地源熱泵空調對比分析
時間:2022-01-25
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隨著經濟的發展和人民生活水平的提高，公共建筑和住宅的供熱和空調已成為普遍的需求。
礦物燃料燃燒產生的大量污染物，包括大量SO2、NOX等有害氣體以及CO2等溫室效應氣體，大量燃燒礦物燃料所產生的環境問題已日益成為各國政府和公眾關注的焦點。
我國的供熱已經歷了一家一戶的小煤爐到燃煤鍋爐的轉變，現在又進一步禁止在城鎮建設中小型燃煤鍋爐房，體現了政府對保護大氣環境的高度重視。
因此，除了集中供熱的型式以外，急需發展其他的替代供熱方式。
熱泵就是能有效節省能源、減少大氣污染和CO2排放的供熱和空調新技術。
熱泵（制冷機）是通過作功使熱量從溫度低的介質流向溫度高的介質的裝置。建筑的空調系統一般應滿足冬季的供熱和夏季制冷兩種相反的要求。
通過直接燃燒礦物燃料（煤、石油、天然氣）產生熱量，并通過若干個傳熱環節最終為建筑供熱，但是，燃燒礦物燃料通常可產生1500-1800℃的高溫，是高品位的熱能，而建筑供熱最終需要的是20-25℃的低品位的熱能，直接燃燒礦物燃料為建筑供熱意味著大量可用能的損失。
如果先利用燃燒燃料產生的高溫熱能發電，然后利用電能驅動熱泵從周圍環境中吸收低品位的熱能，適當提高溫度再向建筑供熱，就可以充分利用燃料中的高品位能量，大大降低用于供熱的一次能源消耗。
采用燃料發電再用熱泵供熱的方式，在現有先進技術條件下一次能源利用率可以達到200%以上。
因此，采用熱泵技術為建筑物供熱可大大降低供熱的燃料消耗，不僅節能，同時也大大降低了燃燒礦物燃料而引起的CO2和其他污染物的排放。
熱泵利用的低溫熱源通常可以是環境（大氣、地表水和大地）或各種廢熱，由熱泵從這些熱源吸收的熱量屬于可再生的能源。
通常分為和兩大類。
又可進一步分為地表水熱泵、地下水熱泵，地下耦合熱泵。地下水熱泵系統可稱為地溫空調，而地下耦合熱泵則稱為或直接稱為地源熱泵。
空氣源熱泵以室外空氣為一個熱源，在供熱工況下將室外空氣作為低溫熱源，從室外空氣中吸收熱量，經熱泵提高溫度送入室內供暖。
利用大地（土壤、地層、地下水）作為熱源，可以稱之為“地源熱泵”。由于較深的地層中在未受干擾的情況下常年保持恒定的溫度，遠高于冬季的室外溫度，又低于夏季的室外溫度，因此地源熱泵可克服空氣源熱泵的技術障礙，且效率大大提高。
地下水源熱泵系統的熱源是從水井或廢棄的礦井中抽取的地下水。經過換熱的地下水可以排入地表水系統，但對于較大的應用項目通常要求通過回灌井把地下水回灌到原來的地下水層。
地表水熱泵系統的一個熱源是池塘、湖泊或河溪中的地表水。在近江河湖海等大體量自然水體的地方利用這些自然水體作為熱泵的低溫熱源是值得考慮的一種空調熱泵的型式。
地下耦合熱泵通常也稱之為“閉路地源熱泵”以區別于地下水熱泵系統“地源熱泵”。它通過循環液（水或以水為主要成分的防凍液）在封閉地下埋管中的流動，實現系統與大地之間的傳熱。
可實現對建筑物的供熱和制冷，還可供生活熱水，一機多用，一套系統可以代替原來的鍋爐加制冷機的兩套裝置或系統，系統緊湊，省去了鍋爐房和冷卻塔，節省建筑空間，也有利于建筑的美觀。
地源熱泵系統的另一個顯著的特點是大大提高了一次能源的利用率，因此具有高效節能的優點。地源熱泵比傳統空調系統運行效率要高約40-60%。
另外，地源溫度較恒定的特性，使得熱泵機組運行更可靠、穩定，整個系統的維護費用也較鍋爐－制冷機系統大大減少，保證了系統的高效性和經濟性。
由于地源熱泵運行費用低，增加的初投資可在3-7年內收回，地源熱泵系統在整個服務周期內的平均費用將低于傳統的空調系統。
在建筑供熱空調中采用熱泵技術可以有效地提高一次能源利用率，減少溫室效應氣體CO2和其它燃燒產生的污染物的排放，是一種可持續發展的建筑節能新技術。
在本文所討論的幾種主要的熱泵系統中，空氣源熱泵的初投資最少，但效率較低，且應用條件受一定的限制，仍將在部分冬季氣候溫和的地區得到較多的應用。
地下水熱泵和地表水熱泵系統受水資源條件的制約，應用范圍受到限制。
地源熱泵（地下耦合熱泵系統）適用范圍廣，運行費用低，節能和環保效益顯著。
空調和供熱已成為普通百姓的基本需求，并逐漸向農村和南方擴展，市場前景很好，通過政府部門、科研機構和工程技術人員的共同努力，借鑒國外的成功經驗，我國的地源熱泵應用將得到較快的推廣和發展。
