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贺建荣
（新疆伊犁新星建筑安装公司,新疆 伊宁 835000）
[摘 要]开发和利用地源热泵技术,既可以在冬季取暖,也可以在夏季制冷.它是利用地表水、地下低温水以及吸收太阳能和地热能等低品位热资源,采用热泵原理,输入少量高品位电能,实现低品位热能向高品位热能转换的取暖制冷体系,真正做到了节能减排,环保效应,显著.
[关键词]地源热泵；地下低温水；供热制冷；节能减排
每当我们谈起太阳能利用,就会想到地面上阳光普照,以及很多建筑物房顶上星星点点 散布着的太阳能接收板和太阳能热水器.其实,在我们脚底下的泥土中也有一个巨大的太阳能集热器.据有关专家测算,浅层地下的土壤（砂石）中和地下水收集了约47%的太阳辐射热能,约为人类每年消耗的能耗的500多倍,只是尚未被人们重视和开发利用而已.而努力推广使用地源热泵技术,就可以将浅层地下热能开发出来,作为我们冬季取暖、夏季制冷的新能源,真正做到节能减排,其环保效应相当显著.
1.地源热泵技术发展和利用概况
地源热泵最早开创于20世纪初,是一名瑞士科学家的一项发明专利.近年来,欧洲的地源热泵理与技术已高度发达,此类设备已在德、法、美、日等发达国家推广使用.在我国,地源热泵技术也已于20世纪50年代在上海、天津、黑龙江、福建等地推广使用.20世纪70年代初,广东丰顺县建立了我国第一座地热发电试验站,利用热泵将地下水升温至91摄氏度进行发电,装机容量为300Ｋw,自1984年4月投产至今,已正常运行了近31年.统计资料表明,沈阳已有138个建设项目采用了地源热泵技术供暖,总供热面积达373万平方米.北京市政府早已于2006年下发了热泵发展意见,由市政府投资补助热泵技术的推广应用.重庆也已经实施利用长江水为冷、热源,为全市约1.85亿平方米的建筑提供热能.
2.地源热泵技术原理及其设备
通常,一座新型环保节能地源热泵供热站的核心构件是水井、压缩机和换热器,它们配套使用,相当于一个地热吸收放大器.其中,水井,它的功能是通过抽水井吸取地下水,经地源热泵升温,给建筑物内的散热器供热后,仍由回水井返回地下.一般水井深度在50~100米,此间地下水温常年保持在10~12摄氏度,能给地源热泵系统提供稳定热源；压缩机是热泵系统的心脏,就像一个能量放大器,12摄氏度左右的地下水经压缩机升温后送进换热器；换热器是能量传输装置,经升温放大的热能使供暖系统里不断循环的水升温至45摄氏度,最高时可达85摄氏度左右,在压力作用下,整个系统能不断地从低温环境吸热,再向供热系统放热,如此循环往复；到了夏季,地源热泵之所以能起制冷作用,则是一个相反的过程：热泵从室内吸取热量,通过回水井将热量释放到地下水中去.
3.地源热泵供热制冷的优缺点及其经济效益
3.1优点
1）高效节能：每消耗1千瓦电能,可产出4千瓦热功率,取暖用电是电锅炉耗电量的1/4,制冷用电量是分体式空调耗电量的1/2.
2）节能环保：以1000万平方米供暖面积计算,可替代标准煤37万吨,或轻柴油22万吨,或天然气12.6亿立方米.每个采暖季可减排烟气50亿立方米、颗粒物1.6万吨、二氧化碳94万吨、二氧化硫8800吨、氮氧化物6400吨.
3.）一机多能：一套地源热泵系统可实现供暖、制冷和生活用热水三联供,节省建筑空间和降低造价.
4）运行过程稳定可靠：由于水体温度一年四季相对稳定,其波动范围远小于空气的变动,因此,是很好的热泵热源和制冷空调冷源,热泵机组运行更可靠、更稳定,确保了整个系统的高效性和经济性.
