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代桂华
（西安市干鲜果副食公司,陕西 西安710014）
摘 要：文章简述了地源热泵系统的概念原理、种类安装、耗能效率及应用范围,指出了推广应用发展的经济效益和广阔前程关键词：地源热泵；地热资源（地能）；概念原理；种类安装；高效环保
中图分类号：P754 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）07-0087-03
由于全世界经济的快速发展和人口的急剧增长,生态破坏、环境污染和资源匮乏日益严重,节能减排、低碳环保已成为社会持续健康发展的新主题.人类找寻利用低耗高效的能源已成为当务之急,地源热泵就具备这方面得天独厚的优势.
地源热泵技术利用了恒温带地下浅层的含水层即地热资源也称地能（包括地下水、土壤、地表水或海水等）向建筑物冬季供热和生活热水,夏季供冷的高效节能环保空调系统.地源能是一种洁净的可再生能源,它具有热流密度大、方便收集和输送、参数稳定、使用方便、不受区域限制等优点.作为能量来源,依靠少量的高品位能源（如电能）驱动,通过与地能的交换实现低品位热能向高品位能热的转移.冬季里,把地能中的热量“取”出来提高温度后,供给室内取暖；夏季里,把室内的热量“取”出去,释放到地能中,在一个年度里实现一个冷热循环,而且还不影响地下温度的均衡.通常将以土壤的蓄热量、蓄冷量为冷热源的空调系统称为地源热泵.由于系统采用了特殊的换热方式,使高达70%的能量来源于土壤而约30%的能量来自电力,因此这项技术具有传统空调无法比拟的高效节能的特点,它实现了节能与环保的统一.
1. 构造及原理
地源热泵和制冷的原理及系统设备的组成功能基本是相同的.
地源热泵系统由三个关键部位组成：室外地能换热系统、地源热泵机组和室内末端装置系统组成.热泵机组为动力部位,由制冷压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀等辅助设备构成闭合回路.压缩机起着压缩和输送制冷剂从低温低压处到高温高压处的作用,是系统的心脏,蒸发器是运送冷量的设备,它的作用是使经膨胀阀流入的制冷剂液体蒸发吸收被冷却物的热量,达到制冷的效果.冷凝器是输出热量的设备,从蒸发器中吸收的热量和压缩机做功转化的热量在冷凝器中被冷却介质（水或空气）一并带走,达到制热的效果.膨胀阀对高温高压制冷剂液体进行节流降压和调节进入蒸发器的制冷剂流量.
1.1 制冷状态下
地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功,使其进行汽-液相变转化的循环.通过蒸发器内冷媒的蒸发将风机盘管循环所带的热量吸收至冷媒中在冷媒循环流动的同时再通过冷凝器内冷媒的冷凝由水路循环将冷媒所携带的热量吸收,然后由水路循环转移至地下水或土壤里,在室内热量不断转移至地下的过程中,经过风机盘管,以低于13℃的冷风形式给房间供冷.
1.2 供暖状态下
地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功,并通过换向阀将冷媒流动方向换向,由地下的水路循环吸收地下水或土壤中的热量,通过冷凝器内冷媒的蒸发,将水路循环中的热量吸收至冷媒中,在冷媒流动循环的同时再通过蒸发器内冷媒的冷凝,由风机盘管将冷媒所携带的热量吸收,在地下的热量不断转移至室内的过程中,以35℃以上的热风形式向室内供暖.
2. 地源热泵的优点
高效节能：极大地利用了地球浅层地热资源,用1kW电可制造4kW以上的冷热量.
运行论文范文低：运行论文范文比传统论文范文空调节省约50%左右.
节省投资：无须设置冷却塔、锅炉等设备,没有外挂机,没有噪音,节省建筑面积,设备可分期投资.
安全环保：消除了燃烧或爆炸隐患,不向周围环境排放有害气体和排热,没有热岛效应.
运行可靠：系统不受外界气候变化影响,机组运行稳定,使用寿命20年以上,是分体或窗式机的2～4倍.
维护简单：系统结构简单,故障点少,无需专人管理,运行论文范文低.
独立计费：可分区、分户安装,单独控制,实现独立计费功能.
使用灵活：一机多用,集空调制冷、供暖制热、供生活热水于一体.
