佛山市東紅熱能設(shè)備有限公司
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剛?cè)胂募?，新疆阿克蘇市的最高氣溫就達(dá)到了33℃，然而地源熱泵技術(shù)卻讓阿克蘇的居民不用空調(diào)也能清涼一夏，室內(nèi)溫度只有20℃左右。冬取夏存，地能技術(shù)能否取代空調(diào)？
通過(guò)機(jī)組的工作，將室內(nèi)的熱量搬運(yùn)到地下從而達(dá)到制冷的目的，而儲(chǔ)存起來(lái)的熱量又可以在冬季進(jìn)行供暖，這種一舉兩得的技術(shù)就是地源熱泵技術(shù)。該技術(shù)使室內(nèi)溫度可以控制在22℃—24℃之間，而運(yùn)行費(fèi)用只有傳統(tǒng)空調(diào)的1/3左右。
人們不禁會(huì)疑問(wèn)，地源熱泵究竟是一項(xiàng)什么樣的技術(shù)，為什么會(huì)有如此神奇的作用？
地能為冬夏冷熱交換
長(zhǎng)期致力于此項(xiàng)研究的北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院吳玉庭副教授介紹，地源熱泵是利用水源熱泵的一種形式，它是利用水與地能（地下水、土壤或地表水）進(jìn)行冷熱交換來(lái)作為水源熱泵的冷熱源，冬季把地能中的熱量取出來(lái)，供給室內(nèi)采暖，此時(shí)地能為“熱源”；夏季把室內(nèi)熱量取出來(lái)，釋放到地下水、土壤或地表水中，此時(shí)地能為“冷源”。
在制冷狀態(tài)下，地源熱泵機(jī)組內(nèi)的壓縮機(jī)對(duì)冷媒做功，使其進(jìn)行汽—液轉(zhuǎn)化的循環(huán)。通過(guò)冷媒/空氣熱交換器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)將室內(nèi)空氣循環(huán)所攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時(shí)再通過(guò)冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝，由水路循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收，最終由水路循環(huán)轉(zhuǎn)移至地下水或土壤里。在室內(nèi)熱量不斷轉(zhuǎn)移至地下的過(guò)程中，通過(guò)冷媒/空氣熱交換器，以13℃以下的冷風(fēng)的形式為房間供冷。
在制熱狀態(tài)下，地源熱泵機(jī)組內(nèi)的壓縮機(jī)對(duì)冷媒做功，并通過(guò)四通閥將冷媒流動(dòng)方向換向。由地下的水路循環(huán)吸收地下水或土壤里的熱量，通過(guò)冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)，將水路循環(huán)中的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時(shí)再通過(guò)冷媒/空氣熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝，由空氣循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收。在地下的熱量不斷轉(zhuǎn)移至室內(nèi)的過(guò)程中，以35℃以上熱風(fēng)的形式向室內(nèi)供暖。
對(duì)于這個(gè)復(fù)雜的工作原理，東方新世紀(jì)建安公司地源熱泵開發(fā)部經(jīng)理江鴻山把其概括為：利用熱泵這個(gè)機(jī)器，冬天從土壤里借熱量，夏天再還給它。它是一個(gè)永遠(yuǎn)循環(huán)的過(guò)程，在采暖和制冷的過(guò)程中，沒有產(chǎn)生任何污染。
是否適用于所有建筑
