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地源熱泵系統(tǒng)用于中央空調(diào)的優(yōu)勢及節(jié)能環(huán)保性分析

發(fā)布時間：

2017-06-02 12:00

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隨著空調(diào)工業(yè)的發(fā)展，先進的中央空調(diào)系統(tǒng)不斷出現(xiàn)，地源熱泵中央空調(diào)在現(xiàn)代建筑中扮演起越來越重要的角色。人們對地源熱泵空調(diào)的要求也不斷提高，節(jié)能、環(huán)保、靈活成為今后共同追求的目標。本文介紹了地源熱泵系統(tǒng)構成與原理，并在投資回報、運行性能、設備管理、使用期限等方面與其他中央空調(diào)形式進行對比分析，充分論述了地源熱泵工程應用在節(jié)能、環(huán)保上的綜合優(yōu)勢。

近年來，隨著國際經(jīng)濟技術合作的不斷深入，地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)已進入我國，通過在工程中的成功運用得到了空調(diào)界人士的認可和推崇，成為我國中央空調(diào)冷熱源發(fā)展的新趨勢，充分體現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、靈活、舒適的新概念。美國環(huán)境保護局已經(jīng)宣布，地源熱泵系統(tǒng)是目前可使用的對環(huán)境最友好和最有效的供熱、供冷系統(tǒng)。我國將加快建設以低碳為特征的建筑體系，因而地源熱泵工程將會發(fā)揮更大的作用。

1、地源熱泵系統(tǒng)組成及運行原理

1.1、地源熱泵系統(tǒng)組成

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)由以后部分組成：地下?lián)Q熱器、地源熱泵機組、循環(huán)水泵、水管環(huán)路、水系統(tǒng)控制箱、空調(diào)末端設備和室內(nèi)溫控器等。熱泵機房內(nèi)裝有地源熱泵機組、水泵、定壓補水裝置及加藥設備等。空調(diào)末端則由新風機組、風機盤管、送回風口及安全控制器等所組成。

1.2、地源熱泵運行原理

在冬季，地埋管地源熱泵系統(tǒng)通過埋在地下的由封閉管道構成的地下?lián)Q熱器，從大地收集自然界的低溫熱量，而后由環(huán)路中的循環(huán)水把熱量帶入地源熱泵機組提升水溫，通過末端設備將熱量送入室內(nèi)。在夏季，地源熱泵系統(tǒng)將室內(nèi)熱量排入環(huán)路并為大地所吸收，房屋得到冷量。

2、地源熱泵特點

（1）地源熱泵系統(tǒng)能充分利用蘊藏于土壤和江河湖泊及海水、污水中的低位熱能，循環(huán)再生，實現(xiàn)對建筑物的供暖和供冷。

（2）地源熱泵比風冷熱泵節(jié)能40%，比電采暖節(jié)能70%。比燃氣鍋爐效率提高48%。系統(tǒng)配置較好的熱泵機組的制冷系數(shù)（COP）可達到5.0以上，即輸入1千瓦電能，有5千瓦冷量輸出，運行費用較低。

（3）地源熱泵系統(tǒng)運動部件要比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)少，因而減少了維護量。機組一般均采用標準部件，便于維修。需要經(jīng)常清理末端設備的空氣過濾網(wǎng)和凝結水盤。

（4）地源熱泵系統(tǒng)在運行中無需燃燒燃料，因此不會產(chǎn)生有毒氣體和污染物，也不會發(fā)生爆炸。地源熱泵系統(tǒng)在冬季供暖時，不需要鍋爐，無燃燒產(chǎn)物排放，可大幅度降低溫室氣體的排放。據(jù)美國地熱協(xié)會提供的報告，僅美國肯塔基州路易斯維爾市總建筑面積15.8萬平方米的高特.豪斯飯店地源熱泵系統(tǒng)，每年可減排CO2849噸；SO219.97噸；NOX14.98噸；微塵2.49噸。2010年世界“達沃斯論壇主會場————新建9.8萬m2的天津梅江會展中心”地源熱泵工程的污染物排放，比常規(guī)空調(diào)供熱減少了70%。

