地源热泵空调系统在城镇小区中的应用研究

 　[摘要]地源热泵(GSHP)是一种先进的高效节能,环保的冷暖性中央空调系统。它所需的能量来源于自然能源,并且不向外界排放任何废气、废水、废渣、是一种理想的"绿色空调"。该系统无论严寒地区或热带地区均可应用。可广阔应用在办公楼、宾馆、住宅等领域。本文结合某项目工程应用实例,介绍了地源热泵空调系统在城镇小区中的实际应用。 

　　[关键词]地源热泵节能环保工程应用 　 

　　一、地源热泵系统介绍 

　　地源热泵(GSHP)是一种先进的高效节能,环保的冷暖性中央空调系统,它是一种以土壤或地下水作为低温热源的热泵空调技术,其原理是依靠少量的电力驱动压缩机完成制冷循环,利用土壤温度相对稳定(不受外界气候变化的影响)的特点,通过深埋土壤的闭环管线系统进行热交换,夏天向地下释放热量,冬天从地下吸收热量,从而实现制冷或供热的要求,地源热泵空调系统的运行原理可见图1。 

　　由于系统采取了特殊的换热方式,使之具有传统空调系统无法比拟的高效节能优点。地源热泵系统彻底解决了有一般空调室外机所造成的热岛效应对大气坏境的污染,可完全取代锅炉和其他传统供暖方式和空调系统,且土壤中的热量来源与太阳能,它永无枯竭,是一种可再生能源。 

　　二、项目地源热泵空调系统构成 

　　本项目工程包括住宅小区、学校、政府办公楼等。总面积约25万平方米,其中:住宅面积约18.64万平米,学校和办公等公共建筑面积约6.4万平米,现已基本建成。 

　　项目采用了地下水式水源热泵技术,它是地源热泵技术的一种,是国家新能源战略规划中所大力倡导的可再生能源利用技术的一种。水源热泵技术是利用地球表面浅层水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源,并采用热泵原理,通过少量的高位电能输入,实现低位热能向高位热能转移的一种技术。 

　　1、末端系统 

　　室内末端采用风机盘管换热系统,三速开关控制调节,分高中低三档。冬天制热、夏季制冷,并可根据用户需要进行温度调节。 

　　2、动力机房系统 

　　动力机房集中设置在住宅小区中部的地下动力站中。系统冬季提供45℃/40℃的热煤水, 以满足供热要求;夏季提供7℃/12℃的冷煤水,以满足制冷要求,一套系统,冬夏两用。 

　　3、水源系统 

　　水源井共25眼,其中8眼为抽水井,16眼为回灌井,1眼为备用井,单井抽水理为100m3/h,抽回灌比为1:2。 

　　每口井装有潜水泵和回灌管,定期倒换。井间距25米,距建筑物间距大于10米。为防止长期使用出现积砂现象,在动力机房北侧修建了调峰沉砂池,以备机组供水。 

　　4、室内、外管网系统 

　　系统负荷侧室内、外水系统采用两管制异程变流量系统,进入室内的每个支管上安装有自力式压差平衡阀以保证系统的水力平衡。 

　　室外管网采用四路分区供水,住宅小区三路,其中公共建筑一路,以解决不同使用时间和不同负荷下的调节问题。负荷侧和水源侧室外管网全部采用钢管直埋敷设,直埋敷设管道的保温材料为的聚氨酯硬质泡沫塑料,保护壳材料采用高密度聚乙烯外护管。 

　　动力站及末端室内管道采用钢管材质,支吊架安装,橡塑保温。 

　　5、计量系统 

　　系统全部安装了分户计量装置,分户计量表为预付费式机械热量表。 

　　三、地源热泵空调与其他空调系统比较 

　　地源热泵空调系统与普通空调系统相比,其主要的区别在于,地源热泵空调系统是利用土壤进行弃热和弃冷,而普通空调系统则通过室外空气或水进行弃热弃冷。通过一组或多组有水基溶液流过的小直径环形管道,这环形管道可以垂直或水平埋伏到地下一定的深度,也可以将环形管道通过一定容量的池塘或井里,用低温或水温改变管道内水基的温度。在供热或供热水时,水基溶液从地层吸取热量,然后将热量带到地源热泵装置,此装置如同一台水箱的工作过程,将从地底下抽出的热能压缩成以定的高温送到家里。如果要制冷,全部过程只是反过来,制出的冷气可用于室内降温。 

　　四、地源热泵系统优点 

　　1、高效、节能 

　　夏季高温差的散热和冬季低温差的取热,使得地源热泵系统换热效率很高。因此在生产同样热量的时候,只需小功率的压缩机就可以实现,而且冬季运行不需要任何辅助热源和除霜,大大减少电能消耗和除霜的损失,从而达到节能的目,其耗能仅为普通中央空调加锅炉系统的50%-60%。 

　　2、环保无污染 

　　地源热泵系统在冬季供热时,不需要锅炉,无燃烧产物排放;夏季制冷是无废气排放到大气中,保护了环境,毫无污染。 

　　3、低运行费用 

　　地源热泵系统的高效节能特点,决定它的低运行费用。维修量极少,折旧费和维修费也都大大低于传统空调。 

　　4、低维护费用 

　　地源热泵系统不带有室外安装的设备,不设冷却塔,屋顶风机,且安装维护费用低。压缩及工作稳定,不会出现传统设备中制冷剂压力过高或过低的现象,其维护费用大大低于中央空调。 

　　5、简单的控制设备 

　　一般地源热泵系统采用将地源热泵机组分散安装于各处所(居室.会所。办公室等)的方式,中央控制仅需选择水路控制,除去了一般中央空调集中控制所有参量的复杂环节,从而降低控制成本。在分散安装单元(居室、会所、办公室内)可跟居用户要求设不同的体积很小的端控制器,实现从最简(起停、供暖、制冷三档)到复杂的可编辑程智能控制方式。 

　　6、运行灵活,系统可靠性强 

　　每台机组可独立制冷或供热,个别机组故障不影响整个机组的运行,系统可靠性大大优于传统中央空调系统。 

　　7、节省占地空间 

　　没有中央机房.冷却塔和其它室外设备,没有中央空调集中占地问题,节省了空间和地皮,产生附加经济效益,并改善了建筑外部形象。 

　　8、较长的使用寿命 

　　经国外运行验证,机组寿命均在15年甚至20年以上。 

　　9、易于管理 

　　实现机组独立计费,分户计表,方便业主对整个系统的管理。 

　　10、应用灵活 

　　灵活性强,可用于新建工程或扩建,可逐步分期施工。 

　　11、房地产开发商经济效益好 

　　解决供暖难题,50%的运行费用可带来新的卖点;无需中央机房,提高建筑物使用率,对房屋的销售十分有利;可以分期投资安装机组部分,避免传统中央空调前期投资大,占压开发资金,有利于资金的整体运作。 

　　五、结束语 

　　地源热泵空调系统在我国是一项新的技术,它是一项跨专业、跨学科的综合能源利用技术,需要通过相关专业技术人员的通力协作,做好勘测、设计、施工、调试等各项工作才能使系统达到要求的节能、环保性能。近几年在全国各地已经有大量工程投入使用,应该积极对实际运行经验进行总结,以其使地源热泵这项利国利民的可再生能源利用技术得到健康有序的发展。 

　　参考文献: 

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　　[3] 徐伟等译,地源热泵工程技术指南[M] .北京:中国建筑工业出版社,2001 

　　[4] 刁乃仁,方肇洪.地源热泵--建筑节能新技术[J] .建筑热能通风空调,2004,23(3) :18-23