浅谈地源热泵空调节能

浅谈地源热泵空调节能

发表时间：2016-03-30T16:46:54.527Z 来源：《基层建设》2015年23期供稿作者：杨柳1 吴磊2

[导读] 1.青岛大荣置业有限公司山东青岛 266000；2.烟台金苹果置业有限公司山东烟台 264000 一般中央空调能耗约占整个建筑总能耗的50％左右，所以，从空调系统考虑节能，对降低建筑能耗，尤其重要。

杨柳1 吴磊2

1.青岛大荣置业有限公司山东青岛 266000；

2.烟台金苹果置业有限公司山东烟台 264000

摘要：主要针对目前公用建筑空调能耗较大的状况，从具体节能措施方面，进行了阐述，其中对地源热泵系统的推广和选用前景进行了分析。

关键词：空调节能；地源热泵；减少冷热负荷

引言

目前国内的公共建筑很多采用中央空调系统的，但这些采用中央空调的建筑普遍存在着高能耗的问题，空调能耗是商业建筑的能耗的主要部分。一般中央空调能耗约占整个建筑总能耗的50％左右，所以，从空调系统考虑节能，对降低建筑能耗，尤其重要。本文主要从设计标准、选择合理的室内设计参数和空调系统选择方面进行了分析，主要对两个方面进行阐述：设计和运营中减少冷热负荷、充分利用可再生能源。

1、减少冷热负荷

1.1 提高建筑的设计标准

从设计方面，节能设计标准中已作了规定。2015年7月1日开始施行的《公共建筑节能设计标准》1．0．3，在保证相同的室内环境参数条件下，与未采取节能措施前相比，全年采暖、通风、空调和照明总能耗应减少50%。

1.2 选择合理的室内设计参数

如国务院办公厅率先发布，关于严格执行公共建筑空调温度控制标准的通知二、严格执行空调温度控制标准所有公共建筑内的单位，包括国家机关、社会团体、企事业组织和个体工商户，除医院等特殊单位以及在生产工艺上对温度有特定要求并经批准的用户之外，夏季室内空调温度设置不得低于26摄氏度，冬季室内空调温度设置不得高于20摄氏度。一般情况下，空调运行期间禁止开窗。

以上是国家通过制定设计标准和管理措施两方面，以实现减少公共建筑冷热负荷的目的。下面从能源利用方面加以阐述。

2、充分利用可再生能源

2．1系统选择

随着空调工业的发展，先进的中央空调系统不断的出现，地源热泵中央空调系统在工程中的成功运用，成为了我国中央空调发展的趋势，体现了节能、环保、灵活、舒适的新概念。美国环境保护局已经宣布，地源热泵系统是目前可使用的对环境最友好和最有效的供热、供冷系统。

该系统以水（或加有防冻液的水）作为冷热量载体，水在埋于岩石内部的换热管道与热泵机组间循环流动，实现机组与大地土壤之间的热量交换。冬季循环水通过埋在岩石下面之高密度聚乙烯管环路，从岩石中吸收热量，使循环水温度升高，供给地源热泵机组；夏季循环水通过地埋管将热量排放到土壤中，使循环水温度降低供给地源热泵机组。地源热泵系统简介及其优点如下：

（1）地源热泵技术，是一种利用浅层常温土壤或岩石中的能量作为能源的先进的高效节能、无污染、低运行成本的既可供暖又可制冷的新型空调技术.地源热泵技术是利用地下常温土壤或地下水温度相对稳定的特性，通过深埋于建筑物周围的管路系统或地下水与建筑物内部完成热交换的装置。

（2）地源热泵利用的是可再生能源，永无枯竭地源热泵从浅层常温土壤中取热或向其排热，浅层土壤之热能来源于太阳能，它永无枯竭，是一种可再生能源。

（3）高效节能，运行费用低在供暖时，地源热泵技术可将土壤中的能“搬运”至室内，其能量70％以上来自土壤，制热系数高达4.0以上，而锅炉仅为0.7-0. 9，可比锅炉节省70％以上的能源和40%一60％运行费用；制冷时要比普通空调节能40％-50％，运行费用降低40％以上。

（4）地源热泵技术可实现分户计量、可分期投资，不设室外机。由于地源热泵是分散布置在各户或各室的，它和普通家用空调一样，实行单独电费计量，克服了锅炉采暖和中央空调制冷时的分户计量难题。

