地源熱泵的科技論文
地源熱泵是一項新興的節能環保、可再生能源利用技術，這是小編為大家整理的，僅供參考!
篇一
地源熱泵空調系統研究
【摘要】 地源熱泵是一項新興的節能環保、可再生能源利用技術，在建築供熱空調中採用地源熱泵技術可以有效地提高一次能源利用率，減少二氧化碳合其他大氣汙染物的排放。本文就地源熱泵空調系統進行系統研究。
【關鍵詞】 地源熱泵;節能;環境
1、前言
地源熱泵式一種利用淺層合深層的大地能量，包括土壤、地下水、地表水等天然能源作為冬季熱源合夏季冷源，然後再由熱泵機組向建築物供冷供熱的系統，是一種利用可再生能源的既可供暖又可製冷的新型中央空調系統。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源，實現由低溫位熱能向高溫位熱能轉移。
2、地源熱泵應用概況
地源熱泵***GSHPS***是一個廣義的術語，它包括了使用土壤、地下水和地表水作為熱源和熱匯的系統，即地下耦合熱泵系統***GCHPS***，也叫地下熱交換器地源熱泵系統;地下水熱泵系統***GWHPS***;地表水熱泵系統***SWHPS***。
2.1 國外發展情況：地源熱泵系統由於採用的是可再生的地熱能，因此被稱之為：一項以節能和環保為特徵的21世紀的技術。這項起始於1912年的技術，美國從1946年開始對GSHP系統進行了十二個主要專案的研究，如地下盤管的結構形式、結構引數、管材對熱泵效能的影響等。並在俄勒岡州的波特蘭市中心區安裝了美國第一臺地源熱泵系統。
特別是近十年來地源熱泵在歐美工業發達國家取得了迅速的發展，已成為一項成熟的應用技術。到2000年底，美國有超過40萬臺地源熱泵系統在家庭、學校和商業建築中使用，每年約提供8000～11000Gwh的終端能量。
地源熱源在工程上的應用主要為地下耦合熱泵系統***GCHPS***和地下水熱泵系統***GWHPS***、地表水熱泵系統***SWHPS***。
2.2 國內發展應用情況
2.2.1能源消費現狀：到2040年，我國一次能源的總消費量將達38.6億噸標準煤，是現在能源消費量的3倍。而到本世紀末，國內每年最多可供應的一次能源生產量為32億噸標準煤。因此，我國今後較長期的能源消費年均增長率應控制在2.5%左右，直到2040年能源消費實現零增長目標。
我國已探明的能源總體儲量，煤炭儲量約佔世界儲量的11%，原油佔2.4%，天然氣僅佔1.2%，我國人口約佔世界人口的20%，人均能源佔有量不到世界平均水平的一半。我國是煤炭大國，但世界七大煤炭大國中其餘六國的儲量比都在200年以上，只有我國的儲量不足百年。石油的儲量比為四十年，並且中國石油、天然氣的平均丰度值也僅為世界平均水平的57%和45%。
面對如此嚴峻的能源形勢，國家總的能源政策還是節能和新能源開發、再生能源利用並重，因此，地源熱泵技術的推廣應用在我國具有極大的現實意義和廣闊的發展前景。
2.2.2地源熱泵應用情況：地源熱泵空調系統的設計，主要包括兩大部分：一是建築物內的水環路空調系統的設計;二是地源熱泵空調系統的地下部分的設計，即地下耦合熱泵系統的地下熱交換器、地表水熱泵系統的地表水熱交換器、地下水熱泵系統的水井系統的設計。
地下耦合熱泵系統最早應用在***10月投入執行的上海閔行開發區辦公樓***4305m2，冷負荷4532KW，熱負荷231KW***，其技術和裝置均由美國提供，使用情況良好。135個深35米的垂直豎管井，埋管為聚丁烯管。國內的大專院校均進行了相關的垂直或水平埋地管的試驗研究和小型的工程應用，並建立了地埋管的傳熱模型。各地的地質條件不同，土壤的溫度和熱物性引數都不一樣，因此，地下耦合熱泵的應用還有待進一步的實驗驗證和實驗資料的積累。
地表水熱泵系統：地表水溫度受氣候的影響較大，與空氣源熱泵類似，武漢東湖等淺水性湖泊夏季水溫高於溼球溫度，無利用價值，冬季水溫略高於氣溫，可用作熱源水。實測資料表明寧波奉化江水7M深31.2℃，珠江底層31.8℃，江水熱汙染很厲害，利用價值不大。可利用長江水作為地表水熱泵系統的熱源，但冬季江水水位很低，從取水的經濟性及防洪角度考慮，實際利用還是極難的。
地下水熱泵系統：綜合上述情況可以看到，目前在我國來說，技術上比較成熟、利用可行性較大、實施的工程專案較多的還是地下水熱泵系統。目前國內生產水源熱泵機組的廠家也已達到二、三十家。因為國內還沒有頒佈水源熱泵機組的生產技術標準，國內廠家生產的產品質量差別較大，從有些廠家的產品樣本來看，技術引數不完整、不準確。因為很多生產廠家沒有實測手段，採用水源熱泵機組所需要的很多資料不能提供，甚至不排除某些技術力量差的廠家根本就沒有弄清楚水源熱泵機組和常規冷水機組的技術差異，直接就拿常規冷水機組來作為水源熱泵機組推銷到市場。目前就筆者所接觸到的廠家來看，只有一家國外公司能夠提供專用電腦軟體選型資料，可以根據設計工況選擇合理和可信的機組配置和各種效能資料。
