發(fā)布時(shí)間：2020-10-17所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：地源熱泵技術(shù)作為一種新型的技術(shù)，憑借其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)已在現(xiàn)代暖通空調(diào)工程得到了廣泛的應(yīng)用和普及，并取得了明顯成效，有力地促進(jìn)了暖通空調(diào)工程的發(fā)展。本文將對(duì)地源熱泵技術(shù)在空調(diào)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以供參考。 關(guān)鍵詞：地源熱泵;原理;優(yōu)勢(shì);應(yīng)用
摘要：地源熱泵技術(shù)作為一種新型的技術(shù)，憑借其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)已在現(xiàn)代暖通空調(diào)工程得到了廣泛的應(yīng)用和普及，并取得了明顯成效，有力地促進(jìn)了暖通空調(diào)工程的發(fā)展。本文將對(duì)地源熱泵技術(shù)在空調(diào)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以供參考。
關(guān)鍵詞：地源熱泵;原理;優(yōu)勢(shì);應(yīng)用
因地源熱泵技術(shù)具有節(jié)能高效、環(huán)保清潔的優(yōu)勢(shì),被廣泛應(yīng)用于建筑暖通工程中,通過(guò)較少高位能源能實(shí)現(xiàn)低溫位能向高溫位能轉(zhuǎn)移,一方面能起到冬暖夏涼的基本功能,另一方面利用效率較高,且對(duì)環(huán)境破壞性較小,是目前暖通空調(diào)應(yīng)用中既能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、又能實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益和生態(tài)環(huán)保效益的技術(shù)之一。地源熱泵系統(tǒng)的能量都是從大地獲取的，在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中應(yīng)用該技術(shù)，可以有效降低能源的消耗量，與此同時(shí)，還不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。
1地源熱泵技術(shù)在暖通工程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
地源熱泵技術(shù)在暖通空調(diào)項(xiàng)目的應(yīng)用中，與其他傳統(tǒng)技術(shù)相比，更具優(yōu)勢(shì)，如無(wú)環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)有效利用可再生能源和經(jīng)濟(jì)合理等諸多優(yōu)勢(shì)。首先，其環(huán)境無(wú)污染優(yōu)勢(shì)的優(yōu)點(diǎn)主要是由于其應(yīng)用過(guò)程不需要依靠燃料燃燒獲得所需的熱量，因此不會(huì)有相應(yīng)的污染和有害氣體，所以對(duì)環(huán)境和身體不會(huì)有任何傷害。另外，該技術(shù)與傳統(tǒng)的空調(diào)或鍋爐等技術(shù)相比，使用制冷劑在泄漏過(guò)程中的問(wèn)題要小得多，所以造成環(huán)境污染的幾率可以忽略不計(jì)。再次，為了有效利用可再生能源優(yōu)勢(shì)，在實(shí)施過(guò)程中，能源的使用是一些地?zé)崮芎吞?yáng)能等可再生能源，即使能源利用率高，也不會(huì)造成任何能源損失，不會(huì)影響環(huán)境質(zhì)量，破壞生態(tài)平衡。對(duì)于使用可再生能源，該技術(shù)是最獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，不是任何其他加熱技術(shù)。
2地源熱泵特性與種類
2.1大地耦合熱泵
