地源熱泵系統(tǒng)的節(jié)能特性分析
時間:2022-02-16
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摘要：在建筑的熱能消耗中，空調(diào)消耗占有的比例是非常大的，通常情況下能達(dá)到整個建筑能耗的百分之三十至四十，有效的對空調(diào)的能耗進(jìn)行控制，可以提高整個建筑的節(jié)能性和環(huán)保型，有利于建筑能源的可持續(xù)發(fā)展。本文將對近年來發(fā)展較迅猛的地源熱泵運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行簡要介紹，并對其節(jié)能特性進(jìn)行分析。 關(guān)鍵詞：地泵熱源；節(jié)能性；綠色環(huán)保；工作原理；原則 Abstract: In the building's energy consumption, air consumption possession ratio is very large, usually can reach the whole building energy consumption thirty to forty percent, effective control of the energy consumption of air conditioning can improve the whole building energy saving and environmentally friendly, is conducive to the sustainable development of architectural energy. This article will be compared with the rapid development in recent years, ground source heat pump system briefly run and analyze its energy-saving properties. Key words: green energy saving heat pump works in principle 中圖分類號：TU201.5文章標(biāo)識碼：A 隨著我國建筑事業(yè)的發(fā)展和能源消耗量的增加，越來越多的建筑企業(yè)認(rèn)識到節(jié)約能源對環(huán)境保護(hù)的重要性，也進(jìn)一步引入了節(jié)約能源的系統(tǒng)，減少了建筑本身的能源消耗。其中，地泵熱源系統(tǒng)是一種提高建筑中空調(diào)節(jié)能潛力的有效方法，在近幾年得到廣泛的應(yīng)用。下面，我們就共同對地源熱泵系統(tǒng)的節(jié)能特性進(jìn)行分析。 一、地源熱泵簡析 地源熱泵則是利用水源熱泵的一種形式，它是利用水與地能（地下水、土壤或地表水）進(jìn)行冷熱交換來作為水源熱泵的冷熱源，冬季把地能中的熱量“取”出來，供給室內(nèi)采暖，此時地能為“熱源”；夏季把室內(nèi)熱量取出來，釋放到地下水、土壤或地表水中，此時地能為“冷源”。與傳統(tǒng)空調(diào)和供熱系統(tǒng)相比，它具有可再生利用、運(yùn)行費(fèi)用低、占地面積小、節(jié)約水資源、有利環(huán)保等特點(diǎn)。 地源熱泵工作原理分析 1、制冷原理 地源熱泵系統(tǒng)在制冷狀態(tài)下，通過冷媒/空氣熱交換器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)將室內(nèi)空氣循環(huán)所攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時再通過冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝，由循環(huán)水路將冷媒中所攜帶的熱量吸收，最終通過室外地能換熱系統(tǒng)轉(zhuǎn)移至地下水或土壤里。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)主要分三部分：室外地能換熱系統(tǒng)、水源熱泵機(jī)組和室內(nèi)空調(diào)末端系統(tǒng)。其中水源熱泵機(jī)主要有兩種形式：水—水式或水—空氣式。三個系統(tǒng)之間靠水或空氣換熱介質(zhì)進(jìn)行熱量的傳遞，水源熱泵與地能之間換熱介質(zhì)為水，與建筑物采暖空調(diào)末端換熱介質(zhì)可以是水或空氣。 在制冷狀態(tài)下，地源熱泵機(jī)組內(nèi)的壓縮機(jī)對冷媒做功，使其升溫升壓后流經(jīng)電子膨脹閥后進(jìn)行了汽—液轉(zhuǎn)化的循環(huán)。通過冷媒/空氣熱交換器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)將室內(nèi)空氣循環(huán)所需攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時，再通過冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝，由水路循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收，最終由水路循環(huán)轉(zhuǎn)移至土壤里。在室內(nèi)熱量不斷轉(zhuǎn)移至地下的過程中，通過冷媒—空氣熱交換器，以13-7℃的冷風(fēng)的形式為房間供冷。 2、制熱原理 在冬季氣溫較低的時候，地源熱泵從地下的土壤或者水源中吸取熱量，通過壓縮機(jī)和熱交換器把大地的熱量集中，并以較高的溫度釋放到室內(nèi)。在制熱狀態(tài)下，地源熱泵機(jī)組內(nèi)的壓縮機(jī)對冷媒做功,并通過水路切換將水流動方向切換。由地下的水路循環(huán)吸收地下水或土壤的熱量，通過冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)，將水路循環(huán)中的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時，再通過冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝，由空氣循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收。在地下熱量不斷轉(zhuǎn)移至室內(nèi)的過程中，以35-50℃的熱水的形式向室內(nèi)供暖。 二、地源熱泵系統(tǒng)節(jié)能特性分析 ?。ㄒ唬┑卦礋岜孟到y(tǒng)的特點(diǎn) 1、運(yùn)行節(jié)能 地源熱泵循環(huán)冷暖系統(tǒng)常年與溫度較為穩(wěn)定的土壤進(jìn)行熱量交換，因此使用效率較高，與其他系統(tǒng)相比，具有明顯的降低能耗的作用。 