3、需要注意的問題
地源熱泵從開始研究到應用的過程中，雖然它是一種環保、節能、先進的空調方式，但仍然存在一些需要注意的問題：
3.1水資源利用的問題：水資源的利用應建立在合理的基礎之上。對於地下水的使用問題，國家已經有相關的法律、法規、標準出臺，應嚴格執行《中華人民共和國水法》和《城市地下水開發利用保護管理規定》等法規，確保水資源不受汙染，不對地質造成災害。
3.2採取可靠的回灌手段：大量的開採地下水而不採取可靠回灌手段的話，後果將不堪設想。應加強對井水抽取後進行回灌，還要對水井進行維護，增加水井的使用壽命。回灌水還不應汙染地下水源。
3.3設計過程中要注意水文地質問題：利用地下水源時，要了解地源熱泵系統設計的基礎資料。要在當地完成對工程所在地的井深、水溫、水量、水質等原始資料的採集，並保證這些資料的有效性和正確性，對這些資料進行分析研究。這是一項很重要的工作，可是經常在工程實踐中被忽視，從而造成了系統的失敗。在某工業城專案中，可行性報告中列出的單井每小時出水量實際上是單井每天出水量，這使得工程最後不得不採用其他的方式進行補救。
3.4水質處理問題：如果水質不適合直接用於地源熱泵機組，則需要採取相應的水處理措施。比如用過濾器、水處理儀、沉澱池等裝置處理後再用於地源熱泵機組。一般情況下地下水不能直接用於供暖，因為地下水一般含有一定數量的碳酸鹽、硫酸鹽、腐蝕性氣體及泥沙等物質。可以經過板式換熱器間接利用地下水，從而延長機組使用壽命，減少維修費用。
3.5地下換熱器的設計：地下換熱器的設計要注意對建築負荷、回填材料、土壤地層特性等進行精確的勘測和分析。
3.6合理地配置整個系統：地源熱泵雖然是綠色的空調方式，但是如果沒有一套合理的系統，它的節能和環保優勢就根本無法發揮出來。
4、結束語
地源熱泵作為一種環保節能的空調方式，應該得到研究工作者對其進行更為深入的研究，探索其關鍵性技術。目前在國內地源熱泵機組的設計、安裝、執行、維護等各個方面還沒有成型的行業標準和規範，其推廣應用還有待時日。作為一門新技術，它為我國的可持續發展帶來了契機，在不遠的將來，隨著國富民強，經濟實力的提高和生活水平的進步，研究和技術人員的努力，它在中國一定有廣闊的市場前景。
參考文獻
[1]徐偉等譯，地源熱泵工程技術指南[M] .北京：中國建築工業出版社，2001
[2]刁乃仁，方肇洪.地源熱泵-建築節能新技術[J] .建築熱能通風空調，2004
***作者單位：1.西門子***中國***有限公司瀋陽分公司;
篇二
地源熱泵技術淺談
摘要：在當前房產市場可持續性發展的口號影響下，研究有效利用綠色能源、節能減排的節能型建築成為各房產公司關注的重點。本文以綠色能源利用的先行者朗詩地產為範本，從地源熱泵的工作原理入手，從技術、成本及維護等各個角度展開比較，探討了目前市場關注度高的可持續效能源地源熱泵在專案中的應用可行性。
關鍵詞：住宅;地源熱泵; 節能減排
Abstract: Under the influence of the slogan of sustainable development in the current housing market, it has become the focus of real estate companies to study the energy saving buildings including effective utilization of green energy and emission reduction. Taking the Lashi Real Estate Company, the pioneer of utilizing green energy, as the example, proceeding with the working principle of ground source heat pump, the paper makes a comparison from the technology, costs and maintenance, and explores the application feasibility of the sustainable energy ground source heat pump with high attention from the market in projects.