5）可实现分户计量：小型地源热泵每一台都可与用户电表连接,论文范文很容易计算,对于写字楼、公寓、商铺等公共场所非常适用；而大型的论文范文空调系统通常是公摊计算,无论空调是否开启,一样计算论文范文.
6）可分期投入使用：开发商不需要一次性购买所有的空调设备,只需将公共的管路系统及辅助设备配置好,后期的空调机组可根据具体情况分期投入空调设备,缓解了开发商的资金压力.
7）自控运行：地源热泵机组由于工况稳定,所以可以设计简单的系统,部件较少,机组运行简单可靠,维护论文范文低,自动控制程度高,使用寿命可达15年以上.
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8）可同时制冷制热：系统中不同的功能区可以同时制冷或制热,大大提高了人体的舒适性,满足现代群体中的个性要求,如综合建筑内区发热大,通常冬季有时还要制冷,地源热泵系统很容易做到,而常规论文范文空调系统必须采用四管制的末端才可以满足要求.
3.2缺点
1）地源热泵技术的节能和经济效益受到不同地区、不同用户及国家能源政策和燃料论文范文的影响,波动较大.
2.）相对而言,其一次性资金投入较大,其运行论文范文因用户不同而有差异.
3）受当地地下水资源状况的制约.立项前应首先摸清当地水资源（地下水含量和水质等）状况,由地质专家经过验证,通过该地区《水资源论证》后方可进行地源热泵工程项目设计和施工.比如,如果经专家检测发现该地区地下水系统内贮水量不足、泥沙过多或过细,是不适宜采用地源热泵技术的.另外,回灌措施是否恰当,也是地源热泵技术设计的重点,应予以特别关注；当地源热泵机组采用地下水作为热源水时应采用封闭式系统,即经热泵升温并供建筑物内的散热器供热后的地下水,通过回水井返回地下时,这种回灌水不得对地下水资源造成污染,还要严格防止因过度抽取地下水而造成地面塌陷,因此,设计时应采取人工回灌技术,就是通过另设的一套净化水装置,把将要回灌的温水作净化处理,然后再通过回水井返回地下.
3.3地源热泵供热制冷技术的经济效益
据有关部门对国内已投产的地源热泵供热站测算,与电、煤锅炉供热系统相比,锅炉供热只能将90%左右的电能或70%~90%煤的燃烧热能转化为热量供用户使用,而地源热泵要比电锅炉供热节省2/3以上的电能,比燃煤锅炉节省1/2能量再加上地源热泵的能源（地下水）温度比较稳定,供热、制冷系数高,其运行论文范文仅为普通论文范文空调的50%~60%.
4.地源热泵供热制冷实例
新疆乌鲁木齐水磨沟区环卫清运队办公区原燃煤锅炉房,是一座始建于20世纪50年代的老式砖混结构锅炉房,建筑面积不足20平方米,几经大修,早已不能正常使用了.水磨沟区政府决定投资改造这个锅炉房,于2007年下半年大胆采用了地源热泵技术,两口井（抽水井和回水井）加一个机组（一台压缩机、一个换热器）就是这座供热站的全部设备.这个地源热泵供热站已正常运作至今,为该社区环卫清运队办公区正常供暖,供暖面积达3400平方米,供暖效果较理想.据“司炉工”刘师傅介绍说：“现在不用加煤、看温度表了,只需将注意力投入到一块与热泵相连的微电脑触摸控制屏上,开机、控温、停机,触摸几下就行了,比以前轻松多了.”据测算,往年该供热站一个采暖季的全部论文范文需14~15万元,如今按地源热泵的节能效果计算,一个采暖季只需电费和维护费（含人工工资）不到10万元,且人员可以从原先的6人缩减为2人,经济效益十分显著.
[责任编辑：侯天宇]
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