地源熱泵系統的節能特性分析
時間:2022-02-16
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摘要：在建筑的熱能消耗中，空調消耗占有的比例是非常大的，通常情況下能達到整個建筑能耗的百分之三十至四十，有效的對空調的能耗進行控制，可以提高整個建筑的節能性和環保型，有利于建筑能源的可持續發展。本文將對近年來發展較迅猛的地源熱泵運行系統進行簡要介紹，并對其節能特性進行分析。 關鍵詞：地泵熱源；節能性；綠色環保；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文章標識碼：A 隨著我國建筑事業的發展和能源消耗量的增加，越來越多的建筑企業認識到節約能源對環境保護的重要性，也進一步引入了節約能源的系統，減少了建筑本身的能源消耗。其中，地泵熱源系統是一種提高建筑中空調節能潛力的有效方法，在近幾年得到廣泛的應用。下面，我們就共同對地源熱泵系統的節能特性進行分析。 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，供給室內采暖，此時地能為“熱源”；夏季把室內熱量取出來，釋放到地下水、土壤或地表水中，此時地能為“冷源”。與傳統空調和供熱系統相比，它具有可再生利用、運行費用低、占地面積小、節約水資源、有利環保等特點。 地源熱泵工作原理分析 1、制冷原理 地源熱泵系統在制冷狀態下，通過冷媒/空氣熱交換器內冷媒的蒸發將室內空氣循環所攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環的同時再通過冷媒/水熱交換器內冷媒的冷凝，由循環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轉移至地下水或土壤里。地源熱泵空調系統主要分三部分：室外地能換熱系統、水源熱泵機組和室內空調末端系統。其中水源熱泵機主要有兩種形式：水—水式或水—空氣式。三個系統之間靠水或空氣換熱介質進行熱量的傳遞，水源熱泵與地能之間換熱介質為水，與建筑物采暖空調末端換熱介質可以是水或空氣。 在制冷狀態下，地源熱泵機組內的壓縮機對冷媒做功，使其升溫升壓后流經電子膨脹閥后進行了汽—液轉化的循環。通過冷媒/空氣熱交換器內冷媒的蒸發將室內空氣循環所需攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環的同時，再通過冷媒/水熱交換器內冷媒的冷凝，由水路循環將冷媒所攜帶的熱量吸收，最終由水路循環轉移至土壤里。在室內熱量不斷轉移至地下的過程中，通過冷媒—空氣熱交換器，以13-7℃的冷風的形式為房間供冷。 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。在制熱狀態下，地源熱泵機組內的壓縮機對冷媒做功,并通過水路切換將水流動方向切換。由地下的水路循環吸收地下水或土壤的熱量，通過冷媒/水熱交換器內冷媒的蒸發，將水路循環中的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環的同時，再通過冷媒/水熱交換器內冷媒的冷凝，由空氣循環將冷媒所攜帶的熱量吸收。在地下熱量不斷轉移至室內的過程中，以35-50℃的熱水的形式向室內供暖。 二、地源熱泵系統節能特性分析 （一）地源熱泵系統的特點 1、運行節能 地源熱泵循環冷暖系統常年與溫度較為穩定的土壤進行熱量交換，因此使用效率較高，與其他系統相比，具有明顯的降低能耗的作用。 2、綠色環保 由于地源熱泵系統是封閉式的環路，只與外界有能量交換，不會造成環境的污染，夏季使用時不會形成城市熱島效應，并且其運行過程中使用到的能量為環保的清潔型能源（電能和地熱能等），具有綠色環保的特點。 3、運行安全 地源熱泵系統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安全隱患，保障了使用的安全性和可靠性。并且，地源熱泵機組技術成熟，安裝方便、簡單，使用壽命較長，熱泵主機壽命超過15年，使系統運行更加安全、可靠。 4、一機多用 地源熱泵系統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，具有一機多用的特點，能最大限度滿足使用者的各種需求。 （二）地源熱泵系統所具備的獨特節能特性分析 與其他常規空調技術特點相對比，地源熱泵系統具有明顯的節能特性，下面將對其進行一一的分析。 1、使用綠色資源 地源熱泵系統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，地表淺層地熱資源的溫度在全年都是比較穩定的，在北方冬季地表溫度高于環境溫度，夏季地表溫度低于環境溫度，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的運行效率。并且，地熱溫度具有穩定的特性，使地源熱泵系統在使用的過程中更加的穩定和可靠。同時，地源熱泵系統采用的能源是電能和熱能，與燃氣、石油相比具有更好的清潔性，在運行過程中沒有污染，是真正的綠色環保能源。 2、環保效益突出 地源熱泵系統的運行時通過從地熱資源中提取熱量來達到對室內溫度的調節，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，符合國家對于節能減排的規定，并且解決了低溫低熱水或者熱尾水排放對環境造成的污染，有效的提高了系統運行的環保效益。并且，地源熱泵運行的自動化程度較高，便于操作，并且不具備壓力容器，使運行的安全性大大提高。 3、經濟效益明顯 地源熱泵機組具有一機多用的特點，雖然短期投資相比鍋爐系統來說較為昂貴，但是其所起到的功能涵蓋了夏季制冷和冬季取暖，提高了系統的使用效率，也實現了能源的節約和環境的保護，既節約了運行的費用，也降低了對空調系統設備的投資，同時，地源熱泵系統的占用面積較小，極大的方便了人們對使用面積的需求，直接的產生了經濟效益。 與傳統的鍋爐供暖相比，地源熱泵系統產生的間接經濟效益也是非常突出的。鍋爐供暖及其配套設施所使用到的土地資源、燃料運輸、煙氣排放、灰塵處理的設備，不僅占用很多的空間，資金投入也較高，并且燃氣價格也呈現逐年上升的趨勢，提高了鍋爐供熱系統的投資和運行成本。這種現象在地源熱泵系統運行中完全不存在，并且由于地源熱泵系統使用壽命較長，因此在后期的維修和保養中產生的費用也較少，進一步的提升了經濟效益。 結語 本文通過對地源熱泵系統工作原理的分析，闡述了其高效的節能特性，并分析了與其他供暖方式相比地源熱泵系統的優越性。由此可見，地源熱泵系統的設計和投放將對我國建筑節能的發展有著重要的作用，是對可持續發展理念的踐行和體現。因此，在建筑供暖系統中應廣泛的使用地源熱泵系統，因地制宜的選擇適合各地建筑節能技術水平和發展規劃的地源熱泵系統，通過其綠色、環保、節能減排的特點來最大限度的優化我國的能源結構，發展可持續性能源，為建筑節能提供更多的保障，推動我國環保事業的發展，實現空調行業的發展和創新。 參考文獻： 陳帥,蔡穎玲,趙一軒,姜小敏. 土壤源熱泵空調系統的節能特性分析. 上海工程技術大學學報,2008,03:244-247. 陳曉,肖雙江. 輸送能耗對地源熱泵系統節能率的影響分析. 流體機械,2011,08:78-81. 涂鋒華,趙軍,朱強,宋佳鈁,龔宇烈. 地源熱泵的工程應用與環保節能特性分析. 節能與環保,2001,03:33-35. 張俊巧,尚百師,陸曼. 地源熱泵系統運行管理節能潛力分析. 中國住宅設施,2011,02:51-53. 王維想,李婷,馬林. 淺析地源熱泵系統節能運行管理. 機電信息,2011,27:90-91.
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