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二十一世紀(jì)最有效的供暖、空調(diào)技術(shù)
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什么是地源熱泵
地源熱泵是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源(也稱地能,包括地下水、土壤或地表水等)的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵通過(guò)輸入少量的高品位能源(如電能),實(shí)現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉(zhuǎn)移。地能分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)的冷源,即在冬季,把地能中的熱量“取”出來(lái),提高溫度后,供給室內(nèi)采暖;夏季,把室內(nèi)的熱量取出來(lái),釋放到地能中去。通常地源熱泵消耗1kW的能量,用戶可以得到4kW以上的熱量或冷量。
與鍋爐(電、燃料)供熱系統(tǒng)相比,鍋爐供熱只能將90%以上的電能或70~90%的燃料內(nèi)能為熱量,供用戶使用,因此地源熱泵要比電鍋爐加熱節(jié)省三分之二以上的電能,比燃料鍋爐節(jié)省二分之一以上的能量;由于地源熱泵的熱源溫度全年較為穩(wěn)定,一般為10~25℃,其制冷、制熱系數(shù)可達(dá)3.5~4.4,與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比,要高出40%左右,其運(yùn)行費(fèi)用為普通中央空調(diào)的50~60%。因此,近十幾年來(lái),尤其是近五年來(lái),地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在北美如美國(guó)、加拿大及中、北歐如瑞士、瑞典等國(guó)家取得了較快的發(fā)展,中國(guó)的地源熱泵市場(chǎng)也日趨活躍,可以預(yù)計(jì),該項(xiàng)技術(shù)將會(huì)成為21世紀(jì)最有效的供熱和供冷空調(diào)技術(shù)。
地源熱泵國(guó)內(nèi)外發(fā)展近況
地源熱泵的歷史可以追朔到1912年瑞士的一個(gè)專利,而地源熱泵真正意義的商業(yè)應(yīng)用也只有近十幾年的歷史。如美國(guó),截止1985年全國(guó)共有14,000臺(tái)地源熱泵,而1997年就安裝了45,000臺(tái),到目前為止已安裝了400,000臺(tái),而且每年以10%的速度穩(wěn)步增長(zhǎng)。1998年美國(guó)商業(yè)建筑中地源熱泵系統(tǒng)已占空調(diào)總保有量的19%,其中有新建筑中占30%。美國(guó)地源熱泵工業(yè)已經(jīng)成立了由美國(guó)能源部、環(huán)保署、愛(ài)迪遜電力研究所及眾多地源熱泵廠家組成的美國(guó)地源熱泵協(xié)會(huì),該協(xié)會(huì)在近年中將投入一億美元從事開(kāi)發(fā)、研究和推廣工作。美國(guó)計(jì)劃到2001年達(dá)到每年安裝40萬(wàn)臺(tái)地源熱泵的目標(biāo),屆時(shí)將降低溫室氣體排放1百萬(wàn)噸,相當(dāng)于減少50萬(wàn)輛汽車的污染物排放或種植樹(shù)1百萬(wàn)英畝,年節(jié)約能源費(fèi)用達(dá)4.2億美元,此后,每年節(jié)約能源費(fèi)用再增加1.7億美元。
與美國(guó)的地源熱泵發(fā)展有所不同,中、北歐如瑞典、瑞士、奧地利、德國(guó)等國(guó)家主要利用淺層地?zé)豳Y源,地下土壤埋盤管(埋深<400米深)的地源熱泵,用于室內(nèi)地板輻射供暖及提供生活熱水。據(jù)1999年的統(tǒng)計(jì),為家用的供熱裝置中,地源熱泵所占比例,瑞士為96%,奧地利為38%,丹麥為27%。
