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【摘 要】 随着我国经济的发展，人们的生活水平不断的提高，对于暖通工程的要求随之越来越高。地源热泵技术是一种新型的节能供暖方式，在国外已经得到了广泛的应用。本文将针对现代化的暖通工程中的要求，对地源热泵技术的工作原理和应用模式等进行系统的概述。
【关键词】 暖通工程；地源热泵；应用模式；
一、地源热泵概述
“地源热泵”是利用地球表面的浅层地能进行供热和制冷的新型能源利用技术，是热泵的一种，热泵是一种利用卡诺循环和逆卡诺循环原理转移冷量和热量的设备.地源热泵通常是指能够转移地表土壤中的热量或者冷量到所需要地方的热泵设备.通常，热泵机组都是用来为空调系统提供冷源或者热源的.地源热泵机组则利用了地下土壤巨大的蓄热蓄冷力，冬季地源把热量从地下土壤中转移到建筑物內，夏季再把地下的冷量转移到建筑物内，一个年度形成一个冷热循环。地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定，土壤与空气温差一般为17度，冬季土壤温度比环境空气温度高，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机组比传统空调系统运行效率要高40%～60%，因此，地源热泵机组要较传统空调系统节能和节省运行费用40％－50％左右。通常地源热泵消耗1KW的能量，用户可以得到5KW以上的热量或4KW以上冷量，所以我们将其称为节能型空调系统。地源热泵的污染物排放，与空气源热泵系统相比，减少40％以上；与电供暖系统相比，减少70％以上；真正的实现了节能减排，减少了环境污染。
另外，地源热泵机组可以一机多用，它可以用于供暖，制冷还可以提供生活热水，一套系统可以替换原来的空调机组加热水锅炉设备两套装置或系统。地源热泵机组的运行维护费用低，它的运行部件要比常规水空调系统少，因而减少系统的维护；另外，地源热泵系统通常安装在室内，不暴露在风雨中，也可避免遭到损坏，系统更加可靠，可延长使用寿命。地源热泵的地下埋管选用聚乙烯和聚丙烯塑料管，它的使用寿命可达50年。要比普通空调高35年使用寿命。它比传统热泵空调系统节省空间，没有冷却塔、锅炉房等设备，省去了锅炉房，冷却塔占用的宝贵面积，产生附加经济效益，改善了建筑物外部环境形象。地源热泵系统的能量来源于地球表面土壤的自然资源。它不向外界排放任何废气、废水、废渣、是一种理想的“绿色空调”。被认为是目前可使用的对环境最友好和最有效的供热、供冷系统。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、学校、宿舍、医院、饭店、商场、别墅、住宅等领域。
二、地源热泵的工作原理
如下图所示：
1、制冷模式
在制冷状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，使其进行汽-液转化的循环。通过蒸发器内冷媒的蒸发将由风机盘管循环所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环同时再通过冷凝器内冷媒的冷凝，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地水、地下水或土壤里。在室内热量不断转移至地下的过程中，通过风机盘管，以13℃以下的冷风的形式为房间供冷。
2、制热模式
在供暖状态下，压缩机对冷媒做功，并通过换向阀将冷媒流动方向换向。由地下的水路循环吸收地表水、地下水或土壤里的热量，通过冷凝器内冷媒的蒸发，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蒸发器内冷媒的冷凝，由风机盘管循环将冷媒所携带的热量吸收。在地下的热量不断转移至室内的过程中，35℃以上热风的形式向室内供暖。
三、地源热泵技术在暖通工程中的应用模式
夏季运行制备生活热水时，需打开夏季阀门，关闭冬季阀门，利用热泵机组的冷凝热预加热生活用水，再通过电加热器达到所需温度。冬季运行时，需打开冬季阀门，关闭夏季阀门，使用系统循环水加热制备生活用水。在不需要供暖时，系统可专门用来制备生活用水。
1、地源热泵＋冰蓄冷模式
夏季运行，机组在晚上不需要供冷时，可以启动蓄冰系统，将冷量储存在蓄冰槽中，白天通过融冰来承担部分冷负荷，从而降低了主机的负荷。夜间机组运行能享受到低谷电价的优惠政策，从而降低了运行成本，也减少了地下换热的负担，相应的地下换热器工程量减少，从而也降低了系统的初投资。同时，它通过制冷提供了附加产品——热水，它可以免费为我们提供生活热水，达到节能的目的。
2、地源热泵＋太阳能
冬季运行时，太阳能集热器可以作为地源热泵系统的辅助热源，减小地下换热器的负担，提高制热运行效率。在不需要供暖或热负荷减小时，太阳能集热器也可用来制备生活用水。夏季运行时，使用单一地源热泵系统供冷，通过打开夏季阀门，关闭冬季阀门实现，此时太阳能集热器可以用来制备生活热水。在过渡季节，热泵系统停止使用，太阳能集热器全部用来制备生活热水。
