1、地源热泵技术的研究与应用现状分析摘要：地源热泵是一种对浅层地热资源进行利用的系统,它是一种既可以供热也可以制冷的新型空调技术。地源热泵系统与传统空调系统和采暖系统相比,具有使用范围更广、环境污染最小、经济消耗最低等优势。文章对地源热泵技术的应用进行了探讨。 关键词：地源热泵技术;地源热泵中央空调系统;建筑节能 中图分类号：TE08 文献标识码：A 目前，在全球范围内能源、资源短缺都是备受关注的话题，随着科技的进步，人们对能源的需求量越来越大，而原有的石油、煤炭的等不可再生能源都被急剧消耗，资源严重短缺，为了应对能源危机，世界各国都在不断的开发新能源技术。直到今天，一些具有可再生能力的能源形式已
2、经被开发应用，尽管规模还相对较小，但其对于能源领域发展的意义却是巨大的。其中地热就是一项具有很大研究与应用价值的可再生能源，其具有清洁无污染可用不衰竭的特点，若能充分应用和推广这一技术，就能够很好的应对能源危机，促进社会科技的进一步发展。以下本文就以地源热泵这一能源利用技术为例，来探讨其在应用推广中所存在的问题。 一、地源热泵系统的组成 地源中央空调系统通常由三个部分组成,第一个部分是末端系统、第二个部分是水源热泵系统、最后一个部分是地埋管水源水系统。 二、地源热泵系统的运行原理 系统位于地下,封闭管道里面注满了水,就是利用这些水与土壤进行换热,土壤在冬季的时候可以作为热泵来给供暖提供热源,夏
3、季的时候可以给空调制冷提供冷源,尤其是在夏季的时候,系统可以把室内较多的热量全部投放到土壤里面;步入冬季的时候,还可以将先前储存进土壤中的热量再取出来,以供采暖使用这些能量始终在冬季和夏季之间不停地进行转移。 （一） 、地源热泵技术 地源热泵是通过埋地热交换器从土壤吸热或向土壤放热的一种节能设备。夏季制冷时，室内的余热经过热泵转移，并通过地埋换热器释放到土壤中，同时为冬季蓄存热量；冬季供暖时，通过地埋换热器从土壤中取热，经过热泵将热量供给用户，同时，在土壤中蓄存冷量，以备夏季空调制冷使用。地源热泵空调系统，一般的地源热泵空调系统都是由地埋管换热器、地源热泵机组和室内空调末端系统三部分组成。 （
4、二） 、地源热泵技术应用中存在的问题及成因 地源热泵技术是一种利用低能耗换来高能量的节能型技术，是一种新型节能、清洁环保的能源技术，但就目前的能源利用情况来看，地源热泵技术显然并没有得到很大的推广与应用。那么既然地源热泵技术是一种节能新技术，为什么却没有得到广泛的应用与推广呢？笔者带着这一问题，对地源热泵技术的应用进行了研究分析，总结出制约地源热泵技术推广与发展的原因主要可以分为技术性因素与非技术性因素两方面。1、技术性因素 (1)地源热泵系统的性能好坏与当地土壤热特性密切相关，地热源的最佳间隔和深度取决于当地土壤的热物性和气候条件。而当前的地源热泵技术对于土壤的要求还相对较高，在很多地区，都
5、由于土壤特性不能达到地源热泵技术应用的要求而不能实施该技术。 (2)不同冷、热负荷下，地下换热器与热泵系统最佳匹配技术的研究不够。当前地热空调技术的研究热点依然集中在地热能换热器的换热机理、强化换热及热泵系统与地热能换热器匹配等方面。与前一阶段单纯采用“线源”传热模型不同，最新的研究更多地开始关注相互耦合的传热、传质模型以更好地模拟地热能换热器的真实换热情况。 (3)地源热泵技术与其它技术的配合不协调。地源热泵技术是暖通空调技术与钻井技术相结合的综合技术，两者缺一不可，这要求工程组织者和工程技术人员能够合理协调、做好充分的技术经济分析。而目前的技术水平还不能很好的满足这一要求。 (4)目前地下