美國(guó)特別看好中國(guó)市場(chǎng),美國(guó)能源部和中國(guó)科技部于1997年11月簽署了中美能源效率及可再生能源合作議定書(shū),其中主要內(nèi)容之一是“地源熱泵”,該項(xiàng)目擬在中國(guó)的北京、杭州和廣州3個(gè)城市各建一座采用地源熱泵供暖空調(diào)的商業(yè)建筑,以推廣運(yùn)用這種“綠色技術(shù)”,緩解中國(guó)對(duì)煤炭和石油的依賴程度,從而達(dá)到能源資源多元化的目的。目前,這3個(gè)地源熱泵示范工程正在落實(shí),有的已進(jìn)入實(shí)施階段。與此同時(shí),科技部委托的中國(guó)企業(yè)公司正醞釀將美國(guó)的地源熱泵技術(shù)及設(shè)備引進(jìn)中國(guó)市場(chǎng),這將促進(jìn)我國(guó)地源熱泵的市場(chǎng)化、產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展,并使我國(guó)地源熱泵的研究開(kāi)發(fā)盡快跟上國(guó)際潮流。
我國(guó)的地源熱泵事業(yè)近幾年已開(kāi)始起步,而且發(fā)展勢(shì)頭看好。天津大學(xué)、清華大學(xué)分別與有關(guān)企業(yè)結(jié)成產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合體開(kāi)發(fā)出中國(guó)品牌的地源熱泵系統(tǒng),已建成數(shù)個(gè)示范工程,越來(lái)越多的中國(guó)用戶開(kāi)始熟悉地源熱泵,并對(duì)其應(yīng)用產(chǎn)生了濃厚的興趣,可以預(yù)計(jì)中國(guó)的地源熱泵市場(chǎng)前景廣闊。之所以對(duì)中國(guó)的地源熱泵市場(chǎng)發(fā)展前景持樂(lè)觀態(tài)度,一方面是要節(jié)約常規(guī)能源、充分利用可再生能源的國(guó)內(nèi)外大趨勢(shì);另一方面,我國(guó)具有較好的熱泵科研與應(yīng)用的基礎(chǔ),早在50年代,天津大學(xué)熱能研究所呂燦仁教授就開(kāi)展了我國(guó)熱泵的最早研究,1965年研制成功國(guó)內(nèi)第一臺(tái)水冷式熱泵空調(diào)機(jī)。重慶建筑大學(xué)、天津商學(xué)院等單位對(duì)地下埋盤管的地源熱泵也進(jìn)行了多年的研究。在中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所等單位還多次召開(kāi)全國(guó)性的有關(guān)熱泵技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的專題研討會(huì)。我們有理由相信,在充分學(xué)習(xí)借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,在各級(jí)政府的有力支持下,中國(guó)的科技界與企業(yè)界攜手共進(jìn),依靠自己的力量完全有能力在不長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)開(kāi)拓出具有中國(guó)特色的地源熱泵產(chǎn)業(yè)。
地源熱泵特點(diǎn)
1、屬可再生能源利用技術(shù)
地源熱泵是利用了地球表面淺層地?zé)豳Y源(通常小于400米深)作為冷熱源,進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。地表淺層地?zé)豳Y源可以稱之為地能(Earth Energy),是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太陽(yáng)能、地?zé)崮芏N(yùn)藏的低溫位熱能。地表淺層是一個(gè)巨大的太陽(yáng)能集熱器,收集了47%的太陽(yáng)能量,比人類每年利用能量的500倍還多。它不受地域、資源等限制,真正是量大面廣、無(wú)處不在。這種儲(chǔ)存于地表淺層近乎無(wú)限的可再生能源,使得地能也成為清潔的可再生能源一種形式。
2、屬經(jīng)濟(jì)有效的節(jié)能技術(shù)