（5）該系統(tǒng)可廣泛應用于辦公樓、賓館、學校、公寓、醫(yī)院、飯店、商場、別墅等場所。在處理好冬夏熱量平衡問題的基礎上，即使是嚴寒地區(qū)或熱帶地區(qū)也可應用。

3、地源熱泵用于中央空調(diào)的綜合優(yōu)勢

3.1、一機多用

地源熱泵可完全代替冷水機組+鍋爐兩種設備，解決了供暖、制冷設備分設給用戶帶來的不便，同時其熱回收功能可高效提供大量高品質(zhì)的生活熱水。

3.2、節(jié)省空間，穩(wěn)定運行工況

地源熱泵系統(tǒng)因為沒有常規(guī)冷水機組配套的冷卻塔，沒有鍋爐房和其他室外地面設備，因而無需寶貴的地面面積，可產(chǎn)生附加經(jīng)濟效益，并改善環(huán)境外部形象。地埋管置于室外地下，既美觀，又不占用室內(nèi)空間。室內(nèi)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)相同。此外，機組的運行工況穩(wěn)定，幾乎不受環(huán)境溫度變化的影響，即使在寒冷的冬季制熱量也不會衰減，更無風冷熱泵冬季運行的結霜除霜之慮。也無燃煤、燃油鍋爐儲煤、儲油等既不衛(wèi)生又不安全的問題。

3.3、使用壽命長

一般來說，常規(guī)空調(diào)設計壽命10-15年，燃氣鍋爐為8-10年；而設計、施工合理的地源熱泵系統(tǒng)運行工況穩(wěn)定，其地下?lián)Q熱器壽命可達50年以上。

3.4、控制簡單

根據(jù)用戶要求，可降低控制成本。有利于可采用全系統(tǒng)可編程智能化遠程中央計算機控制，具有隨人流變化而自動調(diào)整地源熱泵供冷或供暖處理，實現(xiàn)節(jié)能最大化，運行費用最小化。還可設置顯示和打印設備，可存儲、分析各種采暖、制冷、維修等經(jīng)濟及技術數(shù)據(jù)，促進系統(tǒng)運行最優(yōu)化。

3.5、低維護費

地源熱泵系統(tǒng)，操控人員專業(yè)門檻低。地源熱泵系統(tǒng)不設冷卻塔、屋頂風機，壓縮機工作穩(wěn)定，較少出現(xiàn)傳統(tǒng)設備中制冷劑壓力過高或過低的現(xiàn)象，維護費用大大低于傳統(tǒng)空調(diào)；一套設備可實現(xiàn)供冷、制熱和生活熱水三種功能，因而減少了對多種供冷、供暖設備的維護量。

4、地源熱泵與其他空調(diào)方案性能比較

現(xiàn)將地埋管地源熱泵與VRF空調(diào)系統(tǒng)、冷水機組+燃油鍋爐以及溴化鋰冷熱水機組中央空調(diào)形式進行分析比較如下：

4.1、初投資與運行費用比較

（1）初投資

地源熱泵：初投資略高；

VRF空調(diào)系統(tǒng)（變制冷劑流量多聯(lián)分體式空調(diào)系統(tǒng)）：初投資高；

冷水機組+燃油鍋爐：初投資相對較少；

溴化鋰冷熱水機組：初投資頗高。

（2）運行費用

地源熱泵：可比一般暖通空調(diào)節(jié)約40%-60%。

以天津為例：市政熱網(wǎng)冬季采暖費為市民25元/m2，工商用戶36元/m2（2011年價格）。夏季空調(diào)費約為50元/m2。全年費用為市民75元/m2(工商戶為86元/m2)。而地源熱泵冬季供暖費13元/m2，夏季空調(diào)費12元/m2,全年費用為25元