摘要:创建和谐绿色住宅环境是我国当前建筑节能减排增效的一项重要工作。由于地源热泵系统具有经济、节能、环保等诸多方面的优势,弥补了我国传统的供暖空调方式存在的问题,符合我国环境保护和能源节约的政策,地源热泵在我国住宅中的应用具有良好的市场前景。经济发达了,人们生活水平提高了,冬冷夏热地区既要采暖又要空调,所以供热空调产品市场潜力巨大。
关键词:地源热泵住宅应用
中图分类号:TB65文献标识码:A文章编号:1672-3791(2011)09(c)-0077-01
建筑物在采暖、空调、生活热水方面的能量需求越来越大,成为一般民用建筑物用能的主要部分。地源热泵就是一种在技术上和经济上都具有较大优势的解决供热和空调的替代方式。在我国在发达城市,夏季空调、冬季采暖与供热所消耗的能量已占建筑物总能耗的40%～50%。建筑物污染控制和节能是国民经济发展的一个重大问题。生态环境的恶化,资源的衰竭,迫使人们找寻一种绿色节能的空调供热方式。地源热泵在环境保护和能源节约方面的显著效果而被业界看好,作为一种有益于环境保护和可持续发展的冷热源形式,引起了国内建设机构设计单位、房地产商以及公众的广泛兴趣,以求高效制冷或供暖。地源热泵已成功利用地下水、江河湖水、水库水、海水、城市中水、工业尾水、坑道水等各类水资源以及土壤源作为水源热泵的冷热源。运用地源热泵技术,建造恒温恒氧节能环保住宅,是现代化住宅发展的良好趋势。下面就谈谈自己的肤浅看法。
1地源热泵技术
地源热泵是把地面做低温热源的热泵,即从地面土壤中吸热来取暖的循环设备。利用地球表面浅层水源(如地下水、河流和湖泊)和土壤源中吸收的太阳能和地热能,采用热泵原理,既可供热又可制冷的高效节能空调设备。地源热泵可以通过输入少量的高品位能源(如电能),实现由低温位热能向高温位热能的转移。地能在冬季作为热泵供热的热源和夏季制冷的冷源。冬季,把地能中的热量取出来,供给室内采暖,此时地能为“热源”;夏季,则把室内的热量取出来,释放到地下水、土壤或地表水中,此时地能为“冷源”。并且常年能保证地下温度的均衡。一般情况下,地源热泵消耗1kWh的能量,用户可以得到4kWh以上的热量或冷量,它还可以供应生活用水[1]。
1.1 地源热泵发展历史
地热源热泵的概念最先于1912年由瑞士人Zoelly提出。美国在1946年建成第一个地源热泵系统。1998年美国商用建筑的地源热泵空调系统已经占到空调保有量的19％以上,其中在新建筑里面占30％,并以每年10％的速度递长。德国、法国以及北欧的一些国家应用较多,利用浅层地热资源来供热或取暖。我国地源热泵事业近几年已经开始起步,发展势头良好。住宅建筑已经应用地源热泵系统,收到了良好的节能效果[2]。
1.2 地源热泵技术的工作原理
地源热泵是一种利用地下浅层地热资源既能供热又能制冷的高效节能环保型空调系统。地源热泵供暖空调系统主要分三部分:室外地能换热系统、水源热泵机组和室内采暖空调末端系统。水源热泵机有两种主要形式:水—水式或水—空气式。地源热泵机组是以水为介质来提取或释放能量实现制热和制冷的一个或一组循环系统,水温度要在7℃～30℃之间,是利用太阳能储存于地下水或土壤中的热能及其散热能力来供热、制冷。水源水可以是各种工业用废水、生活用水等,简单易行的方式是打井,利用水泵提取地下水作为循环介质及冷热源。
1.3 地源热泵系统多样化
地源热泵系统主要包括三种:埋管式(地下耦合)热泵系统,主要以利用土壤为冷热源的土壤源热泵;地下水热泵系统,以利用地下水为冷热源;地表水热泵系统。地源热泵系统的三种不同的系统均有很多应用。
2地源热泵在住宅中的应用
