關於環保節能地源熱泵技術應用研究論文

熱泵利用地球表面淺層地熱能不受地域、氣候條件的限制，是一種無限的可再生能源。下面是小編收集整理的關於環保節能地源熱泵技術應用研究論文，希望對您有所幫助!

摘要：隨着我國經濟快速發展，能源消耗量迅猛增加，但一直以來沒有引起人們的重視，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境危機。人們才更注重對新能源、新技術的開發利用。本文主要對環保節能地源熱泵技術應用進行了分析探討。

關鍵詞：地源熱泵;技術原理;分類;經濟效益

引言

經濟的快速發展、人口的急劇增長，加上生態的破壞、環境污染、資源的亂開發，使本已不堪重負的自然生態環境面臨着前所未有的問題。能源、資源、環境的問題，已成為阻礙世界各國經濟發展的瓶頸。只有把可再生能源放在能源發展首要位置，使原有的能源結構體系向可持續發展的能源時代轉變，才能緩解當前能源與環境的巨大壓力。地源熱泵技術的開發和應用，就是實現這一目標的有效措施之一，同時實現了節能與環保的統一。

一、地源熱泵系統的組成

通常，一套地源熱泵系統一套系統可以代替目前的空調和鍋爐兩種設備。主要是用來滿足用户全年的生活熱水、冬季供暖和夏季製冷的生活需求。地源熱泵系統主要由熱泵系統、控制系統、室外管網系統、和室內末端系統所組成。對於土壤源熱泵而言，水-水和土-氣是各個系統之間的只要換熱介質。早在二十世紀六七十年代水-水型地源熱泵技術在歐洲地區就已經得到了廣泛應用，這種技術主要是利用淺層地下水中的熱量作為低位熱源，現在主要用於地板輻射供暖。土壤源熱泵於二十世紀八十年代開始廣泛的使用，這種方法的出現主要是由於某些地下水比較缺乏的地區研發出的一種利用土壤中熱量的.方法。其室內系統一般採用風機系統進行冷風和熱風的供應[1]。

二、地源熱泵在建築節能中的優勢特點

1、運行穩定可靠

土壤温度一年四季相對穩定，其波動範圍遠遠小於空氣的變化，是熱泵機組很好的冷熱源，這種令土壤温度更加恆定的特性，使得熱機組運行更可靠、穩定，不存在空氣源熱泵冬季除霜困難的問題，克服了常規的空調，由於外界温度變化造成更大的功率，製冷和制熱效果差的缺點。

2、經濟節能，運行效益高

淺層地熱温度一年四季相對穩定，一般為10～25℃，在冬季比環境空氣温度高，在夏季比環境空氣温度低，熱泵是一個很好的熱源和冷空調，這使得地面源熱泵温度特性製冷，供熱係數可達3.5～5.5。與傳統的空氣源熱泵相比，其運行費用為普通中央空調的40%～60%，對地源熱泵技術來運行經濟的能源效率高出40%以上。

3、一機多用，節約成本

熱泵系統可供暖和製冷，還可供應生活熱水，一機多用，一套系統可以替換原來的基礎鍋爐壓縮空氣調的兩套設備，特別是對於同時有供熱和供冷要求的建築物，地源熱泵有着明顯的優點，而不是僅節部完成質量函數源，不僅節省了大量能源，而且用一套設備可以滿足供熱和供冷的要求，減少了設備的初投資。

4、利用可再生能源

熱泵利用地球表面淺層地熱能不受地域、氣候條件的限制，是一種無限的可再生能源。並且地源熱泵運行沒有任何污染，可以建造在居民區內，沒有燃燒，沒有排煙，也沒有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場地，且不用遠距離輸送熱量，環境效益明顯。

5、系統維護少，壽命長

地源熱泵機組由於工況穩定，所以可以設計簡單的系統，部件較少，機組運行簡單可靠，維護費用低;另外，地源熱泵系統不是埋在地下就是放置在室內，使用壽命長，一般地源熱泵地上機組正常使用壽命不低於25a，地下埋管可達50a，遠遠高於普通空調機組。

