地源热泵在某别墅应用浅析

地源热泵在某别墅应用浅析 简介论述地源热泵在住宅中应用的特点以及地源热泵在推广应用 中的相关问题。 关键字地源热泵，户式中央空调，应用160; Abstract This paper discusses the characteristics and ground source heat pump ground source heat pumps in residential applications in the promotion and application-related issues. Keywords ground source heat pumps, residential central air conditioning, application. 中图分类号TH3文献标识码A文章编号 据不完全统计，我国家用中央空调市场容量从1999年的2 3亿， 增长到2003年30亿，预计到2005年国内市场总需将达到200亿。由此 所带来的能源和环境问题将愈显突出，而家庭空调需求的能源形势的多样 性也将是必然趋势。近年来地源热泵空调系统以其节省能源、运行可靠、 满足多工况要求等优点得到迅速发展，特别适合公寓楼及别墅建筑。 1地源热泵在户式中央空调中的应用 目前我国户均住宅面积已达到70m2,城镇人均住宅建筑面积从1997 年的17. 6 m2,提高到2003年的23. 67 m2。住宅正在从满足生存需要向 舒适性转变。随着人们住房条件的改善和生活质量的提高，逐渐形成一种 空调新潮流即户式中央空调。在一些发达国家，户式中央空调早已成为一 种家庭消费品。在美国、欧洲等家庭中，85以上的家庭在选购空调时会 首选户式中央空调，在日本也超过50。在我国，户式中央空调正在以其 巨大的潜力和应用优势取得突破性发展，并将成为我国21世纪空调产业 发展方向之一。地源热泵技术是一项值得大面积推广的建筑供能技术。 抽取地下水水源热泵，但由于技术限制，全部回灌不易做到，监督 实施也比较困难，而且容易造成地下水污染。在国外目前大面积推广使用 的是埋管式地源热泵技术，是充分利用浅层地热的最佳技术途径。 目前埋管式地源热泵在欧美国家已得到普遍应用，已被充分证明是成 熟可行的技术，在我国，建设部和一些省市的建筑节能政策中明确提出要 推广使用地源热泵。欧美普遍使用的是在别墅中，在冬天取暖、夏天空调 的地区。 1. 1系统管理方便 用户可根据自己的愿望灵活控制室温和风机转速。这种方式特别适合 于不同职业和不同生活要求的独立式住宅建筑，比如别墅、洋房。地源热 泵全部能源由电提供，无任何污染，空调排热全部进人地下用于冬季供暖, 不再对小环境造成热污染，不悬挂室外机。由于地源是全封闭式系统，因 此既不消耗任何地下水源，又不会对其造成污染。除此之外，地源热泵系 统便于进行热计量，物业公司根据用户的耗电量就可向用户收费，是解决 当前采暖、空调收费难的一项重要举措。 1.2节能环保，初投资小 国内地源热泵产品在供热时C0P值可达约3.0,从这一点上看，地源 热泵可以被称作教高效节能的供冷供热设备。在运行费用上地源热泵也比 其他制冷、制热方式要低。地源热泵的冷热源为廉价浅层和深层的大地能 量，包括土壤、地下水、地表水等天然能源作为冬季热源和夏季冷源，其 提供的能量占热泵的50-75,只要消耗少量的电能将其转换，其成本就大 大降低，因而运行费用低是地源热泵的一个显著特点。以下以加热41868U 热量所需的费用为依据，将热泵与煤、燃气、油等多种方式采暖做一个综 合比较。 现在国内主要热泵生产厂家的热泵机组价格大致在0. 9-1. 0元/W之 间，而同样具备一机两用的嗅化车坐直姗机的价格在1. 41. 5元/W之间， 而且地源热泵机组无需设置冷却塔及烟气排放系统，省去了高成本的自来 水，避免向大气排放烟尘及有害气体，因此地源热泵环保洁净，可称为低 成本的绿色空调产品。 1.3占地小，便于计量 热泵机组体积较小，并可灵活安装在任何地方。随着户式燃气壁挂炉 在全国的推广，户式地源热泵机组也得到了应用，同分户采暖一样，户式 地源热泵机组可自行控制，由于其主要能耗是“电”，电费按每户电表计 量，水费按每户水表计量，计算简单、公平，为物业管理带来方便。 1.4运行稳定、维护方便，自动化程度高 地源热泵机组的冷热源为地表浅层土壤。利用它们所吸收的太阳能和 地热能而形成的低位能。浅层和深层的大地能量，包括土壤、地下水、地 表水都是可再生资源，而且十分稳定，很容易获得而加以利用。浅层和深 层的土壤温度一年四季相对稳定，使得热泵机组运行更可靠、更稳定，保 证系统的高效性和经济性。由于系统简单，机组部件较少，因此自动控制 程度高，运行简单、稳定，并且维护费用低，使用寿命可达20年，地埋 管的寿命可达50年。 2地源热泵在住宅应用中应考虑的问题 2. 1地源及水质问题 就地源热泵系统不同于水源热泵系统，地源热泵系统对水源的要求不 高，只要有宽敞的空地即可，也不影响绿化项目。在地源系统中经常采用 的水处理技术有①水系统补偿器；②净水过滤器；③电子水处理仪；④ 板式换热器。 2. 2水量的计算 地源热泵的水量的计算是根据项目的总体制冷的负荷，计算出多少口 井能满足制冷要求，然后根据地埋管里的循环水量，即能估算出地源侧的 循环水量。空调侧的循环水量则是根据中央空调末端制冷的要求，换算出 循环水量。 2. 3节水节电 地源热泵空调系统的打井及系统运行费的最大开支，为合理有效利用 资源，减少浪费和节约电费，在系统设计中应采用节水和节电技术①变 频调速器。 2.4其他 要考虑水源热泵在我国不同地区的适用性，这涉及到当地水文地质 条件，包括水温、水量、水质等，还包括在不同气候带、不同地区和不同 建筑类型的条件下，水源热泵的投资经济性比较问题，对现有水源的探测 开采技术的提高和成本的降低等问题。 要进行地表蓄水体的传热过程分析、地下水的传热流动过程分析， 对于抽水井及灌水井的运行调度、深井回灌式地源热泵机组可提供的最大 出力，冬季和夏季冷热不平衡时的对策等问题作出具有理论依据的科学分 析。 考虑取水构筑物对于邻近建筑的影响，涉及地面沉降问题，单井对 建筑基础的影响等。 考虑水源热泵的回灌问题。回灌能力受当地水文地质条件、回灌工 艺的限制。需要解决深井回灌式水源热泵系统的钻井、回灌、保养、长期 运行等方面的问题。 考虑温差与流量的合理利用问题。 寒冷地区应用水源热泵系统的冬季冻结问题。需要通过适当的机组 工况选择和相应的机组连接方式以及相关的冻结保护措施避免这一问题 的发生。 水源热泵技术的研究包括取水方式的选择及耐腐蚀设备的选择、开 发等。 3地源热泵在应用中出现的问题 从地源热泵的运行过程来看，夏季制冷工况较为良好，而在冬季供 热时却普遍存在大流量小温差，一方面是由于冬季地下水温偏低引起的； 另一方面说明机组的性能还有待提高。为了推广地源热泵的应用，本着节 能的原则，地源热泵应尽可能使用大温差、小流量技术，并尽量提高冬季 的出水温度。 热泵机组的中央空调系统末