3、江水源热泵
四、地源热泵的优势分析
1、高效节能
与锅炉（电、燃料）供热系统相比，土--气/水型地源热泵系统的转换效率最高可达4.7。而锅炉供热只能将90%以上的电能或70～90%的燃料内能转换为热量供用户使用，因此它要比电锅炉加热节省2/3以上的电能，比燃料锅炉节省1/2以上的能量，运行费用为各种采暖设备的30-70%。由于土壤的温度全年稳定在10℃—20℃之间，其制冷、制热系数可达3.5—4.7，与传统的空气源热泵（家用窗式和分体式空调、中央式风冷热泵）相比，要高出40%以上，其运行费用仅为普通中央空调的50—60%。夏季高温差的散热和冬季低温差的取热，使得土--气型地源热泵系统换热效率很高。因此在产生同样热量或冷量时，只需小功率的压缩机就可实现，从而达到节能的目的，其耗电量仅为普通中央空调与锅炉系统的40%—60%。
2、节省建筑空间控制设备简单
土--气/水型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。在各分散安装单元（居室、会所、办公室）可根据用户要求设不同的体积很小的终端控制器，实现从最简单（起停、供暖、制冷三档）到复杂的可编程智能控制方式。
3、系统可靠性强
每台机组可独立供冷或供热，个别机组故障不影响整个系统的运行。机组的运行工况稳定，几乎不受环境温度变化的影响，即使在寒冷的冬季制热量也不会衰减，更无结霜除霜之虑。
结语
地源热泵技术是一种新型的暖通技术，尤其是在北京奥运会之后的时间中，不仅在技术上，而且在应用效应方面都取得了长足的进展。现阶段的地源热泵技术是我国的绿色能源技术的重要组成部分，随着现在能源的短缺以及绿色能源开发的要求不断的提高。地源热泵技术必将会受到更加广泛的应用。
参考文献
[1] 姚兵，推进我国建筑节能事业向前发展[J]，施工技术，1997，（12）
[2] 江新建，上海市建委领导指出：加大建筑节能立法切实推进建筑节能工作[J]，建设科技，2002，（04）
[3] 建筑节能概述[J]，建筑节能，2006，（05）
[4] 石久胜，王丽颖，大力推进建筑节能事业的发展[J]，中外建筑，1999，（04）
[5] 邹学栋，在全省建筑节能工作座谈会上的讲话[J]，福建建设科技，2002，（01）
[6] 戴雪峰，建筑节能亟待推进[J]，小城镇建设，2004，（12）
[7] 张旭，建筑节能发展缓慢的原因及其对策[J]，徐州建筑职业技术学院学报，2005，（01）
[8] 邰雪玲，建筑节能设计的探讨[J]，黑龙江电力，2005，（02）
【关键词】 暖通工程；地源热泵；应用模式；
一、地源热泵概述
“地源热泵”是利用地球表面的浅层地能进行供热和制冷的新型能源利用技术，是热泵的一种，热泵是一种利用卡诺循环和逆卡诺循环原理转移冷量和热量的设备.地源热泵通常是指能够转移地表土壤中的热量或者冷量到所需要地方的热泵设备.通常，热泵机组都是用来为空调系统提供冷源或者热源的.地源热泵机组则利用了地下土壤巨大的蓄热蓄冷力，冬季地源把热量从地下土壤中转移到建筑物內，夏季再把地下的冷量转移到建筑物内，一个年度形成一个冷热循环。地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定，土壤与空气温差一般为17度，冬季土壤温度比环境空气温度高，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机组比传统空调系统运行效率要高40%～60%，因此，地源热泵机组要较传统空调系统节能和节省运行费用40％－50％左右。通常地源热泵消耗1KW的能量，用户可以得到5KW以上的热量或4KW以上冷量，所以我们将其称为节能型空调系统。地源热泵的污染物排放，与空气源热泵系统相比，减少40％以上；与电供暖系统相比，减少70％以上；真正的实现了节能减排，减少了环境污染。
另外，地源热泵机组可以一机多用，它可以用于供暖，制冷还可以提供生活热水，一套系统可以替换原来的空调机组加热水锅炉设备两套装置或系统。地源热泵机组的运行维护费用低，它的运行部件要比常规水空调系统少，因而减少系统的维护；另外，地源热泵系统通常安装在室内，不暴露在风雨中，也可避免遭到损坏，系统更加可靠，可延长使用寿命。地源热泵的地下埋管选用聚乙烯和聚丙烯塑料管，它的使用寿命可达50年。要比普通空调高35年使用寿命。它比传统热泵空调系统节省空间，没有冷却塔、锅炉房等设备，省去了锅炉房，冷却塔占用的宝贵面积，产生附加经济效益，改善了建筑物外部环境形象。地源热泵系统的能量来源于地球表面土壤的自然资源。它不向外界排放任何废气、废水、废渣、是一种理想的“绿色空调”。被认为是目前可使用的对环境最友好和最有效的供热、供冷系统。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、学校、宿舍、医院、饭店、商场、别墅、住宅等领域。
