地源热泵技术论文(2)
中途分类号：TE44 文献标识码：A文章编号：
1、地源热泵系统及特点
地源热泵是通过提取岩土体、地下水或地表水的能量，利用温差进行冷热交换来实现供暖或制冷的技术。这一技术诞生于1912年的瑞士，50年代在欧洲发展成熟，70年代第一次能源危机以后，受到世界能源、环保组织和欧美发达国家的推崇，进而被市场广泛接受。我国1997年与美国政府签订热泵技术系统引进协议，鼓励国内发展该技术。
我国浅层地能资源潜力巨大，仅百米内的土壤每年可采集的低温能量约为1.5×1012kW，而百米内地下水的每年可采集的低温能量约为2.2×108kW，分别相当于目前我国发电装机容量4亿kW的3750倍和一半。
运用地源热泵供暖的突出优点在于：
①节能减排。地源热泵的能源利用率为传统采暖方式的3-4倍，没有燃烧，从而避免了烟尘及有害物质的排放。据测算，应用地源热泵采暖每1000万平方米，一个采暖期可少燃烧35万吨标准煤，减排烟气47亿立方米，减排颗粒物1.5万吨、氮氧化物0.9万吨、二氧化硫0.84万吨、二氧化碳91万吨。
②用途广泛。“一机三用”，冬季供暖，夏季设备反向换热运转，还可制冷，同时提供生活用水。机组安装空间小，自动化程度高，操作维护简单。适用于民居、办公楼、医院、商场、工矿企业等多类场所。
地源热泵业已是一种非常成熟的技术，系统运行稳定可靠、经济高效。而且对于居民来说，地源热供热价格相对较低。当然，地源热泵的初期投资大，对土壤环境可能造成影响，但总的来说还是利大于弊。
2、地源热泵系统样式及应用
根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地下水源型热泵系统、土壤源型热泵系统和地表水(江河水、湖水，海水、再生水)源热泵系统。
①地下水源型热泵系统。抽取地下水，经过换热，再把水回灌到原来的水层中。这种系统的热效率最高，但关键是需要足量的地下水，并严格保证用水的回灌和不受污染，否则可能带来生态灾害。
②土壤源型热泵系统。以岩土体为冷热源，换热器是埋于地下密闭的U型管，与大地进行冷热交换。这种系统适应性广，生态安全无虞，但工程投入较前者要高。
③污水源型热泵系统。以地表污水、中水等水体为热源进行冷热交换。由于城市污水与其他地表水相比，具有冬季高，夏季低的特点，又处于地表，热效率和设备安装均优于前两类。有污水源的地方就可以使用，一些排水量较大的浴池用这种技术做主要热源，辅以电加热，或可以彻底解决小锅炉污染的问题。
由此可以看出，地源热泵系统形式的多样性，使之在我国不同地区的应用有着广泛的适应性。
在地源热泵的应用上，沈阳市走在了全国前列。该市自1997年起，经过先期试验示范，取得了良好效果。2009年供暖期开始时，沈阳市已有4549.39万平方米建筑面积的取暖能够应用上节能环保的地源热泵技术，这其中包括居民住房，也有公共设施以及办公用房。燃煤已不再是沈阳供暖的唯一能源，全市采用地源热泵供暖的面积，已经占该市供暖总建筑面积的1/4以上。地源热泵技术在沈阳推广非常迅速，仅2009年1～10月，沈阳市已经实现新增地源热泵技术应用项目121项、1090.90万平方米，其中独立式水源热泵应用面积771.89万平方米。据沈阳市2006年9月出台《全面推广热泵系统建设和应用工作的实施意见》，该市计划到2010年地源热泵采暖面积达到6500万平方米，占全市当期供热面积的1/3。
与使用燃煤锅炉等常规供暖方式相比，地源热泵供暖具有清洁、高效、节能等诸多优势。以一个采暖期每平方米燃煤供暖面积需要消耗煤35公斤计算，目前沈阳全市4500多万平方米的地源热泵供暖面积可节约煤150多万吨，减排二氧化碳390多万吨，减排二氧化硫3.6万吨。
根据现有实际工程测算，地下水式地源热泵，系统初投资为300～400元/平方米;土壤地源热泵系统，初投资约为350～450元/平方米。总体地说，初投资比之目前常规燃煤锅炉房供暖系统，高出1～3倍。但这种比较均未计算传统供热输送基础设施投资，也未量化计算地源热泵系统除供暖，还能制冷，提供新风、热水带来的成本节约。据初步计算，使用地源热泵技术，投资增量回收期约为4～10年。
3、地源热泵系统室内末端供暖形式
我国冬季室内供暖形式主要有以下几类(以热水为主)：
①传统散热器采暖。采暖系统供、回水温度通常为95/70℃。目前大多数公共建筑的采暖系统仍在沿用。
②分户热计量、散热器采暖。采暖系统供、回水温度一般为80/60℃。目前大多数居住建筑使用这种采暖系统。
③低温热水地板辐射供暖。供暖系统供、回水温度一般为50/40℃。一些高档住宅、游泳池周边使用这种供暖系统。
④风机盘管热风供暖。供暖系统供、回水温度为45/40℃或60/50℃。通常是结合夏季供冷使用，夏季效果尚可，冬季热舒适性则较差一些。大多数公共建筑、宾馆及一些别墅经常使用这种供暖系统。
目前我国大多数空调设备厂家生产的热泵机组，冬季提供的出、回水温度为45/40℃，个别设备厂家生产的高温型热泵机组，出水温度能达到70℃。热泵机组出水温度较低这一特点，使之与以散热器为主的采暖系统相结合较为困难，而与低温热水地板辐射供暖、风机盘管热风供暖结合则相得益彰。据笔者了解，目前我国大多数热泵供暖都是与后二者相结合的。
以下结合设计实例谈一下洛阳的热泵供暖应用。
由恒大地产开发的洛阳恒大绿洲首期工程，建筑面积50万平米。由于该项目紧邻污水处理厂，且附近没有市政热力管网。因此，小区供暖设计采用了污水源热泵系统。冬季热泵机组提供的出、回水温度为45/40℃，并配备热回收机组24h提供生活热水。结合热泵机组的特点，该小区多层别墅、会所、运动中心采用风机盘管热风供暖系统，小高层住宅、运动中心游泳池周边则采用了低温热水地板辐射供暖系统。后由于某些原因，市热力公司在洛阳东区设了供热中心，开发商改变了供暖方案。该热泵项目最终未能实施，不能不说有一些遗憾。虽然如此，洛阳近年来也陆续增加了洛阳正骨医院、电业局家属楼、财经局住宅楼、汤泉国际公馆、中俄心血管医院等诸多地源热泵项目。经实际调查，洛阳地下水资源丰富，且地下水水温稳定，具有推广地源热泵的先天条件，大力推广地源热泵，将使洛阳在建设资源节约型和环境友好型社会工作中取得突破。洛阳市政府业已将发展地源热泵等清洁能源项目列为今后的重点扶持对象。
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