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A New Type of Environmental Protection Energy Saving Heating

System- Underground Energy Heat Pump Air Conditioner

 

吴艳

 

摘要:本文简介了地源热泵采暖系统的结构、技术特点及原理 以及在国内外的使用情况和应用现状．该系统设备的合理配制．安全保证问题，经济性分析．环保，节能效果。

 

关键词:地源热泵 采暖 环保 节能 安全

 

Abstract: This paper introduces the heatinR system's structure-technological character and principle of underground ene y heat pump，di~ribes the applk"ation condition home and abroad，discusses the reasonable configuration of the devices and the problems of safty assurance and analyzes the economic envirormaental anti energy-~ving effects．

 

Key words: Underground Energy Pleat PLrnD Pleating Environmental Protection Energy-Saving Safety

 

 

地源热泵空调系统是目前世界上最先进的采暖技术设备，在北美及欧洲等地区已有几十年的应用历史，我国则在上个世纪9O年代后期逐步展开应用和研究．实践表明，充分利用地源(土壤、地下水、地表水等)的蓄冷蓄热作用和热泵技术来为建筑供暖和供冷，具有节能和环保的双重优点。本文拟就地源热泵空调系统的结构、特点等进行分析与探讨。

 

1 地源热泵空调系统的结构与技术原理

 

作为自然现象，热量总是从高温流向低温。但如同水泵把水从低处提升到高处那样，人们可以采用热泵技术把热量从低温抽吸到高温。所以热泵实质上是一种热量提升装置，它本身消耗一部分能量，把环境介质中贮存的能量加以挖掘，提高温位进行利用，而整个热泵装置所消耗的功仅为供热量的三分之一或更低 这就是热泵的节能特点。

 

热泵系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器等组成。其中压缩机起着把循环工质从低温低压处压缩和输送到高温高压处的作用，是热泵系统的心脏，蒸发器是吸收热量的设备，它的作用是使制冷剂液体蒸发，以吸收被冷却物体(如室外空气)的热量；冷凝器是输出热量的设备从蒸发器中吸收的热量连同压缩机消耗功所转化的热量在冷凝器中被冷却介质(如室内空气)带走，达到制热的目的。

 

根据热力学第二定律，压缩机所消耗的功(电能)起到补偿作用，使循环工质不断地从低温环境中吸热，并向高温环境放热，周而往复地进行循环。

 

同样原理，夏季制冷时，制冷剂液体在蒸发器内蒸发，带走室内热量，制冷剂气体经过压缩机压缩后，变成高温高压的气体，在冷凝器中凝结，向室外放出热量。实际上，这就是家庭中使用的冷暖空调的工作原理(见图1所示)。

 

2 地源热泵空调系统的技术特性

 

2．1 节能

 

采用地源热泵空调系统进行冷暖供应．当地下换热装置设计与安装合理时，地源介质(地下水、地表水、土壤等)的温度变化不大(5℃以下)，且地源介质相当于一个巨大的蓄冷蓄热体，夏季吸收建筑物排热升温，冬季给建筑物提供热量而降温，出入总量可基本平衡；可作为地源热泵空调系统温度较稳定的冷热源，保证装置的稳定和高效运行。

 

由于充分利用了地下储藏的巨大能量，机组的能效比(C0P)高达4．5～6以上，是效率最高、节能最多的中央空调系统之一，相比一般中央空调可节能3O％---60％ 如加装热水回收装置 夏季可免费享受卫生热水。

 

2．2 高效、环保

 

由于地源热泵仅是把空调区域的热量转移到地下土壤、地下水、河水或湖水，不会对水质造成污染，也不会向大气散热，同时由于系统的高效节能，从而减少的发电所产生的问接温室效应也是相当可观的。

 

2．3 冬、夏两用

 

夏季采用常规制冷，冬季采用热泵原理制热．一机冬、夏两用。由于使用的是地球上取之不尽、用之不竭的可再生自然资源．且地下温度十分稳定，机组运行不受大气气候影响．即使在极端气候条件下(如室外温度-45℃ ～+5O℃)，仍然保证满意的空调效果。这是目前任何空调系统无法替代的。

 