二、地源热泵的工作原理
如下图所示：
1、制冷模式
在制冷状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，使其进行汽-液转化的循环。通过蒸发器内冷媒的蒸发将由风机盘管循环所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环同时再通过冷凝器内冷媒的冷凝，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地水、地下水或土壤里。在室内热量不断转移至地下的过程中，通过风机盘管，以13℃以下的冷风的形式为房间供冷。
2、制热模式
在供暖状态下，压缩机对冷媒做功，并通过换向阀将冷媒流动方向换向。由地下的水路循环吸收地表水、地下水或土壤里的热量，通过冷凝器内冷媒的蒸发，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蒸发器内冷媒的冷凝，由风机盘管循环将冷媒所携带的热量吸收。在地下的热量不断转移至室内的过程中，35℃以上热风的形式向室内供暖。
三、地源热泵技术在暖通工程中的应用模式
夏季运行制备生活热水时，需打开夏季阀门，关闭冬季阀门，利用热泵机组的冷凝热预加热生活用水，再通过电加热器达到所需温度。冬季运行时，需打开冬季阀门，关闭夏季阀门，使用系统循环水加热制备生活用水。在不需要供暖时，系统可专门用来制备生活用水。
1、地源热泵＋冰蓄冷模式
夏季运行，机组在晚上不需要供冷时，可以启动蓄冰系统，将冷量储存在蓄冰槽中，白天通过融冰来承担部分冷负荷，从而降低了主机的负荷。夜间机组运行能享受到低谷电价的优惠政策，从而降低了运行成本，也减少了地下换热的负担，相应的地下换热器工程量减少，从而也降低了系统的初投资。同时，它通过制冷提供了附加产品——热水，它可以免费为我们提供生活热水，达到节能的目的。
2、地源热泵＋太阳能
冬季运行时，太阳能集热器可以作为地源热泵系统的辅助热源，减小地下换热器的负担，提高制热运行效率。在不需要供暖或热负荷减小时，太阳能集热器也可用来制备生活用水。夏季运行时，使用单一地源热泵系统供冷，通过打开夏季阀门，关闭冬季阀门实现，此时太阳能集热器可以用来制备生活热水。在过渡季节，热泵系统停止使用，太阳能集热器全部用来制备生活热水。
3、江水源热泵
四、地源热泵的优势分析
1、高效节能
与锅炉（电、燃料）供热系统相比，土--气/水型地源热泵系统的转换效率最高可达4.7。而锅炉供热只能将90%以上的电能或70～90%的燃料内能转换为热量供用户使用，因此它要比电锅炉加热节省2/3以上的电能，比燃料锅炉节省1/2以上的能量，运行费用为各种采暖设备的30-70%。由于土壤的温度全年稳定在10℃—20℃之间，其制冷、制热系数可达3.5—4.7，与传统的空气源热泵（家用窗式和分体式空调、中央式风冷热泵）相比，要高出40%以上，其运行费用仅为普通中央空调的50—60%。夏季高温差的散热和冬季低温差的取热，使得土--气型地源热泵系统换热效率很高。因此在产生同样热量或冷量时，只需小功率的压缩机就可实现，从而达到节能的目的，其耗电量仅为普通中央空调与锅炉系统的40%—60%。
2、节省建筑空间控制设备简单
土--气/水型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。在各分散安装单元（居室、会所、办公室）可根据用户要求设不同的体积很小的终端控制器，实现从最简单（起停、供暖、制冷三档）到复杂的可编程智能控制方式。
3、系统可靠性强
每台机组可独立供冷或供热，个别机组故障不影响整个系统的运行。机组的运行工况稳定，几乎不受环境温度变化的影响，即使在寒冷的冬季制热量也不会衰减，更无结霜除霜之虑。
结语
地源热泵技术是一种新型的暖通技术，尤其是在北京奥运会之后的时间中，不仅在技术上，而且在应用效应方面都取得了长足的进展。现阶段的地源热泵技术是我国的绿色能源技术的重要组成部分，随着现在能源的短缺以及绿色能源开发的要求不断的提高。地源热泵技术必将会受到更加广泛的应用。
参考文献
[1] 姚兵，推进我国建筑节能事业向前发展[J]，施工技术，1997，（12）
[2] 江新建，上海市建委领导指出：加大建筑节能立法切实推进建筑节能工作[J]，建设科技，2002，（04）
[3] 建筑节能概述[J]，建筑节能，2006，（05）
[4] 石久胜，王丽颖，大力推进建筑节能事业的发展[J]，中外建筑，1999，（04）
[5] 邹学栋，在全省建筑节能工作座谈会上的讲话[J]，福建建设科技，2002，（01）
[6] 戴雪峰，建筑节能亟待推进[J]，小城镇建设，2004，（12）
[7] 张旭，建筑节能发展缓慢的原因及其对策[J]，徐州建筑职业技术学院学报，2005，（01）
[8] 邰雪玲，建筑节能设计的探讨[J]，黑龙江电力，2005，（02）