在住宅项目开发过程中,运用地源热泵空调、热泵热水空调分户计量、负压式新风、聚氨酯发泡外墙保温、外遮阳纸能耗复合窗、人车分流阳光车库、智能家居等多项绿色低碳技术,建成了特有的地源热泵住宅六大科技系统。使用寿命20年以上,是分体式或窗式空调器的2～4倍。全电脑控制,性能稳定,可以电话遥控,可以进行温湿度控制和新风配送。广泛应用于宾馆、办公楼、学校、商场、别墅区、住宅小区的集中供热制冷以及其他商业和工业建筑空调。
2.1 运用地源热泵系统节能减排效果明显
地源热泵系统是一套非常高效且节能的空调系统。以能源利用总能效进行折算一次能源分析,地下水热泵系统供热总能量最高约为116%,土壤源热泵系统供热总能效约为100%,燃煤集中锅炉供热总能效约为56%左右,燃气集中锅炉供热总能效约为65%左右,热电厂供热总能效约为71%。一般空调对着空气换热称为风冷热泵,缺点在于天气炎热或者寒冷最需要冷量或热量时效率反而下降。地温一年四季基本恒定在17℃左右,略高于该地区平均温度1℃～2℃,使得热泵无论在制冷或制热工况中均处于高效率点。冬季运行时,COP约为4.3,即投入1kW电能,可得到4kW的热能,夏季运行时,可得到5kW的冷量,能源利用效率为电采暖方式的4～5倍;并且热交换器不需要除霜,明显地减少了结霜和除霜的用电能耗。比常规空气源空调节能50%左右。土壤有较好的蓄热性能,冬季通过热泵将大地浅层的低位热能提高对建筑供暖,同时蓄存冷量,以备夏用,保证大地热量的平衡。地源热泵系统没有氮氧化物、二氧化硫和烟尘的排放,真正做到了无污染。能够提高能源高效率的使用和减少资源的浪费,加强生态,环境领域的科技进步和创新,发展循环经济[3]。
2.2 安装成本低,运行费用少
地源热泵系统的静态投资增量回收期仅为4～10年,且维护成本非常低,无需专人看管,节省了占地空间和人力资源。冬季运行费用低于20元/m2,夏季低于15元/m2。地源热泵系统不仅能供暖、制冷而且可以提供生活热水,具有多重功能,主机使用寿命一般在20年左右。热泵机组长期在良好的低温井水(16℃)下进行热交换工作,可大大延长机组寿命。地源热泵系统安全无燃烧设备,不存在爆炸、失火和中毒的隐患。避免了排烟污染,供冷时省了冷却塔,避免了噪音及霉菌污染。减少了冷却塔、锅炉及与之配套的煤棚和渣场的占地面积,节省了土地资源。产生大量的附加经济效益,有效地改善了建筑物的外部形象。
2.3 住宅的节能保温系统
设计绿色节能住宅建筑,外墙保温系统一般包括三类:外墙外保温系统、外墙内保温系统和外墙夹心保温系统。采用现场喷涂聚氨酯硬发泡保温技术,对屋面、外墙实施外保温。地源热泵技术借助了地下的能量。地源热泵系统使用电力,没有任何污染,可以建造在居民区内,没有燃烧,没有排烟,也没有废弃物,不需要堆放燃料废物的场地,且不用远距离输送热量。不需使用冷却塔,没有外挂机,不向周围环境排热,没有热岛效应,没有噪音;安装雨水回收利用系统,将雨水回收作为景观用水的补充水源,既美化环境,又节约了能源。
总之,随着经济的发展和人们生活水平的提高,公共建筑和住宅的供暖和空调已经成为普遍的要求。地源热泵技术具有显而易见的好处,其理念非常容易为大众所理解和认同。很多房地产项目将应用地源热泵作为卖点进行宣传,使更多的人知道和了解了地源热泵。地源热泵机组供冷暖所产生的冷气和暖气比常规空调的要更柔和,不易感冒。实现了“以人为本”的全新家居生活体验,深受人们喜爱
参考文献
[1]夏崇清.地源热泵在美国的挑战与机遇[J].中国建设信息供热制冷,2009(10):48～49.
[2]Kelly Green,夏崇清,田玮.大规模应用地源热泵[J].中国建设信息供热制冷,2008(2):30～32.
[3]陈有川.浅议地源热泵在住宅中的应用[J].建筑时报,2010(7):1～2.
