地源熱泵空調對比分析
時間:2022-01-25
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隨著經(jīng)濟的發(fā)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(chǎn)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(chǎn)生的環(huán)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(jīng)歷了一家一戶的小煤爐到燃煤鍋爐的轉變，現(xiàn)在又進一步禁止在城鎮(zhèn)建設中小型燃煤鍋爐房，體現(xiàn)了政府對保護大氣環(huán)境的高度重視。
因此，除了集中供熱的型式以外，急需發(fā)展其他的替代供熱方式。
熱泵就是能有效節(jié)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(tǒng)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(chǎn)生熱量，并通過若干個傳熱環(huán)節(jié)最終為建筑供熱，但是，燃燒礦物燃料通?？僧a(chǎn)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(chǎn)生的高溫熱能發(fā)電，然后利用電能驅動熱泵從周圍環(huán)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(fā)電再用熱泵供熱的方式，在現(xiàn)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(jié)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?？梢允黔h(huán)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(tǒng)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(jīng)熱泵提高溫度送入室內(nèi)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(tǒng)的熱源是從水井或廢棄的礦井中抽取的地下水。經(jīng)過換熱的地下水可以排入地表水系統(tǒng)，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(tǒng)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(qū)別于地下水熱泵系統(tǒng)“地源熱泵”。它通過循環(huán)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(xiàn)系統(tǒng)與大地之間的傳熱。
可實現(xiàn)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(tǒng)可以代替原來的鍋爐加制冷機的兩套裝置或系統(tǒng)，系統(tǒng)緊湊，省去了鍋爐房和冷卻塔，節(jié)省建筑空間，也有利于建筑的美觀。
地源熱泵系統(tǒng)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(jié)能的優(yōu)點。地源熱泵比傳統(tǒng)空調系統(tǒng)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(wěn)定，整個系統(tǒng)的維護費用也較鍋爐－制冷機系統(tǒng)大大減少，保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)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(nèi)收回，地源熱泵系統(tǒng)在整個服務周期內(nèi)的平均費用將低于傳統(tǒng)的空調系統(tǒng)。
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(chǎn)生的污染物的排放，是一種可持續(xù)發(fā)展的建筑節(jié)能新技術。
在本文所討論的幾種主要的熱泵系統(tǒng)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(qū)得到較多的應用。
地下水熱泵和地表水熱泵系統(tǒng)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(tǒng)）適用范圍廣，運行費用低，節(jié)能和環(huán)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(nóng)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(jīng)驗，我國的地源熱泵應用將得到較快的推廣和發(fā)展。
