地源热泵系统的节能特性分析

        摘要：在建筑的热能消耗中，空调消耗占有的比例是非常大的，通常情况下能达到整个建筑能耗的百分之三十至四十，有效的对空调的能耗进行控制，可以提高整个建筑的节能性和环保型，有利于建筑能源的可持续发展。本文将对近年来发展较迅猛的地源热泵运行系统进行简要介绍，并对其节能特性进行分析。 

　　关键词：地泵热源；节能性；绿色环保；工作原理；原则 

　　中图分类号：TU201.5文章标识码：A 

　　随着我国建筑事业的发展和能源消耗量的增加，越来越多的建筑企业认识到节约能源对环境保护的重要性，也进一步引入了节约能源的系统，减少了建筑本身的能源消耗。其中，地泵热源系统是一种提高建筑中空调节能潜力的有效方法，在近几年得到广泛的应用。下面，我们就共同对地源热泵系统的节能特性进行分析。 

　　一、地源热泵简析 

　　地源热泵则是利用水源热泵的一种形式，它是利用水与地能（地下水、土壤或地表水）进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源，冬季把地能中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地能为“热源”；夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地能为“冷源”。与传统空调和供热系统相比，它具有可再生利用、运行费用低、占地面积小、节约水资源、有利环保等特点。 

　　地源热泵工作原理分析 

　　1、制冷原理 

　　地源热泵系统在制冷状态下，通过冷媒/空气热交换器内冷媒的蒸发将室内空气循环所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/水热交换器内冷媒的冷凝，由循环水路将冷媒中所携带的热量吸收，最终通过室外地能换热系统转移至地下水或土壤里。地源热泵空调系统主要分三部分：室外地能换热系统、水源热泵机组和室内空调末端系统。其中水源热泵机主要有两种形式：水—水式或水—空气式。三个系统之间靠水或空气换热介质进行热量的传递，水源热泵与地能之间换热介质为水，与建筑物采暖空调末端换热介质可以是水或空气。 

　　在制冷状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，使其升温升压后流经电子膨胀阀后进行了汽—液转化的循环。通过冷媒/空气热交换器内冷媒的蒸发将室内空气循环所需携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时，再通过冷媒/水热交换器内冷媒的冷凝，由水路循环将冷媒所携带的热量吸收，最终由水路循环转移至土壤里。在室内热量不断转移至地下的过程中，通过冷媒—空气热交换器，以13-7℃的冷风的形式为房间供冷。 

　　2、制热原理 

　　在冬季气温较低的时候，地源热泵从地下的土壤或者水源中吸取热量，通过压缩机和热交换器把大地的热量集中，并以较高的温度释放到室内。在制热状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功,并通过水路切换将水流动方向切换。由地下的水路循环吸收地下水或土壤的热量，通过冷媒/水热交换器内冷媒的蒸发，将水路循环中的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时，再通过冷媒/水热交换器内冷媒的冷凝，由空气循环将冷媒所携带的热量吸收。在地下热量不断转移至室内的过程中，以35-50℃的热水的形式向室内供暖。 

　　二、地源热泵系统节能特性分析 

　　（一）地源热泵系统的特点 

　　1、运行节能 

　　地源热泵循环冷暖系统常年与温度较为稳定的土壤进行热量交换，因此使用效率较高，与其他系统相比，具有明显的降低能耗的作用。 

　　2、绿色环保 

　　由于地源热泵系统是封闭式的环路，只与外界有能量交换，不会造成环境的污染，夏季使用时不会形成城市热岛效应，并且其运行过程中使用到的能量为环保的清洁型能源（电能和地热能等），具有绿色环保的特点。 

　　3、运行安全 

　　地源热泵系统的主要能量来源不受外界的干扰，并且不具备易燃、易爆的特性，在储存的过程中不会出现安全隐患，保障了使用的安全性和可靠性。并且，地源热泵机组技术成熟，安装方便、简单，使用寿命较长，热泵主机寿命超过15年，使系统运行更加安全、可靠。 

　　4、一机多用 

　　地源热泵系统既可以满足使用者在夏季制冷的需求，也能满足使用者冬季取暖的需求，同时还能为用户提供生活热水，具有一机多用的特点，能最大限度满足使用者的各种需求。 

　　（二）地源热泵系统所具备的独特节能特性分析 

　　与其他常规空调技术特点相对比，地源热泵系统具有明显的节能特性，下面将对其进行一一的分析。 

　　1、使用绿色资源 

　　地源热泵系统采用的资源都是利用浅土层的土壤和地下水，不受地域和资源的限制，数量巨大，覆盖面积广，在使用的过程中不存在消耗地球资源的问题。并且，地表浅层地热资源的温度在全年都是比较稳定的，在北方冬季地表温度高于环境温度，夏季地表温度低于环境温度，是非常理想的热源和冷源，通过对这种资源的使用能够极大的提高空调的运行效率。并且，地热温度具有稳定的特性，使地源热泵系统在使用的过程中更加的稳定和可靠。同时，地源热泵系统采用的能源是电能和热能，与燃气、石油相比具有更好的清洁性，在运行过程中没有污染，是真正的绿色环保能源。 

　　2、环保效益突出 

　　地源热泵系统的运行时通过从地热资源中提取热量来达到对室内温度的调节，在使用过程中可以有效的防止燃料的灰尘、渣滓、二氧化硫及氮氧化物等化学污染物的排放，在安装过程中也没有任何污染物，符合国家对于节能减排的规定，并且解决了低温低热水或者热尾水排放对环境造成的污染，有效的提高了系统运行的环保效益。并且，地源热泵运行的自动化程度较高，便于操作，并且不具备压力容器，使运行的安全性大大提高。 

　　3、经济效益明显 

　　地源热泵机组具有一机多用的特点，虽然短期投资相比锅炉系统来说较为昂贵，但是其所起到的功能涵盖了夏季制冷和冬季取暖，提高了系统的使用效率，也实现了能源的节约和环境的保护，既节约了运行的费用，也降低了对空调系统设备的投资，同时，地源热泵系统的占用面积较小，极大的方便了人们对使用面积的需求，直接的产生了经济效益。 

　　与传统的锅炉供暖相比，地源热泵系统产生的间接经济效益也是非常突出的。锅炉供暖及其配套设施所使用到的土地资源、燃料运输、烟气排放、灰尘处理的设备，不仅占用很多的空间，资金投入也较高，并且燃气价格也呈现逐年上升的趋势，提高了锅炉供热系统的投资和运行成本。这种现象在地源热泵系统运行中完全不存在，并且由于地源热泵系统使用寿命较长，因此在后期的维修和保养中产生的费用也较少，进一步的提升了经济效益。 

　　结语 

　　本文通过对地源热泵系统工作原理的分析，阐述了其高效的节能特性，并分析了与其他供暖方式相比地源热泵系统的优越性。由此可见，地源热泵系统的设计和投放将对我国建筑节能的发展有着重要的作用，是对可持续发展理念的践行和体现。因此，在建筑供暖系统中应广泛的使用地源热泵系统，因地制宜的选择适合各地建筑节能技术水平和发展规划的地源热泵系统，通过其绿色、环保、节能减排的特点来最大限度的优化我国的能源结构，发展可持续性能源，为建筑节能提供更多的保障，推动我国环保事业的发展，实现空调行业的发展和创新。 

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