3. 地源热泵的种类和安装
室外水环路换热系统为热泵机组提供冷热源,根据室外水环路的形式的不同,地源热泵系统可以划分为以下几种类型：开式、闭式、辅助系统.
3.1 开式系统
如果建筑附近地区有诸如湖水、河水、地下水、矿井水这样的自然水源可作为冷热源,开式系统就可利用这样的自然水源作为冷热源,通过热泵技术将水资源中的低品热能转化为用于供热的高品热能以及用作制冷时的冷却水,所耗的能量仅为占总供热（或制冷）量的四分之一的用电量,从而能够节约大量的运行论文范文.
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采用地表水（如湖水、河水等）时,只须从上游取水,向下游回水.而从地下抽取地下水时,须在适当地抽取深度上利用水质较好地下水（地表水）作为直接能源,且抽水井必须有足够的水量以满足机组运行所需水量要求.在这样理想的状况下,地表水（地下水）源热泵系统应用是一种非常经济的系统形式,但受到地下水资源的限制.
3.2 闭式系统
如果建筑物周围有较大的绿化带或空地时可以采用闭式系统.闭式系统是一种以土壤为冷热源的热泵系统,室外水环路系统采用封闭的管线,内加水或防冻液作为中间介质与大地进行热交换.制冷工况时,系统将热量从建筑物内转移到大地,制热工况时,系统从大地吸收热量并转移到建筑物内.利用土壤这样的稳定热源,地源热泵可以全年提供可靠有效的舒适性.
闭式系统包括地下封闭的高密度聚乙烯管（PE管）热交换管路,水或防冻液作为中间介质以及循环泵.当系统处于制冷工况时,管内液体温度将会上升,热量被散发到较冷的大地中去,相对的,当系统处于供热工况时,管内液体温度下降,热量从大地吸入.循环泵运行系统中的循环水或防冻液.
高密度聚乙烯管（PE管）热交换管路可以采用垂直或水平安装,或是浸没在池塘中或湖中.设计适当时,这三种形式都以相似的效率运行,高密度聚乙烯塑料管用于闭合式环路安装,管接头用热熔形成接头,因此接头比管道本身还要结实.管环路的预计使用寿命达50年.环路管长的设计与土壤的性质,埋管方式等多方面因素有关.
3.3 辅助系统
在没有自然的冷热源可利用的情况下,可以采用闭合环路水源热泵系统.夏季采用冷却塔散出系统多余热量,冬季通过辅助热源（如论文范文热网、辅助锅炉等）补充系统热量,此时系统水环路的水温宜保持在15℃～35℃之间.闭合环路水源热泵系统采用一个双管封闭的水系统并联连接建筑物中各个区域的水源热泵机组,通过闭合环路中水温保持在15℃～35℃之间的水的循环保证机组的运行,为保证系统水温维持在15℃～35℃之间常常需要用辅助热源和散热设备,当系统水温比15℃低时利用加热装置加热,当循环水温高于35℃时,利用冷却塔进行冷却.
4. 与其他能源的耗能效率比较
地源热泵与这些能源的耗能效率比较,效率要高几倍.电能：100%,天然气：92%,油料：85%地源热泵空调：300%～400%.
5. 应用范围
学校、宾馆、论文范文、室内游泳馆、温室、工业建筑厂房、商场医院、大型公共场所、别墅、员工洗澡堂、桑拿馆等的.
概括而言,地源热泵空调系统的能量来源于自然能源,它不向大气环境排放任何有毒有害气体和废水,是一种低碳环保的“绿色空调”,是21世纪可使用的节约高效的供冷、供暖空调技术体系,节能高达70%,经过2～4年的运行,节省的运行论文范文就可收回该系统的投入成本,没有寒带、温带、热带使用地区的限制,它将为世界经济可持续健康高速发展带来新的契机.
参考文献
[1] 姬安娜,等．环保节能地源热泵技术应用研究[J]． 环境保护与循环经济,2008．
[2] 吴春红．浅谈地源热泵[M]．能源与节能,2011．
作者简介：代桂华（1964-）,女,陕西西安人,西安市干鲜果副食公司工程师,研究方向：空调制冷工程.
（责任编辑：吴 涛）
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