2、綠色環(huán)保 由于地源熱泵系統(tǒng)是封閉式的環(huán)路，只與外界有能量交換，不會造成環(huán)境的污染，夏季使用時不會形成城市熱島效應(yīng)，并且其運(yùn)行過程中使用到的能量為環(huán)保的清潔型能源（電能和地?zé)崮艿龋哂芯G色環(huán)保的特點(diǎn)。 3、運(yùn)行安全 地源熱泵系統(tǒng)的主要能量來源不受外界的干擾，并且不具備易燃、易爆的特性，在儲存的過程中不會出現(xiàn)安全隱患，保障了使用的安全性和可靠性。并且，地源熱泵機(jī)組技術(shù)成熟，安裝方便、簡單，使用壽命較長，熱泵主機(jī)壽命超過15年，使系統(tǒng)運(yùn)行更加安全、可靠。 4、一機(jī)多用 地源熱泵系統(tǒng)既可以滿足使用者在夏季制冷的需求，也能滿足使用者冬季取暖的需求，同時還能為用戶提供生活熱水，具有一機(jī)多用的特點(diǎn)，能最大限度滿足使用者的各種需求。 （二）地源熱泵系統(tǒng)所具備的獨(dú)特節(jié)能特性分析 與其他常規(guī)空調(diào)技術(shù)特點(diǎn)相對比，地源熱泵系統(tǒng)具有明顯的節(jié)能特性，下面將對其進(jìn)行一一的分析。 1、使用綠色資源 地源熱泵系統(tǒng)采用的資源都是利用淺土層的土壤和地下水，不受地域和資源的限制，數(shù)量巨大，覆蓋面積廣，在使用的過程中不存在消耗地球資源的問題。并且，地表淺層地?zé)豳Y源的溫度在全年都是比較穩(wěn)定的，在北方冬季地表溫度高于環(huán)境溫度，夏季地表溫度低于環(huán)境溫度，是非常理想的熱源和冷源，通過對這種資源的使用能夠極大的提高空調(diào)的運(yùn)行效率。并且，地?zé)釡囟染哂蟹€(wěn)定的特性，使地源熱泵系統(tǒng)在使用的過程中更加的穩(wěn)定和可靠。同時，地源熱泵系統(tǒng)采用的能源是電能和熱能，與燃?xì)?、石油相比具有更好的清潔性，在運(yùn)行過程中沒有污染，是真正的綠色環(huán)保能源。 2、環(huán)保效益突出 地源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行時通過從地?zé)豳Y源中提取熱量來達(dá)到對室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)，在使用過程中可以有效的防止燃料的灰塵、渣滓、二氧化硫及氮氧化物等化學(xué)污染物的排放，在安裝過程中也沒有任何污染物，符合國家對于節(jié)能減排的規(guī)定，并且解決了低溫低熱水或者熱尾水排放對環(huán)境造成的污染，有效的提高了系統(tǒng)運(yùn)行的環(huán)保效益。并且，地源熱泵運(yùn)行的自動化程度較高，便于操作，并且不具備壓力容器，使運(yùn)行的安全性大大提高。 3、經(jīng)濟(jì)效益明顯 地源熱泵機(jī)組具有一機(jī)多用的特點(diǎn)，雖然短期投資相比鍋爐系統(tǒng)來說較為昂貴，但是其所起到的功能涵蓋了夏季制冷和冬季取暖，提高了系統(tǒng)的使用效率，也實(shí)現(xiàn)了能源的節(jié)約和環(huán)境的保護(hù)，既節(jié)約了運(yùn)行的費(fèi)用，也降低了對空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備的投資，同時，地源熱泵系統(tǒng)的占用面積較小，極大的方便了人們對使用面積的需求，直接的產(chǎn)生了經(jīng)濟(jì)效益。 與傳統(tǒng)的鍋爐供暖相比，地源熱泵系統(tǒng)產(chǎn)生的間接經(jīng)濟(jì)效益也是非常突出的。鍋爐供暖及其配套設(shè)施所使用到的土地資源、燃料運(yùn)輸、煙氣排放、灰塵處理的設(shè)備，不僅占用很多的空間，資金投入也較高，并且燃?xì)鈨r格也呈現(xiàn)逐年上升的趨勢，提高了鍋爐供熱系統(tǒng)的投資和運(yùn)行成本。這種現(xiàn)象在地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行中完全不存在，并且由于地源熱泵系統(tǒng)使用壽命較長，因此在后期的維修和保養(yǎng)中產(chǎn)生的費(fèi)用也較少，進(jìn)一步的提升了經(jīng)濟(jì)效益。 結(jié)語 本文通過對地源熱泵系統(tǒng)工作原理的分析，闡述了其高效的節(jié)能特性，并分析了與其他供暖方式相比地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)越性。由此可見，地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和投放將對我國建筑節(jié)能的發(fā)展有著重要的作用，是對可持續(xù)發(fā)展理念的踐行和體現(xiàn)。因此，在建筑供暖系統(tǒng)中應(yīng)廣泛的使用地源熱泵系統(tǒng)，因地制宜的選擇適合各地建筑節(jié)能技術(shù)水平和發(fā)展規(guī)劃的地源熱泵系統(tǒng)，通過其綠色、環(huán)保、節(jié)能減排的特點(diǎn)來最大限度的優(yōu)化我國的能源結(jié)構(gòu)，發(fā)展可持續(xù)性能源，為建筑節(jié)能提供更多的保障，推動我國環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)空調(diào)行業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)新。 參考文獻(xiàn)： 陳帥,蔡穎玲,趙一軒,姜小敏. 土壤源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能特性分析. 上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報,2008,03:244-247. 陳曉,肖雙江. 輸送能耗對地源熱泵系統(tǒng)節(jié)能率的影響分析. 流體機(jī)械,2011,08:78-81. 涂鋒華,趙軍,朱強(qiáng),宋佳鈁,龔宇烈. 地源熱泵的工程應(yīng)用與環(huán)保節(jié)能特性分析. 節(jié)能與環(huán)保,2001,03:33-35. 張俊巧,尚百師,陸曼. 地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行管理節(jié)能潛力分析. 中國住宅設(shè)施,2011,02:51-53. 王維想,李婷,馬林. 淺析地源熱泵系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行管理. 機(jī)電信息,2011,27:90-91.
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