地能或地表淺層地?zé)豳Y源的溫度一年四季相對(duì)穩(wěn)定,冬季比環(huán)境空氣溫度高,夏季比環(huán)境空氣溫度低,是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源,這種溫度特性使得地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率要高40%,因此要節(jié)能和節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用40%左右。另外,地能溫度較恒定的特性,使得熱泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定,也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。
據(jù)美國(guó)環(huán)保署EPA估計(jì),設(shè)計(jì)安裝良好的地源熱泵,平均來(lái)說(shuō)可以節(jié)約用戶30~40%的供熱制冷空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用。
3、環(huán)境效益顯著
地源熱泵的污染物排放,與空氣源熱泵相比,相當(dāng)于減少40%以上,與電供暖相比,相當(dāng)于減少70%以上,如果結(jié)合其它節(jié)能措施節(jié)能減排會(huì)更明顯。雖然也采用制冷劑,但比常規(guī)空調(diào)裝置減少25%的充灌量;屬自含式系統(tǒng),即該裝置能在工廠車間內(nèi)事先整裝密封好,因此,制冷劑泄漏機(jī)率大為減少。該裝置的運(yùn)行沒(méi)有任何污染,可以建造在居民區(qū)內(nèi),沒(méi)有燃燒,沒(méi)有排煙,也沒(méi)有廢棄物,不需要堆放燃料廢物的場(chǎng)地,且不用遠(yuǎn)距離輸送熱量。
4、一機(jī)多用,應(yīng)用范圍廣
地源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào),還可供生活熱水,一機(jī)多用,一套系統(tǒng)可以替換原來(lái)的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng);可應(yīng)用于賓館、商場(chǎng)、辦公樓、學(xué)校等建筑,更適合于別墅住宅的采暖、空調(diào)。
此外,機(jī)組使用壽命長(zhǎng),均在15年以上;機(jī)組緊湊、節(jié)省空間;維護(hù)費(fèi)用低;自動(dòng)控制程度高,可無(wú)人值守。
當(dāng)然,象任何事物一樣,地源熱泵也不是十全十美的,如其應(yīng)用會(huì)受到不同地區(qū)、不同用戶及國(guó)家能源政策、燃料價(jià)格的影響;一次性投資及運(yùn)行費(fèi)用會(huì)隨著用戶的不同而有所不同;采用地下水的利用方式,會(huì)受到當(dāng)?shù)氐叵滤Y源的制約,實(shí)際上地源熱泵并不需要開(kāi)采地下水,所使用的地下水可全部回灌,不會(huì)對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生污染。
工作原理與分類
熱泵工作原理
作為自然界的現(xiàn)象,正如水由高處流向低處那樣,熱量也總是從高溫流向低溫。但人們可以創(chuàng)造機(jī)器,如同把水從低處提升到高處而采用水泵那樣,采用熱泵可以把熱量從低溫抽吸到高溫。所以熱泵實(shí)質(zhì)上是一種熱量提升裝置,它本身消耗一部分能量,把環(huán)境介質(zhì)中貯存的能量加以挖掘,提高溫位進(jìn)行利用,而整個(gè)熱泵裝置所消耗的功僅為供熱量的三分之一或更低,這也是熱泵的節(jié)能特點(diǎn)。
熱泵與制冷的原理和系統(tǒng)設(shè)備組成及功能是一樣的,對(duì)蒸氣壓縮式熱泵(制冷)系統(tǒng)主要由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器和節(jié)流閥組成:
壓縮機(jī)起著壓縮和輸送循環(huán)工質(zhì)從低溫低壓處到高溫高壓處的作用,是熱泵(制冷)系統(tǒng)的心臟;
蒸發(fā)器是輸出冷量的設(shè)備,它的作用是使經(jīng)節(jié)流閥流入的制冷劑液體蒸發(fā),以吸收被冷卻物體的熱量,達(dá)到制冷的目的;
冷凝器是輸出熱量的設(shè)備,從蒸發(fā)器中吸收的熱量連同壓縮機(jī)消耗功所轉(zhuǎn)化的熱量在冷凝器中被冷卻介質(zhì)帶走,達(dá)到制熱的目的;
膨脹閥或節(jié)流閥對(duì)循環(huán)工質(zhì)起到節(jié)流降壓作用,并調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸發(fā)器的循環(huán)工質(zhì)流量。
