地源热泵在建筑中运用

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1.建筑节能与地源热泵

社会的发展导致能源消耗的不断增加，不可再生能源过量地开采利用导致的气候问题日趋严重，给我们子孙后代的生存和发展埋下了不利的因素。由此，世界各国研究人员更多地把目光投入新兴、可再生能源的利用上，而地热作为一种清洁能源，越来越受人们重视。在2010年世界地热大会上，各个国家提交了各自地热资源利用情况报告，从这些报告可以看出，目前全世界共有78个国家正在利用地热，大部分地热能主要用于发电及直接利用。近几年，直接利用地热的比重越来越大，而增长最快的直接利用地热形式就是地源热泵，从全世界范围来看，冰岛、土耳其两国的地热利用占其能源结构的比重最大，冰岛89%的房屋供暖能源来自于地热能。我国浅层地热能开发利用也一直在世界名列前茅。地源热泵作为一种利用地热资源的新兴、清洁、高效能源技术，地源热泵技术具有节能、环保、可靠、经济等优点，在中国经济发达地区的很多新兴建筑中应用越来越多。热泵，能把热能从低温端传送到高温端，它是一种可以实现蒸发器与冷凝器之间能量转换的制冷机。地源热泵的原理是：利用浅层地热资源，即利用储存于地下的能量，实现既可供热又可制冷的目的。地源热泵能通过只输入少量的高品位能源（如电能），实现由低位热能向高位热能的转移。地下能量在冬季作为给热泵供热的热源，在夏季成为制冷的冷源，即在冬季，把地下的热量取出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到土壤中去。

2.地源热泵国内外应用情况

地源热泵技术最早出现于瑞士的一项专利，在英国、美国最早开始应用。1946年开始，美国针对地源热泵系统做了12个项目的研究，如地下盘管结构的布置形式、结构的相关参数、管材的选用对热泵性能的影响程度等，与此同时在俄勒冈州的波特兰市中心某建筑中安装了美国历史上第一个地源热泵系统。经过近十多年的发展，地源热泵技术在西方工业发达国家和地区迅速发展，已慢慢成为一项比较成熟的技术。到21世纪初，在美国，保守估计超过40万个地源热泵系统在住宅、公共和工业建筑中使用，每年约能提供8000-11000GW•h以上的能量。在我国上海，上世纪八十年代，投入运行了最早应用的地源热泵系统，该系统的相关技术和设备都由美国提供，多年运行情况良好。这个系统有深35m的垂直竖管井135个，采用聚丁烯管为埋管。此后，国内的多家科研机构和大专院校都进行了地源热泵系统有关垂直或水平埋管的试验研究以及在一些小型工程上的应用，建立了地埋管的传热模型，有了相当多的实验资料和数据。但是由于各地的地质条件不同，每个地方土壤的各项参数都不一样，地源热泵在全国各地的应用还需要不断地进行实验验证以及相关实验数据的积累。

3．地源热泵系统的优点

3．1保护环境

地源热泵系统在运行过程中基本无废热排放，无噪音污染，该系统污染物排放极少，和传统的空气源热泵相比，减少排放了40%以上的污染物，和目前的电力供暖相比较，相当于减少70%以上。地源热泵系统虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25%的充满量；该装置可在工厂里整机生产，密封性能非常好，制冷剂泄漏的可能性很小，而且运行过程中排放的污染少，可在住宅建筑中大量使用。地源热泵利用地球表面浅层地热资源作为冷热源，而地表浅层地热资源无处不在，相对于目前的不可再生能源而言，是一种清洁的、可再生资源。

3.2高效节能

地源热泵技术具有热能回收的能力，热泵机组制热能效比大于1。传统空气源热泵空调系统在能源利用上有一个突出问题：在夏季天气较热，而室内需要的冷量却很多，采取从室外提取冷量的难度就很大。同样，在冬天天气很冷，而室内所需要的热量却很多，要从室外的冷空气中吸收热量就比较困难。因此天越热，空调系统的制冷效率越低；天气越是冷，空调的制热效率越低。相比较而言，地源热泵系统是从土壤中提取冷、热量。吸收了约47%太阳能的土壤，在较深的地层中能常年保持恒定的温度，这个温度远低于夏季的室外气温，也高于冬季的室外气温。所以地源热泵技术能够克服传统空气源热泵技术的缺点，全年效率稳定且效率得到大大提高。

3．3先进的自控

地源热泵技术发展到现在，可有三种模式进行控制。制冷并提供生活热水，制热并提供生活热水，单独提供生活热水。这些模式都可以通过控制面板完成，如果连接了因特网，还可以随时随地进行远程调节控制室温，获得热水，实现一键操作。随着地源热泵技术在世界各地的不断应用，在不可再生资源越来越贫乏的将来，地热作为一种“绿色能源”，必将在世界能源结构中占据更大的份额，而地源热泵技术必将随着科技的发展得到更广泛的应用。