，因節(jié)能環(huán)保、恒溫舒適、集成化程度高在高端住宅和節(jié)能建筑區(qū)開始逐漸推廣。地源熱泵技術在歐美國家已經十分成熟，特別是美國和北歐使用范圍，普及率已經達到60%左右。我國在九十年代引進地源熱泵技術，經過二十年的發(fā)展，地源熱泵在我國日趨成熟，同時也是國家重點推薦項目。地源熱泵是綠特中央空調產品之一，在行業(yè)內公認的國際三大空調品牌綠特、特靈、約克中，綠特在地源熱泵領域占有更加突出的優(yōu)勢。 地源熱泵的由來 地源一詞是從英文“ground source”翻譯而來，漢語的內涵則十分廣泛，應包括所有地下資源的含義。但在空調業(yè)內，目前僅指地殼表層（小于400米）范圍內的低溫熱資源，它的熱源主要來自太陽能，極少能量來自地球內部的地熱能。 地源熱泵的概念最早于1912年由瑞士的專家提出，而該技術的提出始于英、美兩國。1946年美國在俄勒岡州的波蘭特市中心區(qū)建成第一個地源熱泵系統(tǒng)，但是這種能源的利用方式沒有引起當時社會各界的廣泛注意，無論是在技術、理論上都沒有太大的發(fā)展。 20世紀50年代，歐洲開始了研究地源熱泵的第一次高潮，但由于當時的能源價格低，這種系統(tǒng)并不經濟，因而未得到推廣。直到20世紀70年代初世界上出現(xiàn)了第一次能源危機，它才開始受到重視，許多公司開始了地源熱泵的研究、生產和安裝。這一時期，歐洲建立了很多水平埋管式土壤源熱泵，主要用于冬季供暖。雖然歐洲是世界上發(fā)展地源熱泵最成熟的地區(qū)，但是它也曾因為熱泵專家不懂安裝技術，安裝工人又不懂熱泵原理等因素，致使地源熱泵的發(fā)展走了一段彎路。 上世紀80年代后期，地源熱泵技術已經趨于成熟，更多的科學家致力于地下系統(tǒng)的研究，努力提高熱吸收和熱傳導效率，同時越來越重視環(huán)境的影響問題。地源熱泵生產呈現(xiàn)逐年上升趨勢，瑞士和瑞典的年遞增率超過10％。美國的地源熱泵生產和推廣速度很快，技術產生了飛速的發(fā)展，成為世界上地源熱泵生產和使用的頭號大國。 從地源熱泵應用情況來看，北歐國家主要偏重于冬季采暖，而美國則注重冬夏聯(lián)供。由于美國的氣候條件與中國很相似，因此研究美國的地源熱泵應用情況，對我國地源熱泵的發(fā)展有著借鑒意義。 地源熱泵的概念 地源熱泵是利用淺層地能進行供熱制冷的新型能源利用技術，是熱泵的一種，熱泵是利用卡諾循環(huán)和逆卡諾循環(huán)原理轉移冷量和熱量的設備。地源熱泵通常是指能轉移地下土壤中熱量或者冷量到所需要的地方。通常熱泵都是用來做為空調制冷或者采暖用的。地源熱泵還利用了地下土壤巨大的蓄熱蓄冷能力，冬季地源把熱量從地下土壤中轉移到建筑物內，夏季再把地下的冷量轉移到建筑物內，一個年度形成一個冷熱循環(huán)。 地源熱泵的工作原理 作為自然現(xiàn)象，正如水由高處流向低處那樣，熱量也總是從高溫流向低溫，用著名的熱力學第二定律準確表述：“熱量不可能自發(fā)由低溫傳遞到高溫”。但人們可以創(chuàng)造機器，如同把水從低處提升到高處而采用水泵那樣，采用熱泵可以把熱量從低溫抽吸到高溫。所以地源熱泵實質上是一種熱量提升裝置，它本身消耗一部分能量，把環(huán)境介質中貯存的能量加以挖掘，提高溫位進行利用，而整個熱泵裝置所消耗的功僅為供熱量的三分之一或更低，這就是地源熱泵節(jié)能的原理。 冬季地源熱泵工作原理 冬天熱泵中制冷劑正向流動，壓縮機排出的高溫高壓R22氣體進入冷凝器向集水器中的水放出熱量，相變?yōu)楦邷馗邏旱囊后w，再經熱力膨脹閥節(jié)流降壓變?yōu)榈蜏氐蛪旱囊后w進入蒸發(fā)器，從地下循環(huán)液中吸取低溫熱后相變?yōu)榈蜏氐蛪旱娘柡驼羝筮M入壓縮機吸氣端，由壓縮機壓縮排出高溫高壓氣體完成一個循環(huán)。如此循環(huán)往復將地下低溫熱能“搬運”到集水器，從而不斷的向用戶提供45 ℃ -50 ℃的熱水。 