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地源热泵技术原理及优缺点
来源:地大热能 2014-08-11
  一、地源热泵的技术原理
 
  地源热泵是一种利用地下浅层地热资源既能供热又能制冷的高效节能环保型空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源(电能),即可实现能量从低温热源向高温热源的转移。在冬季,把土壤中的热量“取”出来,提高温度后供给室内用于采暖;在夏季,把室内的热量“取”出来释放到土壤中去,并且常年能保证地下温度的均衡。
 
  二、地源热泵的特点
 
  地源热泵特点在于:一是环保,使用电力,没有燃烧过程,对周围环境无污染排放,不需使用冷却塔,没有外挂机,不向周围环境排热,没有热岛效应,没有噪音,不抽取地下水,不破坏地下水资源;二是一机三用,冬季供暖、夏季制冷以及全年提供生活热水;三是使用寿命长,使用寿命20年以上,是分体式或窗式空调器的2-4倍,而且可由全电脑控制,性能稳定,可以进行温湿度控制和新风配送。
 
  三、地源热泵的优缺点
 
  相对于其他节能技术,地源热泵技术有以下几个优点:
 
  (一)地源热泵技术属可再生能源利用技术
 
  地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源(通常小于400米深)作为冷热源,进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能(Earth Energy),是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器,收集了47%的太阳能量,比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制,真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源,使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。
 
  (二)地源热泵属经济有效的节能技术
 
  地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定,冬季比环境空气温度高,夏季比环境空气温度低,是很好的热泵热源和空调冷源,这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%,因此要节能和节省运行费用40%左右。另外,地能温度较恒定的特性,使得热泵机组运行更可靠、稳定,也保证了系统的高效性和经济性。     据美国环保署EPA估计,设计安装良好的地源热泵,平均来说可以节约用户30~40%的供热制冷空调的运行费用。
 
  (三)地源热泵环境效益显著
 
  地源热泵的污染物排放,与空气源热泵相比,相当于减少40%以上,与电供暖相比,相当于减少70%以上,如果结合其它节能措施节能减排会更明显。虽然也采用制冷剂,但比常规空调装置减少25%的充灌量;属自含式系统,即该装置能在工厂车间内事先整装密封好,因此,制冷剂泄漏机率大为减少。该装置的运行没有任何污染,可以建造在居民区内,没有燃烧,没有排烟,也没有废弃物,不需要堆放燃料废物的场地,且不用远距离输送热量。
 
  (四)地源热泵一机多用,应用范围广
 
  地源热泵系统可供暖、空调,还可供生活热水,一机多用,一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统;可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑,更适合于别墅住宅的采暖、空调。
 
  (五)地源热泵空调系统维护费用低
 
  在同等条件下,采用地源热泵系统的建筑物能够减少维护费用。地源热泵非常耐用,它的机械运动部件非常少,所有的部件不是埋在地下便是安装在室内,从而避免了室外的恶劣气候,其地下部分可保证50年,地上部分可保证30年,因此地源热泵是免维护空调,节省了维护费用,使用户的投资在3年左右即可收回。此外,机组使用寿命长,均在15年以上;机组紧凑、节省空间;自动控制程度高,可无人值守。     当然,像任何事物一样,地源热泵也不是十全十美的,如其应用会受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响;一次性投资及运行费用会随着用户的不同而有所不同;采用地下水的利用方式,会受到当地地下水资源的制约,实际上地源热泵并不需要开采地下水,所使用的地下水可全部回灌,不会对水质产生污染。
 
  四、地源热泵的应用
 
  目前,北京已安装1800万平方米,“十一五”期间计划每年安装600万平方米,2010年安装到3500万平方米。2008年北京奥运会主体育场“鸟巢”即使用了地源热泵,通过地理换热管,冬季吸收土壤中蕴含的热量为“鸟巢”供热,夏季吸收土壤中的存贮的冷量向“鸟巢”供冷,补偿体育场空调系统等。
 
  据统计,北京奥运会实施了358个“绿色奥运”项目,包括新能源项目69项、建筑节能项目168项、水资源项目121项。奥运工程共建设了9个太阳能热水系统,其中4个项目建设了地源热泵,3个项目建设了水源热泵,还有两个项目直接利用了地热。

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