6、水的回灌技术不完善，在一定程度上会影响以水为低位热源的地源热泵的进一步推广；此外土壤源热泵空调系统钻井对土壤热、湿及盐分迁移的影响研究有待进一步深入，如何使不利因素减少到最小是必须考虑的问题。 2、非技术性因素 所谓非技术因素就是指制约地源热泵技术发展的相关社会因素，主要可以从国家宏观管理，专业技术人才的匮乏和质量评定体系的建立几方面来分析。 (1)目前我国虽然在大力支持地源热泵技术的推广与应用，但相关部门却没有出台完善的地源热泵技术产品制造的规范标准和相关法律法规，对于目前使用地源热泵技术的工程只注重其设备机组的节能而没有真正实现系统节能的现状没有加以引导，没有设立专门的管理部门对地源热泵技
7、术的应用进行科学管理。 (2)由于地源热泵技术是一门新兴的能源技术，针对这一技术进行深入研究的专业人员较少，也就是有关地源热泵技术的专业人才严重匮乏，没有形成一定的专业培养体系。没有专业的人员指导施工，也是制约该技术推广的主要原因。 (3)当前安装一套地源热泵技术所需费用较高，且没有权威的质量评定部门来确定该技术的节能效果，这就使得很多人不敢轻易尝试这种新技术，对于地源热泵技术的应用市场也缺乏一定的准入制度。 三、地源热泵中央空调系统的优势 （一） 、地源热泵系统的节能性能 地下土壤或水体冬季要比地表的环境温度高许多,夏季要比地表的环境温度低许多,并且温度会始终保持在相对比较平稳的状态。地源热
8、泵系统的制热量/制冷量和所消耗的电功率之间的比值在年中的比值始终要在4.0 以上,也就是说消耗 1 kW 的电能,就可以产出 4 kW 以上的热量或冷量。（二） 、地源热泵系统的环保性能 1)地源热泵系统不需要消耗像煤、燃油、天然气这样的自然资源,所以不会产生任何的排放物。 2)地源热泵可以把室内的热量排放到地下的土壤里面进行保存,这样就从根本上解决空调系统在城市中产生的热岛效应。 3)高效的地源热泵系统有着极为严格的控制系统,可以让能量输出和建筑物能量需求的二者直接产生对接,避免了剩余的能量被浪费损耗。 4)地源热泵系统通常具有高效的特点,可以输入同等量的有用能量,消耗的电功率却要小很多,具
9、有相当好的环保效果。 （三） 、地源热泵系统的低能耗性能 一方面,同样的一栋建筑,因为系统有着高效率的输出功率和输入功率比值,就可以在运行费用方面节省一笔相当可观的数字;另一方面,运行管理上完全没有任何难度,属于“傻瓜”一样的管理模式,更加能免除不必要的修理费用和维护费用。此外,普通空调通常只有 15 年左右的寿命,而地源热泵的地下换热器选用的是质量上乘的高密度聚乙烯材料,埋在地下至少可以达到 50 年以上的寿命。所以,无论是从使用寿命的角度出发,还是从运行费用的角度来进行考虑,地源热泵系统都有着普通空调系统无法超越的优点。如果可以节省上述的大笔费用,那么初期的投资完全就可以在极短的时间内尽数
10、收回。 （四） 、地源热泵系统的稳定性能 风冷换热器与水冷换热器需要在普通的大气环境中完成换气工作,所以无法避免环境条件对整个过程产生一定的影响,换热效率很可能会明显被降低;地源热泵换热器进行换热的对象则是大地,并且进行换气的地层位于地面 1 m 以下,冬季里面要比地表的环境温度高上许多,夏季要比地表的环境温度低上许多,并且温度会始终保持在相对比较平稳的状态。这种特点就决定了地源热泵系统受外界的影响会很小,不会像风冷空调那样需要在冬季频繁地除霜,也不会在不良的天气出现运行不稳定的状况。 总之，地源热泵技术是未来能源应用的主要发展方向，更是应对能源危机的重要技术手段。因此，我们应当进一步提高地热能源技术水平增进其经济效益，使其更加廉价方便、适用范围更广，以促使地热能源技术能够得到更大的应用与推广。 参考文献 1 刘建龙.地源热泵优化控制系统研究D.北方工业大学,2008 年. 2 张淮建,黄靖博.淮北矿区建筑节能发展的潜力探讨J.江西能源,2006(2).