它的熱源、熱匯是以地表淺層土壤為主，對(duì)比傳統(tǒng)空氣熱泵具有如下優(yōu)點(diǎn)：①與地表水與空氣相較而言，土壤深入地下時(shí)，全年的溫度波動(dòng)相對(duì)較小，土壤影響地表的空氣、溫度，具有衰減、延遲作用。所以，多數(shù)條件下，熱源、熱匯宜作為熱泵裝置，確保系統(tǒng)高效率、穩(wěn)定運(yùn)行;②土壤作為熱泵的熱匯、熱源，可取代傳統(tǒng)空調(diào)的鍋爐、冷卻塔，減少空氣污染，降低環(huán)境熱污染;③同空氣熱泵比較，大地耦合熱泵無(wú)除霜問(wèn)題，無(wú)需風(fēng)機(jī)回收土壤熱量，可降低系統(tǒng)噪聲等級(jí);④土壤自身屬于蓄冷體和蓄熱體，所以，大地耦合熱泵能結(jié)合太陽(yáng)能集熱裝置，利用土壤放熱功能、蓄熱共鞥，獲取最佳制冷效果、供熱效果;⑤土壤傳熱性能較差，需提供較大傳熱面積，所需占地面積過(guò)大;⑥埋設(shè)地下管道時(shí)，其成本較高，運(yùn)行故障檢修難度較大;⑦當(dāng)土壤干燥，降低其導(dǎo)熱性能，在夏季時(shí)，向外排熱難度大，呈不可逆運(yùn)行狀態(tài)。
2.2地下水熱泵
地下水熱泵屬于地源熱泵的重要分支，該類熱泵技術(shù)通過(guò)地下深井，依靠熱匯、熱源實(shí)現(xiàn)制冷或供熱。由于地下深井水位身處地層，深度相對(duì)較少，深井水水文甚至恒定不變。所以，熱泵運(yùn)行具有顯著優(yōu)勢(shì)。其優(yōu)點(diǎn)可表現(xiàn)在如下方面：①布局緊湊的水井系統(tǒng)，占地面積較小，地下水回灌與抽取時(shí)，占地面積不會(huì)對(duì)其造成影響;②針對(duì)大地耦合熱泵而言，地式熱交換器改善成本較小，針對(duì)大型熱泵系統(tǒng)，井水單位容量成本極低，若井的流量較高，即可達(dá)到整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)需求;③同中央空調(diào)系統(tǒng)比較，使用地下熱泵系統(tǒng)，如果設(shè)計(jì)合理，因不用維護(hù)，基本不會(huì)出現(xiàn)維護(hù)費(fèi)用，若地下水回灌至蓄水層之后，不會(huì)影響地層的實(shí)際含水量。所以，針對(duì)地理環(huán)境與生態(tài)環(huán)境幾乎沒(méi)影響;④許多商業(yè)系統(tǒng)選擇地下熱泵系統(tǒng)，多年實(shí)踐證明該技術(shù)較為成熟，同時(shí)，鉆井技術(shù)可行性較高，系統(tǒng)簡(jiǎn)便易行綜合造價(jià)低，水井占地面積小，可以滿足大面積建筑物的供暖空調(diào)的要求。
2.3污水源熱泵
污水源熱泵，主要是從工業(yè)污水、城市污水中提取低品位熱源熱量，將其轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)能源，直接向住宅用戶提供熱、冷負(fù)荷的熱泵系統(tǒng)。使用污水源熱泵，是指利用水質(zhì)穩(wěn)定、溫度變化小的特點(diǎn)，以污水作為熱源進(jìn)行制冷、制熱循環(huán)的一種空氣調(diào)節(jié)裝置。它具有如下優(yōu)點(diǎn)：①污水源熱泵是利用污水處理廠出水量大，水質(zhì)穩(wěn)定，常年溫度在13～25℃等特點(diǎn)，以污水作為熱源進(jìn)行制冷、制熱循環(huán)的一種空調(diào)裝置。污水源熱泵具有熱量輸出穩(wěn)定、COP值高、換熱效果好、機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)污水資源化的有效途徑。②污水源熱泵比燃煤鍋爐環(huán)保，污染物的排放比空氣源熱泵減少40%以上，比電供熱減少70%以上。它節(jié)省能源，比電鍋爐加熱節(jié)省2/3以上的電能，比燃煤鍋爐節(jié)省1/2以上的燃料。由于污水源熱泵的熱源溫度全年較為穩(wěn)定，其制冷、制熱系數(shù)比傳統(tǒng)的空氣源熱泵高出40%左右，其運(yùn)行費(fèi)用僅為普通中央空調(diào)的50～60%。同時(shí)，它也存在一定缺陷，污垢還常常使流道表面的粗糙程度增加，引起摩擦系數(shù)和局部阻力系數(shù)的增加，這必然要引起整個(gè)換熱器的流動(dòng)阻力壓降增大，故泵消耗的功率增加。所以在污水源熱泵系統(tǒng)中換熱器的設(shè)計(jì)、使用中，如何防垢、抑垢、除垢是非常重要的。
期刊推薦：《節(jié)能與環(huán)保》(月刊)創(chuàng)刊于1983年，由中國(guó)資源綜合利用協(xié)會(huì)、中國(guó)節(jié)能協(xié)會(huì)和北京節(jié)能環(huán)保中心主辦。設(shè)有：政務(wù)動(dòng)態(tài)、參考資訊、研究探討、節(jié)能減排案例、節(jié)能環(huán)保技術(shù)、節(jié)能環(huán)保論壇、行業(yè)交流等欄目。
3暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中地?zé)岜迷吹倪\(yùn)用