三、地源熱泵系統的應用

1、地源熱泵系統的適用條件

地源熱泵系統通常需要具有處於地下30m到300m深度、而且温度不低也不高的恆温帶成為其熱泵系統的“源”以及“匯”的地下工作環境,以及一年四季空調熱泵本身需夏季排熱以及冬季取熱的優勢特點。為保證熱泵的高效性、穩定性、以及可持續性地工作,建設地源熱泵系統需要遵循下面適用條：(1)一年四季需要室外空氣平均氣温達到温度10至20攝氏度，(或者地下恆温帶温處於10一20℃)的地域;(2)打井的地質條件要具有經濟可能性的地域，並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取熱量保持相等或着維持接近狀態的供熱供冷工程,否則需要一定量的工程的補救輔助手段和措施;(4)夏季供冷温度可達到不低於五攝氏度,冬季供熱温度可達到不高於六十攝氏度的工程。

2、地源熱泵-太陽能複合系統

2.1原理

地源熱泵-太陽能複合系統是以淺層地熱能以及太陽能為能量來源，將地源熱泵系統和太陽能集熱系統進行優化組合，用來對建築物冬季供暖、夏季供冷及製取生活熱水的系統。地源熱泵-太陽能複合系統是由地源熱泵機組、太陽能集熱系統、地熱能交換系統、建築物內系統組成的。

太陽能-地源熱泵複合系統原理圖，此係統的運行模式是由地下埋管換熱系統與太陽能集熱系統聯合運行。利用這套系統可以實現建築物夏季供冷、冬季供暖、全年生活熱水的供應以及地下蓄能等功能，可保證地埋管區域土壤吸放熱量的動態平衡，從而使得地下温度場保持穩定的變化，機組運行工況穩定，同時可以提高地下換熱器換熱效率與熱泵運行能效。

2.2不同季節系統流程

2.2.1夏季供冷時的流程

複合空調系統夏季供冷時，是由地源側循環系統、負荷側循環系統、太陽能集熱循環系統組成，地源熱泵系統和太陽能集熱系統都各自獨立運行，負荷側循環系統正常開啟。地源熱泵系統作為建築物的供冷冷源，太陽能集熱系統作為建築物的生活熱水熱源[2]。

2.2.2秋季蓄熱時的流程

複合空調系統秋季運行時，地源側循環系統的地源熱泵機組停止運行，負荷側循環系統也停止運行，太陽能集熱循環系統正常運行，地源側循環泵開啟。太陽能集熱系統除了滿足生活熱水外，其餘採集的熱量都通過地埋管蓄存到地下，以備冬季供暖時使用[3]。

2.2.3冬季供熱時的流程

複合空調系統冬季運行時，依然是由地源側循環系統、負荷側循環系統、太陽能集熱循環系統組成，地源熱泵系統和太陽能集熱系統聯合運行，負荷側循環系統正常開啟，地埋管換熱器和太陽能集熱器同時作為供暖的熱源。熱泵機組蒸發器所提取的熱量，一部分來自太陽能集熱器，一部分來自地下換熱器[3]。

四、加強地源熱泵技術推廣的措施

為了能夠進一步促進地源熱泵技術的應用與推廣，減少能源資源的消耗量，建立節能環保型社會，就需要我們從實際出發，不斷改進地源熱泵技術方法，提高地源熱泵技術的經濟效益，兼顧地下熱平衡的問題，使地源熱泵技術更加合理化。在設計地源熱泵技術的應用方案上，我們應當注意保證整個區域的地下熱源平衡，以確保地源熱泵系統的長期穩定使用。除了技術方面以外，還需要在非技術方面為地源熱泵技術的應用創造更多有利條件。如政府多出台一些優惠政策來支持地源熱泵技術的應用與推廣，加大對地源熱泵專業技術的人員培訓，不斷提高地源熱泵技術水平。在我國，地源熱泵技術是一種具有很大應用前景與應用市場的新能源技術，因此我們應當不斷創新地源熱泵技術方法，提高其能源利用率和系統的經濟效益，儘可能的降低地源熱泵系統的安裝維護成本[4]。

結束語

地源熱泵技術是一種清潔而高效節能的安全技術，具有廣闊的發展前景，但是目前需要在技術上不斷地完善，提高地源熱泵技術的適用性，使其能夠滿足更多區域的地質條件。因此加強地源熱泵技術的應用研究對我國的經濟可持續發展具有重要意義。

參考文獻

[1]吳治堅，葉枝全.新能源和可再生能源的利用[M].北京：機械工業出版社，2006.

[2]袁建東.地源熱泵系統的應用和系統優化[J].住宅科技2010，(07)

[3]徐偉.國際國內地源熱泵技術發展[J].建設科技,2010(18)

[4]劉學來，李永安，張耀鵬.地埋管地源熱泵空調系統設計施工中應注意的問題[J].建築技術，2010(11).