夏季地源熱泵工作原理 夏天熱泵中制冷劑逆向流動，與用戶換熱的冷凝器變?yōu)檎舭l(fā)器從集水器中的低溫水（7 -12 ℃）提取熱能，與地下循環(huán)液換熱的蒸發(fā)器變?yōu)槔淠飨虻叵卵h(huán)液排放熱量，循環(huán)液中熱量再向地下低溫區(qū)排放，如此循環(huán)往復連續(xù)地向用戶提供7 -12 ℃ 的冷水。 了解什么是地源熱泵以及地源熱泵的由來和原理，我們還應該了解地源熱泵的優(yōu)點。與其他空調產品、采暖設備相比，地源熱泵的優(yōu)勢眾多。 一機多用 地源熱泵可完全代替冷水機組+鍋爐兩種設備，解決了供暖制冷設備分開使用給用戶帶來的不便，同時其熱回收功能可高效提供大量高品質的生活熱水。 高效節(jié)能 地源熱泵技術是利用土壤溫度相對穩(wěn)定的特性，通過輸入少量的高品位能源（如電能），運用土壤與建筑物內部進行熱量的交換，實現(xiàn)低品位熱能向高品位轉移的冷暖兩用空調系統(tǒng)。夏季高溫差的散熱和冬季低溫差的取熱，使得地源熱泵系統(tǒng)換熱效率很高，因此在產生同樣熱量或冷量的時候，只需小功率的壓縮機就可實現(xiàn)，從而達到節(jié)能的目的，其耗電量僅為普通中央空調與鍋爐系統(tǒng)的40%—60%。 舒適低噪 地源熱泵空調，采用全空氣系統(tǒng)，舒適性好?？照{系統(tǒng)送風均勻，溫度分布合理，氣流速度小于0.3米/秒，無吹風感。噪音小，采取降噪措施后可小于40分貝。 環(huán)保清潔 地源熱泵系統(tǒng)在冬季供暖時，不需要鍋爐，無燃燒產物排放，可大幅度降低溫室氣體的排放。據(jù)美國地熱泵協(xié)會提供的報告，僅美國肯塔基州路易斯威爾市總建筑面積15.8萬平方米的高特.豪斯飯店地源熱泵系統(tǒng)，每年可減排CO2 849噸；SO2 19.97噸；NOX 14.98噸；微塵 2.49噸。 節(jié)省空間 沒有中央機房、冷卻塔、鍋爐房和其它室外設備，省去了鍋爐房，冷卻塔及附屬的煤場、渣場所占用的寶貴面積，產生附加經濟效益，并改善了環(huán)境外部形象。室內系統(tǒng)是分散式的系統(tǒng)，故每個區(qū)域內的主風管道截面高度較小，不會像傳統(tǒng)空調系統(tǒng)那樣過多占用建筑內的吊頂空間，從而保證每層的使用空間。 安全可靠 每臺機組可獨立供冷或供熱，個別機組故障不影響整個系統(tǒng)的運行。機組的運行工況穩(wěn)定，幾乎不受環(huán)境溫度變化的影響，即使在寒冷的冬季制熱量也不會衰減，更無結霜除霜之慮。無儲煤、儲油罐等衛(wèi)生及安全隱患。 控制簡單 根據(jù)用戶要求設體積很小的終端控制器，中央控制僅需選擇水路控制，除去了一般中央空調集中控制所有參量的復雜環(huán)節(jié)，從而降低控制成本。利于采用全系統(tǒng)可編程智能化遠程中央計算機控制，具有隨人流變化而自動調整地熱泵制冷或供暖出力，實現(xiàn)節(jié)能******化，運行費用最小化。還可設置顯示和打印設備，可存儲、分析各種采暖、制冷、維修等經濟及技術數(shù)據(jù)，促進系統(tǒng)運行最優(yōu)化。 壽命最長 空調設計壽命10年，燃氣鍋爐為8-10年；地源熱泵機組運行工況穩(wěn)定，其壽命為20年以上，它比所有各種空調系統(tǒng)和采暖設備的壽命都要長。 低維護費 自動化程度高，無需專業(yè)人員操控。地源熱泵系統(tǒng)不設冷卻塔、屋頂風機，壓縮機工作穩(wěn)定，不會出現(xiàn)傳統(tǒng)設備中制冷劑壓力過高或過低的現(xiàn)象，維護費用大大低于傳統(tǒng)空調；一套設備實現(xiàn)制冷、制熱和生活熱水，減少對主機設備的維護量。 地源熱泵空調系統(tǒng)******的優(yōu)點就是節(jié)能，在能源日益匱乏，環(huán)境日益惡化的今天，節(jié)能降耗似乎已經成為全球共同的話題，地源熱泵集眾多優(yōu)勢于一身，但推廣起來仍有一定的困難。地源熱泵中央空調安裝成本很大，而且對地理環(huán)境有一定的要求，并不是每個地方，任何戶型都適合安裝地源熱泵空調系統(tǒng)，地源熱泵工程基本集中在大戶型私人別墅，要想全面普及還需要各方共同努力。 |