3.1地埋管道和熱泵機(jī)組結(jié)合
在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中采用地埋管道和熱泵機(jī)組相結(jié)合的方式是比較常見(jiàn)，也是運(yùn)用起來(lái)比較簡(jiǎn)單的組合方式。設(shè)計(jì)過(guò)程中依據(jù)地埋管路位置的不同采用不同長(zhǎng)度的管路，對(duì)于水平埋管單位長(zhǎng)度的熱量和冷卻負(fù)荷的不同，可以確定鉆孔開槽的間距。對(duì)于豎直埋管單位長(zhǎng)度的換熱量和最大取熱負(fù)荷計(jì)算開槽的占地面積。完成上述實(shí)際操作后就可以依據(jù)計(jì)算結(jié)果選擇熱泵機(jī)房中熱泵機(jī)組的規(guī)格型號(hào)，使用臺(tái)數(shù)、配套水泵、分集水器、定壓裝置、水處理裝置等，確定前期準(zhǔn)備工作后就可以進(jìn)行熱泵機(jī)房實(shí)際圖紙的設(shè)計(jì)工作。同時(shí)選擇合適的機(jī)房面積，設(shè)計(jì)機(jī)房?jī)?nèi)電源開關(guān)的安裝位置。最后，進(jìn)行安裝圖紙和實(shí)際布線圖紙的設(shè)計(jì)工作，以滿足實(shí)際工作需要。
3.2地埋管道和熱回收機(jī)組結(jié)合
對(duì)于工程實(shí)際工作中排熱量系數(shù)大于一個(gè)單位的工程項(xiàng)目中，就可以采用地埋管道和熱回收機(jī)組結(jié)合的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于我國(guó)北方氣候比較分明，冬季溫度十分寒冷對(duì)于熱量的需求比較多，而到了夏天地表溫度又十分炎熱。因此，在暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)中就可以利用氣候變化的這個(gè)鮮明的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)還可以滿足人們冬天對(duì)于熱水的需求量的要求。夏季到來(lái)的時(shí)候，可以采用熱回收式熱泵機(jī)組通過(guò)地埋管向巖土排出一部分熱量，熱水被回收機(jī)組加熱后進(jìn)入實(shí)際生活渠道，提供建筑日常需求。到了冬天的時(shí)候，可以向巖土體取熱，進(jìn)而達(dá)到熱量的平衡機(jī)制，巖土體可以將夏季回收的熱量全部用來(lái)制冷也可以只用熱量的20%，這個(gè)過(guò)程完全可以由操作人員自由控制。
3.3地埋管與熱泵機(jī)和冷卻塔結(jié)合
夏季對(duì)室溫要求較高，同時(shí)冬季對(duì)室溫要求也很高的場(chǎng)景，可以采用不將夏季收集的熱量源排出到巖土體中，而是將熱量直接輸送到冷卻塔。通過(guò)冷卻塔可以將熱量進(jìn)行冷卻，之后可以直接使用，就可以避免在經(jīng)過(guò)一個(gè)冬季才能投入使用的進(jìn)而產(chǎn)生了熱量流失的弊端。而且可以充分地保證排熱量系數(shù)保持在一個(gè)單位左右不受影響。北方到了秋季后風(fēng)力就相對(duì)充足，通過(guò)儲(chǔ)存的風(fēng)力也可以保證冷卻塔的動(dòng)力源得到保證，風(fēng)力可以將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，根據(jù)能量守恒的原則，就可以積極的做功，保證動(dòng)能得到源源不斷的供給過(guò)程。可見(jiàn)這一過(guò)程是十分有利的。因此，該種機(jī)制的組合在現(xiàn)階段暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中受到了更加廣泛的應(yīng)用，而且，已經(jīng)有很多較大型的空調(diào)廠商都是采用地埋管與熱泵機(jī)和冷卻塔結(jié)合的設(shè)計(jì)組合形式。下一步的發(fā)展方向?qū)⑹遣粩嗟拈_拓市場(chǎng)，滿足人們?nèi)找嬖黾拥男枨罅俊?/p>
4結(jié)語(yǔ)
綜上所述，加強(qiáng)對(duì)地源熱泵技術(shù)在暖通空調(diào)中應(yīng)用的研究分析，對(duì)于其良好實(shí)踐效果的取得有著十分重要的意義，因此在今后的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)地源熱泵技術(shù)關(guān)鍵環(huán)節(jié)與重點(diǎn)要素的重視程度，并注重其具體實(shí)施措施與方法的科學(xué)性。——論文作者：鐘仲兵