2．4 使用寿命长

 

由于地源热泵机组使用的地下土壤、地下水的温度波动很小，同时在冬季运行时，无需进行除霜运行，这样可以保证地源热泵机组全年处于稳定的运行状态，而传统空调设备，其运行状态随外界大气气候的变化而变化，且冬季的除霜运行对机组是相当不利的。相对于传统中央空调和家用空调，地源热泵的寿命是最长的。

 

地源热泵已有几十年的历史，其机组在国外已有30多年的用户使用体验。被证明确是高质量、长寿命的产品。

 

2．5 降低投资风险。节省初投资

 

地源热泵空调系统具有的下列特点将降低用户的投资风险及初投资：

(1)机组可以根据房屋建筑进度或租售情况分期、分批安装；

(2)机组可以分户或分室独立安装．产权可由房屋业主买断；

(3)机组的更换可分期、分批进行．业主可以根据资金情况决定更换时间表；

(4)机组不须独立机房，节省的机房面积可用于其它用途；

(5)一机冬夏两用，可节省另一套供暖设备或可节约城市供暖的增容费；

(6)机组运行稳定可靠，操作简单，不须设专人维护或操作，运行维护费用极少。

 

2．6 独立操作．独立计费

 

各独立区域或房间均为独立系统，每台热泵机组均能独立控制并决定提供冷气或暖气，而不受传统中央空调只能由一种形式控制的限制。对内部使用功能复杂、使用时段不统一的建筑物尤其适用。

 

真正做到分户计费，一户一套夺调系统可直接把空调费用转变为电费，物业管理简单，无纠纷。

 

2．7 完全个性化产品

 

由于每个独立区域均是独立的，用户对空调的开停、温度的调节、供冷及供暖的选择均可随心所欲。可以根据需要Jlj装新风系统．让人倍感如临大自然的健康气息。机组品种、型号繁多，产品型号多达上百种，机纽外形及安装形式、可选择能满足住宅及商业用户多样化的需求．并可与高品质室内装饰配合，更显室内环境的尊贵、豪华。

 

3 地源热泵空调系统的适用范围

 

地源热泵空调系统除可为民用建筑房间、商业楼宇、学校、宾馆、办公楼、工厂、公寓、别墅进行冷暖供应外，还可用于农郊地区的现代化种植、养殖设备提供适宜的冷暖环境，以及用于农产品干燥、贮藏提供冷热源等。

 

4地源热泵空调系统在国内外的使用情况

 

4．1 地源热泵空调系统在国外的使用情况

 

该系统是一项成熟技术，在国外已有几十年的应用发展历史 特别是近几年有了真正意义的发

展．美国、加拿大、瑞士及瑞典等国家取得了较快的发展。而且每年以10 的速度稳步增长。美国在2001年达到年安装40万台的目标，届时降低温室气体排放100万t．相当与减少50万辆汽车的污染物的排放或种植树一百万英亩；年节约能源费用达4．2亿美元，此后．每年节约能源费用将再增加1．7亿美元。

 

4．2 地源热泵空调系统在国内的使用情况

 

我国的地源热泵空调系统近几年已开始起步，而且发展势头良好，美国能源部和中国科技部于1 997年签署了中美能源效率及可再生能源合作议定书，其中主要内容之一是“地源热泵空调系统”的推广应用，该合作协议主要在中国推广运用这种“绿色技术”，缓解中国对煤炭和石油的依赖程度,从而达到能源资源多元化的目的。目前，从中国的北方、中部和南部都在逐渐地使用此系统代替传统的锅炉房燃煤采暖系统．已取得了很好的技术和经济效益。

 

5 地源热泵空调系统的经济可行性

 

地源热泵空凋系统进行冷暖供应可比空气源制冷、燃煤锅炉供暖降低能耗约5o 以上，叮大幅

度减少能源及燃料消耗．也减少 时环境的废气、废渣排放，对缓解城市的能源负荷、创造良好的城市环境．对提高农村的农产品种养和深加工水平，实现小康，均有重要的价值。

 

6 结论

 

地源热泵空调采暖系统代表了当今暖通技术的世界最高水平，从它己被许多国家大量采用和国