根據(jù)熱力學(xué)第二定律,壓縮機(jī)所消耗的功(電能)起到補(bǔ)償作用,使循環(huán)工質(zhì)不斷地從低溫環(huán)境中吸熱,并向高溫環(huán)境放熱,周而往復(fù)地進(jìn)行循環(huán)。
熱泵分類
熱泵是需要冷凝器的熱量,蒸發(fā)器則從環(huán)境中取熱,此時(shí)從環(huán)境取熱的對(duì)象稱為熱源;相反制冷是需要蒸發(fā)器的冷量,冷凝器則向環(huán)境排熱,此時(shí)向環(huán)境排熱的對(duì)象稱為冷源。
蒸發(fā)器冷凝器根據(jù)循環(huán)工質(zhì)與環(huán)境換熱介質(zhì)的不同,主要分為空氣換熱和水換熱兩種形式。這樣熱泵或制冷機(jī)根據(jù)與環(huán)境換熱介質(zhì)的不同,可分為水—水式,水—空氣式,空氣—水式,和空氣—空氣式共四類。
利用空氣作冷熱源的熱泵,稱之為空氣源熱泵。空氣源熱泵有著悠久的歷史,而且其安裝和使用都很方便,應(yīng)用較廣泛。但由于地區(qū)空氣溫度的差別,在我國(guó)典型應(yīng)用范圍是長(zhǎng)江以南地區(qū)。在華北地區(qū),冬季平均氣溫低于零攝氏度,空氣源熱泵不僅運(yùn)行條件惡劣,穩(wěn)定性差,而且因?yàn)榇嬖诮Y(jié)霜問(wèn)題,效率低下。
利用水作冷熱源的熱泵,稱之為水源熱泵。水是一種優(yōu)良的熱源,其熱容量大,傳熱性能好,一般水源熱泵的制冷供熱效率或能力高于空氣源熱泵,但由于受水源的限制,水源熱泵的應(yīng)用遠(yuǎn)不及空氣源熱泵。
地源熱泵工作原理及分類
地源熱泵則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”。
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)、水源熱泵機(jī)組和室內(nèi)采暖空調(diào)末端系統(tǒng)。其中水源熱泵機(jī)主要有兩種形式:水—水式或水—空氣式。三個(gè)系統(tǒng)之間靠水或空氣換熱介質(zhì)進(jìn)行熱量的傳遞,水源熱泵與地能之間換熱介質(zhì)為水,與建筑物采暖空調(diào)末端換熱介質(zhì)可以是水或空氣。
地源熱泵同空氣源熱泵相比,有許多優(yōu)點(diǎn):(1)全年溫度波動(dòng)小。冬季溫度比空氣溫度高,夏季比空氣溫度低,因此地源熱泵的制熱、制冷系數(shù)要高于空氣源熱泵,一般可高于40%,因此可節(jié)能和節(jié)省費(fèi)用40%左右。(2)冬季運(yùn)行不需要除霜,減少了結(jié)霜和除霜的損失。(3)地源有較好的蓄能作用。
地源分類
地源按照室外換熱方式不同可分為三類:1.土壤埋盤管系統(tǒng),2.地下水系統(tǒng),3.地表水系統(tǒng)。
根據(jù)循環(huán)水是否為密閉系統(tǒng),地源又可分為閉環(huán)和開(kāi)環(huán)系統(tǒng)。
閉環(huán)系統(tǒng)如埋盤管方式
(垂直埋管或
水平埋管),地表水安置換熱器方式。
開(kāi)環(huán)系統(tǒng)如抽取地下水或地表水方式。
此外,還有一種“直接膨脹式”,它不象上述系統(tǒng)那樣采用中間介質(zhì)水來(lái)傳遞熱量,而是直接將熱泵的一個(gè)換熱器(蒸發(fā)器)埋入地下進(jìn)行換熱。
地源熱泵應(yīng)用方式
地源熱泵的應(yīng)用方式從應(yīng)用的建筑物對(duì)象可分為家用和商用兩大類,從輸送冷熱量方式可分為集中系統(tǒng)、分散系統(tǒng)和混合系統(tǒng)。
家用系統(tǒng)
用戶使用自己的熱泵、地源和水路或風(fēng)管輸送系統(tǒng)進(jìn)行冷熱供應(yīng),多用于小型住宅,別墅等戶式空調(diào)。
集中系統(tǒng)
熱泵布置在機(jī)房?jī)?nèi),冷熱量集中通過(guò)風(fēng)道或水路分配系統(tǒng)送到各房間。
分散系統(tǒng)
用中央水泵,采用水環(huán)路方式將水送到各用戶作為冷熱源,用戶單獨(dú)使用自己的熱泵機(jī)組調(diào)節(jié)空氣。一般用于辦公樓、學(xué)校、商用建筑等,此系統(tǒng)可將用戶使用的冷熱量完全反應(yīng)在用電上,便于計(jì)量,適用于目前的獨(dú)立熱計(jì)量要求。