2.2节能预测

采用再生能源的地源热泵空调系统，与传统的空调系统相比有着巨大的节能优势。夏季制冷工况下：与传统的空调制冷技术相比，风冷热泵型的能效比为2.5，地源热泵的能效比为5.0，节能可达到2倍；冬季制热工况下：燃气市政热力的系统的能源利用效率为65%，而地源热泵的利用效率为480%，利用效率比传统系统高7.3倍。

2.3环境影响分析

2.3.1环保效应

使用竖直地埋管地源热泵空调机组在系统中省去了冷却塔和热水锅炉系统减少了这两种设备对小区噪音的影响。

房间空调器的室外机和风冷热泵冷热水机组放置在室外，造成对环境的噪声及污染；冷却塔不仅对环境有噪声污染，而且有水分的蒸发、飞溅和飘逸影响。

2.3.2环境影响分析

（a）使用竖直地埋管地源热泵系统，如果在施工中严格按照《地源热泵系统工程技术规范》进行施工，就能够确保对周围市政管线、管网及地质情况的影响降到最小。

（b）系统全部为闭式循环，不抽取地下水；热泵的运行没有任何污染，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量，能够降低温室效应，有利于优化环境。

2.3.3市场需求分析

青岛市属于夏热冬冷地区，四季分明，由于受海洋气候的影响，常年湿度大，夏天闷热、冬天寒冷，室内外温差不明显，极端最高温

度37.3℃、极端最低温度-5.9℃，随着生活水平的不断提升，老百姓对室内环境舒适度的要求也越来越高，集中降温采暖用电的矛盾也越来越突出；选用低能耗的节能建筑和能耗比高、耗电少的新技术（特别是地源热泵技术）相当迫切，极具推广价值。在青岛地区，地下只有少量浅层滞水，地层温度基本恒定在16℃左右，地层为热传导系数较高的花岗岩，具有良好的温度置换功能，使用闭式地源系统可以最大限度的冬天取热、夏天取冷，还能避免完全在土壤里提取能量导致冷热不平衡现象的发生，从而增大系统的使用风险。

地源热泵的使用也将大大降低空调采暖降温的能耗，降低用电高峰期的负荷，减少燃煤发电所排放的污染物，改善大气环境和城市生态环境，符合当今世界可持续发展的要求，可以作为本地区冬季供暖、夏季制冷的长久良策。

2.4 政府支持力度

地源热泵技术是建设部重点推广的节能技术，每年建设部都会在各省评选一定数量的建筑节能工程作为试点示范工程在全国推广，其中，地源热泵就是建设部重点推广的可再生能源之一。现在，国家财政部的支持力度也比较大，通过可再生能源试点示范城市和示范县进行推广，显示了国家财政在这个方面的支持力度。青岛作为第二批可再生能源城市，在国内可再生节能领域充当标杆的作用。青岛建委和财政局对当地可再生能源项目进行了补贴，也表明了政府的支持态度。2．5 以下数据为青岛某工地现场施工时的数据。

根据经验和测试数据岩石换热孔的冬季换热能力约为55W/m；夏季换热能力为75W/m。根据工地的实现情况，考虑到投资和运行费用确定打孔518个，埋管孔径约为150mm，下管深度100m。孔间距为5米，立管采用DN32的PE聚乙烯双U管。考虑到系统的水力平衡等因素，地下埋管环路设计并联系统。为了对大楼的冷热负荷进行峰值调节，夏天选用了冷水机组，冬天采用了燃气锅炉加以补充。

3、总结

目前中国商业建筑建设量大，商业建筑的能耗较发达国家高40％左右，商业建筑的节能是非常重要、刻不容缓的一项工作。商业建筑的空调能耗是商业建筑的能耗的主要部分，通过上述两种具体的措施，降低建筑冷热负荷和采用可再生能源技术，我们可以有效的降低商业建筑的空调能耗。我在本文中只是提到了仅仅是两方面措施，实际上减少水泵电耗、减少风机电耗、改善控制等诸多措施，都可作为建筑空调节能的具体技术措施和实施办法。我们采取节能的具体办法，只是希望能为日益面临的能源危机，贡献应有的力量。参考文献：

[1] 郁永章，《热泵原理与应用》，机械工业出版社

[2] 刁乃仁、方肇洪，《地埋管地源热泵技术》，高等教育出版社

[3] 吕学都、刘德顺，《清洁发展机制在中国》，清华大学出版社