Key words: residence; ground source heat pump; energy conservation and emission reduction
中圖分類號：F287.8文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104***2012
近日，參觀了倡導科技住宅的朗詩地產在杭州的第三個樓盤田園綠郡，與以往的朗詩樓盤一樣，此樓盤也是以節能低碳的“恆溫、恆溼、恆氧”的三恆為主要賣點，進入樣板房，雖然室內沒有傳統的空調系統在運作，但是明顯比室外感覺涼爽舒適，客廳內有個溫溼度計顯示：溫度25°溼度51°;其次由於運用了良好的保溫隔音系統，室外嘈雜的施工噪音在室內變得微乎其微。
通過專業人員的講解，瞭解到朗詩地產使用的主要科技系統如下：
地源熱泵技術系統：
用垂直鑽孔把管路埋設到地下60-100米左右深度，通過管路中的水迴圈，從淺層常溫的土壤中獲取或者散發能量，供室內的採暖或者製冷，能量通過一套低耗機組傳輸，以保證室內常年在人體舒適的溫度和溼度;
頂棚輻射系統：
在混凝土樓板層中直接敷設盤管，通過管中的供回水溫差，對室內的溫度溼度進行智慧化的調控;水管均勻分佈，覆蓋到每個房間，沒有明顯的吹風感也沒有噪聲;
置換新風系統：
在臥室客廳的地面設定新風口送風，廚房衛生間的上空排風，室外的新鮮空氣經過粉塵過濾、溫度溼度處理後進入房間，使室內始終能呼吸到新鮮的空氣;
嚴密的保溫隔熱圍護系統：
減少能量損失，有效的保證溫度均衡……
在能源日益趨緊的當今社會，節能型建築是房產企業發展的總趨勢，順應了國家“二一五”計劃口號：低碳節能減排。所以利用地溫這種清潔能源，無排放、無汙染、高效率、可再生的地源熱泵也顯出了其獨有的優越性，是現今能源方面研究的主題。
地源熱泵的工作原理如下：地源熱泵是一種利用淺層地熱資源***也稱地能，包括地下水、土壤或地表水等***的既可供熱又可製冷的高效節能空調裝置。通過輸入少量的高品位能源***如電能***，實現由低溫位熱能向高溫位熱能轉移。地能分別在冬季作為熱泵供熱的熱源和夏季製冷的冷源，即在冬季，把地能中的熱量取出來，提高溫度後，供給室內採暖;夏季，把室內的熱量取出來，釋放到地能中去。通常地源熱泵消耗1kWh的能量，使用者可以得到4kWh以上的熱量或冷量。
下面，就廬山國際的公寓式酒店為例，簡要闡明地源熱泵的優缺點以及其在該專案中運用的可行性及經濟性。
廬山國際公寓式酒店地上32層，地上建築面積6.1萬方，地下車庫2層，地下面積1.1萬方，外立面按照公建立面設計。如採用地源熱泵做為該樓的主要能量來源，優勢如下：
1、由於採用的是國家倡導的低碳節能措施，相應能享受到國家的優惠政策，有17-33%的國家補貼;
2、環境效益明顯：無排放無汙染，能源清潔可以再生，能保證良好的空氣環境;
3、高效節能，執行費用低：與普通鍋爐***電、燃料***供熱系統比，能節省三分之二以上的電能或者是二分之一以上的燃料;而且其製冷制熱的效率比傳統的空氣源熱泵要高40%左右;
4、地上部分的機組投入省，是傳統中央空調機組的50-60%的投入，因為它不消耗水也不汙染水，不需要鍋爐，不需要冷卻塔，也不需要燃料堆場等。
5、從建築外立面設計角度上看，減少了大量空調室外機的因素，能做出統一大氣的立面形象;
6、倡導科技住宅，增加樓盤的附加值，有利於提升樓盤的品質及品牌形象，利於銷售;
7、維護費用低，使用壽命長。
相比較而言，採用地源熱泵技術的不利部分如下：
1、前期的經濟投資在地下部分比較高：由於此專案建築面積大，所需要的採暖面積也相應大，地下部分的打井埋管所需要的費用比較高：按照公寓式酒店的建築面積6萬方來計算，管道需要約20萬米，以100元/米的埋管費用***按照岩石層120元/米、土壤層80元/米平均，埋管深度在80米左右***，光在地下部分的一次性投入約要2000萬左右;
2、由於採用的是垂直式埋管的方式，管道的施工與建築基礎施工需協調同時進行，施工難度很大，不容易進行施工管理;
3、需要輔助部分的投入：要想達到室內良好的溫溼度均衡效果，不能長時間的開門開窗通風***這一點在人們的傳統思維中或許覺得不能接受***，還必須有良好的新風系統的輔助，還要有很好的圍護結構的設定，比如外牆內牆隔熱保溫層、隔熱門窗系統、屋頂系統等;這部分的投資比傳統的住宅都會有相應增加。
綜合以上各個方面的利弊因素，毋庸置疑的是地源熱泵在使用中是優質的能源，是發展趨勢，作為我們開發商而言主要會關注投資成本方面的因素，但是綜合測算其前期的鉅額投入及每年執行成本，每年節省的費用使投資成本能在10年內收回，從長遠來看應該是利遠大於弊，因而廬山國際公寓式酒店採用地源熱泵的形式來採暖製冷會是一項有效有利的做法，值得投資。