混合系統(tǒng)
將地源和冷卻塔或加熱鍋爐聯(lián)合使用作為冷熱源的系統(tǒng),混合系統(tǒng)與分散系統(tǒng)非常類似,只是冷熱源系統(tǒng)增加了冷卻塔或鍋爐。
南方地區(qū),冷負(fù)荷大,熱負(fù)荷低,夏季適合聯(lián)合使用地源和冷卻塔,冬季只使用地源。北方地區(qū),熱負(fù)荷大,冷負(fù)荷低,冬季適合聯(lián)合使用地源和鍋爐,夏季只使用地源。這樣可減少地源的容量和尺寸,節(jié)省投資。
分散系統(tǒng)或混合系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一種水環(huán)路熱泵空調(diào)系統(tǒng)形式。
水環(huán)路熱泵空調(diào)系統(tǒng)
水環(huán)路熱泵(Water-Loop Heat Pump,簡(jiǎn)稱WLHP)空調(diào)系統(tǒng),它由許多臺(tái)水源熱泵空調(diào)機(jī)(WSHP)組成。這些機(jī)組由一個(gè)閉式的循環(huán)水管路連在一起,該水管路既作空調(diào)工況下的冷源,又作供暖工況下熱泵熱源。水環(huán)路的冷熱源可以是地源,或鍋爐、冷卻塔聯(lián)合方式。
夏季運(yùn)行:全部或大多數(shù)機(jī)組為供冷,熱量水環(huán)路排至室外的冷源,如地源或冷卻塔。
春季/秋季運(yùn)行:對(duì)有內(nèi)區(qū)與周邊區(qū)的建筑物,會(huì)出現(xiàn)內(nèi)區(qū)需要供冷而周邊區(qū)需要供熱,內(nèi)區(qū)的熱量就可被周邊區(qū)所利用,即內(nèi)區(qū)空調(diào)的排熱與周邊區(qū)熱泵供熱所需熱量接近平衡時(shí),室外的冷熱源可以停運(yùn)。這種制冷供熱同時(shí)進(jìn)行,能量在建筑物內(nèi)部轉(zhuǎn)移,運(yùn)行費(fèi)用最少,節(jié)能效果明顯。
冬季運(yùn)行:全部或大多數(shù)機(jī)組為供熱,供熱源(地源或加熱源)把熱量補(bǔ)充到水環(huán)路。
水環(huán)路熱泵空調(diào)系統(tǒng)除具有顯著節(jié)能特點(diǎn)外,還具有以下特點(diǎn):
1、節(jié)省占地:不設(shè)大的冷凍機(jī)房,沒(méi)有冷卻塔系統(tǒng)。
2、能源費(fèi)用單獨(dú)計(jì)量:由各部門、住戶或單位獨(dú)立承擔(dān),能源費(fèi)用計(jì)量簡(jiǎn)單且公平,符合當(dāng)前的能源費(fèi)用獨(dú)立計(jì)量方法。
3、調(diào)節(jié)靈活:每臺(tái)熱泵空調(diào)機(jī)在任何時(shí)間可以選擇供冷或供熱。
4、靈活應(yīng)用:能靈活充份地滿足建筑物各個(gè)區(qū)的需要,并隨時(shí)可以更改用途。
常見(jiàn)問(wèn)題討論
1.為什么地源熱泵在美國(guó)、歐洲以及中國(guó),尤其是近些年來(lái)為越來(lái)越多的用戶所認(rèn)識(shí),市場(chǎng)日趨活躍呢?
一方面是由于全世界范圍內(nèi)比以往更加關(guān)注能源、環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題,對(duì)于中國(guó)由于以燃煤為主的能源結(jié)構(gòu)已經(jīng)造成了極為嚴(yán)重的大氣污染,因此,要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,必須盡可能多地利用清潔的可再生能源,必須加大節(jié)能的力度,而既能在冬季供暖、又能在夏季制冷空調(diào)的地源熱泵系統(tǒng)是很好的一個(gè)選擇;另一方面是地源熱泵系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多年的研究,在技術(shù)上已經(jīng)非常成熟,而且經(jīng)過(guò)多年的示范與實(shí)踐,確認(rèn)了地源熱泵系統(tǒng)的很多優(yōu)點(diǎn):節(jié)約能源、舒適、安全、性能穩(wěn)定、清潔、使用靈活等。
2.水環(huán)路熱泵(WLHP)系統(tǒng)與地源熱泵(GSHP)系統(tǒng)有什么異同?適用于什么場(chǎng)合?