地源熱泵技術(shù)是僅僅適用于水資源比較豐富的地區(qū)，還是適用于所有的建筑？在吳玉庭看來(lái)，地源熱泵供暖空調(diào)系統(tǒng)主要分三部分：室外地能換熱系統(tǒng)、熱泵機(jī)組和室內(nèi)采暖空調(diào)末端系統(tǒng)。根據(jù)室外地能換熱系統(tǒng)的不同可分為：土壤源熱泵系統(tǒng)，也叫地埋管熱泵系統(tǒng)，該系統(tǒng)是近年來(lái)國(guó)際流行的地下系統(tǒng)類型,也是最為安全、對(duì)環(huán)境破壞最小和使用壽命最長(zhǎng)的地下系統(tǒng)。該系統(tǒng)比較環(huán)保，對(duì)地下水沒有任何污染，也不抽取地下水。它的使用范圍不受水資源的限制，但土壤源熱泵的最初投資一般比水源熱泵要高30%%左右，而且土壤源熱泵一般適用于低密度建筑，對(duì)于高密度建筑可能周圍沒有足夠的土地布置地埋管換熱系統(tǒng)。
地表水熱泵系統(tǒng)的一個(gè)熱源是池塘、湖泊或河溪中的地表水。在靠近江河湖海等大體量自然水體的地方利用這些自然水體作為熱泵的低溫?zé)嵩词侵档每紤]的一種空調(diào)熱泵的型式。
當(dāng)然，這種地表水熱泵系統(tǒng)也受到自然條件的限制。
此外，由于地表水溫度受氣候的影響較大，與空氣源熱泵類似，當(dāng)環(huán)境溫度越低時(shí)熱泵的供熱量越小，而且熱泵的性能系數(shù)也會(huì)降低。一定的地表水體能夠承擔(dān)的冷熱負(fù)荷與其面積、深度和溫度等多種因素有關(guān)，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行計(jì)算。
吳玉庭特別強(qiáng)調(diào)，我國(guó)總體上是一個(gè)缺水的國(guó)家，特別是北方地區(qū)水資源的短缺是制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素之一。因此，采用這種系統(tǒng)首先取決于是否有充足的地下水資源；同時(shí)，它對(duì)環(huán)境的影響也是不可忽視的。為此，我國(guó)推廣地下水熱泵應(yīng)慎重，必須制定嚴(yán)格的地下水源熱泵用水、排放、回灌的法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)，切實(shí)保護(hù)我國(guó)的地下水資源及蓄水層水質(zhì)。
大規(guī)模推廣存在困難
目前，地源熱泵技術(shù)已經(jīng)得到政府和廣大公眾的認(rèn)可，建設(shè)部已將熱泵技術(shù)列入可再生能源建筑的主要技術(shù)，國(guó)內(nèi)許多城市，如北京、沈陽(yáng)、山東、河北、新疆等眾多省市均已把其列入大力推廣的建筑節(jié)能技術(shù)之一。
但吳玉庭認(rèn)為，熱泵技術(shù)的推廣是毋庸置疑的，然而不同的熱泵形式具有不同的使用條件，希望各個(gè)城市在推廣熱泵技術(shù)時(shí)一定不要盲目，最好聘請(qǐng)?jiān)撔袠I(yè)的技術(shù)專家組成專家組，對(duì)該地區(qū)進(jìn)行詳細(xì)科學(xué)規(guī)劃，以確定熱泵推廣方案；如果盲目推廣，則可能會(huì)引起地下水資源的短缺，或引起地下土壤的溫度變化，影響生態(tài)健康。同時(shí)，我國(guó)熱泵的應(yīng)用面積雖已達(dá)到幾千萬(wàn)平方米，熱泵機(jī)組生產(chǎn)廠家已經(jīng)有幾十甚至上百家，但必須指出，我國(guó)熱泵機(jī)組的生產(chǎn)廠家大都是組裝型企業(yè)，缺乏核心技術(shù)。特別是熱泵機(jī)組的核心部件制冷壓縮機(jī)，在我國(guó)技術(shù)還比較落后，大部分依靠進(jìn)口。北京工業(yè)大學(xué)研制成功了單螺桿制冷壓縮機(jī)，填補(bǔ)了我國(guó)在單螺桿制冷壓縮機(jī)的空白，目前單螺桿制冷壓縮機(jī)已實(shí)現(xiàn)系列化和小批量生產(chǎn)，并通過(guò)了新產(chǎn)品鑒定，但單螺桿制冷壓縮機(jī)的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化還需得到社會(huì)和政府的支持。
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