浅谈地源热泵空调系统的应用

浅谈地源热泵空调系统的应用

发表时间：2019-11-26T14:31:56.580Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年17期作者：王海彬

[导读] 伴随着国内建筑业的蓬勃发展，建筑节能要求不断提升。

中建二局第三建筑工程有限公司西北分公司陕西省西安市 710000

伴随着国内建筑业的蓬勃发展，建筑节能要求不断提升。就暖通工程而言，如何在保证冬季供热采暖基本需求的基础上最大程度降低大气污染、减少供热能耗进而节约能源是一项非常重要的工作。特别是大中型城市，大气环境治理形势较为严峻，竭力减少燃煤量，大力发展新型清洁能源迫在眉睫。地源热泵供暖空调系统通过一个热泵机组与大地进行热量交换并将能量输送至建筑物内以实现供热或供冷的目的。这类空调系统所需消耗的能源仅是传统的供热空调系统的50%，属于一种典型的利用清洁可再生能源实现制冷或供暖的新型空调系统，目前已广泛运用于商业、公共建筑、住宅等建筑物中。

地源热泵空调系统节能的原理：

一般传统空调都是利用空气中的热能作为热源的所谓空气源热泵空调，所以传统空调也叫空气源热泵空调。空气源热泵空调的能量都是来自室外空气，室外空气的温度受环境影响很大，在冬季室外温度小于我们人类所需的舒适温度，在夏季室外温度大于我们人类所需的舒适温度。为了获得我们人类生存所需的舒适温度，就需要用热泵对室外空气进行升温或降温加工处理，并把经加工处理后符合我们人类生存所需的舒适温度搬运到室内、这就是空气源热泵空调工作的原理和过程。在这个过程中热泵耗用了电能共作了“两个功”，一个是对室外空气作功，使室外空气温度升高或降低。另一个是搬运作功，为的是把冷热量搬入房间。地源热泵就是利用大地中土壤里的热能、地下水或地表水中的热能作冷热源，对建筑物进行供冷、供暖的空调技术。地球是一个最大的太阳能量载体，地表-6米以下的土壤及地下水温度一年四季都在16-18℃几乎不受地表环境温度的影响。地源热泵通过换热器跟大地换热，再用电能作功，把16-18℃的温度直接搬运到室内。在冬季，起到制热作用；

在夏季起到制冷作用。这就是地源热泵空调工作的原理和过程。在整个工作过程中，热泵只需做“一个功”的，因而消耗的电能相对较少。一般，要比较几种不同空调系统的节能性，最直观的方法，只要比较各空调主机的（源侧）输人载体温度和输出载体温度的“温差”即可，温差越小的空调系统越节能。例如，比较传统（空气源）热泵空调和地源热泵空调的节能性能，以夏季为例：在两种空调系统输出载体温度均为7℃时，比较空调主机的输入载体温度和输出载体温度的“温差”就变成只要比较两种空调系统源侧输入载体温度的温差，每相差1℃，节能效率相差3%。夏季，空气源热泵主机源侧输入温度为35℃，地源热泵主机源侧输入温度为18℃。两者相差17℃，即地源热泵空调系统比空气源热泵空调系统节能51%。

地源热泵应用是建筑节能的要求：

国家大力提倡和鼓励可再生持续能源的开发和利用，地源能作为可再生、可持续、新型环保的能源，其应用是建筑节能的要求。

《中华人民共和国节约能源法》第四条规定：“国家鼓励开发利用新能源和可再生能源”，而地源热泵所使用的地源能正是属于可再生能源。

《建设部建筑节能“十五”计划纲要》中明确指出“十五”期间建筑节能工作的重点之一是：“大力推进太阳能、河水、湖水、海水与地下能源及其他可再生能源在建筑中利用的工作”。

《民用建筑节能条例》和《公共机构节能条例》对建筑节能提出了明确的要求。

北京、上海、沈阳、江苏、浙江和福建等省、市已开始推广和强制推广“地源热泵”空调技术在建筑领域里的应用。国家对应用地源热泵采取了扶持政策，地源热泵项目按建筑面积补助40-120元/m2。

就我国北方而言，由于多数地区采用燃煤供暖，相应的大气污染情况较为严重，这已经引起政府部门的高度重视。后续的燃油和燃气采暖虽在一定程度上可以减少大气污染，

但过程中所产生的温室气体仍然会对大气产生污染。夏季高温季节，建筑物需要制冷，若室外温度高，则空调负荷相对增大，过程中空调外机会同步向室外散热，相应的冷凝温差缩小，空调机的运转效率也相应降低，耗电量也高。

我们不能忽略的是国内房屋建筑快速增长背后所付出的高额能源消耗代价，住宅能源消耗已经成为仅次于土地资源之后的第二大消耗项目。“八五”期间，我国能源生产的年平均增长率3.6%，而建筑能耗年平均增长率为5.84%，大大超过了能源的增长率。长此以往不加改变，那么建设一种环境友好、可持续发展的和谐社会就是一句空话这就说明，除了坚决采取节约能源的措施之外，已别无它路。近年，每到夏季和冬季，居民用电量猛增，面临限时用电的尴尬境地，给未来经济发展带来了一定不利影响。现中央政府正大力提倡节约能源和节能产品的使用，并提出在“十一五”期间，单位GDP节能20%的目标，任务非常艰巨。那么，要实现该节能目标，一个重要的方面就是要利用可再生、环保、经济型能源。国家新节能法：“鼓励采用建筑节能技术、产品及系统。”

随着能源的日益紧张和热泵技术的发展，地源热泵以其卓越的工作能效比，得到大家的认可和应用，同时充分利用热泵“废热”，也将是未来热泵发展的趋势。因此，对于设计工作者，熟练掌握地源热泵系统的应用设计也成为必须的要求。