兩者都可通過(guò)水源熱泵如水-空氣熱泵或水-水熱泵系統(tǒng)為建筑物提供熱量或冷量,區(qū)別是WLHP系統(tǒng)通常是指利用冷卻水塔和鍋爐保持全年冬夏兩季節(jié)的供水溫度穩(wěn)定的系統(tǒng),而GSHP系統(tǒng)則通常是指通過(guò)利用地下水、地下?lián)Q熱系統(tǒng)、地表水或者地下?lián)Q熱系統(tǒng)與冷卻塔、鍋爐相結(jié)合等形式維持供水溫度穩(wěn)定的系統(tǒng);此外,WLHP一般為分散式系統(tǒng),而GSHP既可為分散式系統(tǒng)也可為集中式系統(tǒng)。
對(duì)于WLHP系統(tǒng)適用于什么場(chǎng)合,有研究認(rèn)為,單純的供冷或單純的供熱選用水環(huán)路熱泵是不合理的;對(duì)同時(shí)具有制冷和制熱需要的空調(diào)建筑,當(dāng)其內(nèi)部余熱量較小或較大時(shí),使用WLHP系統(tǒng)節(jié)能效果不明顯,只有當(dāng)機(jī)組排出的熱量與部分水源熱泵機(jī)組吸收的熱量相近時(shí),才具有明顯的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。對(duì)于某一特定建筑,設(shè)計(jì)者需根據(jù)建筑物的冷熱負(fù)荷曲線、使用特點(diǎn)、功能,所處環(huán)境等諸多因素綜合評(píng)價(jià)使用WLHP系統(tǒng)是否節(jié)能、合適。一般地說(shuō),以下幾種情況可考慮使用WLHP:①有低品位穩(wěn)定可靠的廢熱可以利用;②建筑物內(nèi)同時(shí)有制冷和供熱的需要;制冷量不大,且又要求獨(dú)立計(jì)量電費(fèi),使用時(shí)間不一,個(gè)別房間或區(qū)域經(jīng)常需在夜間或節(jié)假日獨(dú)立使用的建筑。
地源熱泵系統(tǒng)的適用場(chǎng)合,對(duì)于分散式系統(tǒng),類似于上述水環(huán)路熱泵系統(tǒng)的情況;而對(duì)于集中式系統(tǒng),即集中為建筑物各房間提供冷水或熱水的情況,則適用范圍較廣,尤其適用于辦公樓、學(xué)校及別墅等。
3.對(duì)幾種地源熱泵系統(tǒng)在工程應(yīng)用中的評(píng)述
1)直接利用地下井水的地源熱泵系統(tǒng):其最大優(yōu)點(diǎn)是非常經(jīng)濟(jì),占地面積小,但要注意必須符合下列條件:水質(zhì)良好;水量豐富;符合標(biāo)準(zhǔn)。
2)地下埋管的地源熱泵系統(tǒng):對(duì)于垂直式埋管系統(tǒng),其優(yōu)點(diǎn)有:較小的土地占用,管路及水泵用電少,其缺點(diǎn)是鉆井費(fèi)用較高;對(duì)于水平式埋管系統(tǒng),其優(yōu)點(diǎn)有:安裝費(fèi)用比垂直式埋管系統(tǒng)低,應(yīng)用廣泛,使用者易于掌握,其缺點(diǎn)有:占地面積大,受地面溫度影響大,水泵耗電量大。
3)地表水式熱泵:其優(yōu)點(diǎn)有:在10米或更深的湖中,可提供10℃的直接制冷,比地下埋管系統(tǒng)投資要小,水泵能耗較低,高可靠性,低維修要求、低運(yùn)行費(fèi)用,在溫暖地區(qū),湖水可做熱源,其缺點(diǎn)有:在淺水湖中,盤管容易被破壞,由于水溫變化較大,會(huì)降低機(jī)組的效率。
4)鍋爐/冷卻塔與地下埋管相結(jié)合的混合型地源熱泵系統(tǒng):適用于空間小,不能單獨(dú)采用地下埋管換熱系統(tǒng)的建筑,冷卻塔和閉環(huán)式系統(tǒng)相結(jié)合制冷,節(jié)省成本;事實(shí)證明該系統(tǒng)是高效率、低費(fèi)用的。
4.地源熱泵的運(yùn)行費(fèi)用怎樣?經(jīng)濟(jì)性如何?
這是用戶最關(guān)心,也是大家最容易提出的一個(gè)問(wèn)題,然而,也是目前最難回答的一個(gè)問(wèn)題。因?yàn)橛绊懙卦礋岜檬褂媒?jīng)濟(jì)性的因素有很多,如電價(jià)、用戶或居民行為、氣候條件以及例如非正常的炎熱或寒冷季節(jié)等其它因素。尤其是在中國(guó)的應(yīng)用時(shí)間還不長(zhǎng),實(shí)際運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的總結(jié)工作還有待完成,目前,尚難于給出較準(zhǔn)確的答案。由于美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家在地源熱泵的工程應(yīng)用方面已至少有十余年的歷史,不妨先借鑒其經(jīng)驗(yàn)。據(jù)世界環(huán)境保護(hù)組織EPA的一份有關(guān)空調(diào)未來(lái)的報(bào)告所得出的結(jié)論:地源熱泵技術(shù)在為家庭居民帶來(lái)舒適、可靠和高效節(jié)能的同時(shí),將成為降低國(guó)家能源消耗和環(huán)境污染的一個(gè)主要力量。據(jù)EPA估計(jì),設(shè)計(jì)安裝良好的地源熱泵,平均來(lái)說(shuō),可以節(jié)約用戶30~40%的供熱制冷空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用。
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