析地源熱泵技術(shù)與環(huán)保節(jié)能
論文關(guān)鍵詞:熱泵 地源熱泵 地?zé)帷】照{(diào)
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論文摘要:介紹了地源熱泵的工作原理，并通過(guò)比較地源熱泵與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，說(shuō)明了地源熱泵在運(yùn)行費(fèi)用方面具有較大優(yōu)勢(shì)。雖然地源熱泵的應(yīng)用受到一些制約因素的影響，但作為一項(xiàng)節(jié)能新技術(shù)，地源熱泵必將擁有廣闊的應(yīng)用前景。
1、熱泵及其節(jié)能環(huán)保原理
熱泵是能有效節(jié)省能源、減少大氣污染及co:排放的供熱和空調(diào)新技術(shù)。熱泵通過(guò)做功使熱量從溫度低的介質(zhì)流向溫度高的介質(zhì)。空調(diào)系統(tǒng)一般應(yīng)滿足冬季的供熱和夏季制冷兩種相反的要求，傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)通常需分別設(shè)置冷源(制冷機(jī))和熱源(鍋爐)。如果讓傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)在冬季以熱泵的模式運(yùn)行，則可以省去鍋爐和鍋爐房，不但節(jié)省了初期投資，而且全年僅采用電力這種清潔能源，還能大大減輕供暖造成的大氣污染問(wèn)題。熱泵可以通過(guò)直接燃燒燃料(石油、天然氣)產(chǎn)生熱量，并通過(guò)若干個(gè)傳熱環(huán)節(jié)最終為設(shè)備和建筑供熱。在鍋爐和供熱管線沒(méi)有熱損失的理想情況下，一次能源利用率最高可達(dá)l00%。但是，燃燒燃料通常會(huì)產(chǎn)生1500~1800℃的高溫，是高品位的熱能，而建筑供熱最終需要的是20~25℃的低品位的熱能，這就是說(shuō)直接燃燒燃料為建筑供熱意味著大量可用能的損失。如果先利用燃燒燃料產(chǎn)生的高溫?zé)崮馨l(fā)電，然后利用電能驅(qū)動(dòng)熱泵從周圍環(huán)境中吸收低品位的熱能，適當(dāng)提高溫度再向設(shè)備和建筑供熱，就可以充分利用燃料中的高品位能量，大大降低用于供熱的一次能源消耗。所以采用燃料發(fā)電再用熱泵供熱的方式，一次能源利用率可以達(dá)到200%以上。熱泵利用的低溫?zé)嵩赐ǔ？梢詠?lái)自環(huán)境(大氣、地表水和大地)或各種廢熱。應(yīng)該指出，由熱泵從這些熱源吸收的熱量屬于可再生的能源。
2、地源熱泵供熱技術(shù)特點(diǎn)
地源熱泵系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的供熱和制冷，還可供生活熱水，一機(jī)多用。一套系統(tǒng)可以代替原來(lái)的鍋爐加制冷機(jī)的兩套裝置或系統(tǒng)。系統(tǒng)緊湊，省去了鍋爐房和冷卻塔，節(jié)省建筑空間，也有利于建筑的美觀。地源熱泵系統(tǒng)的另一個(gè)顯著的特點(diǎn)是提高了一次能源的利用率，因此具有高效節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率要高40%~60%。另外，地源溫度較恒定，使得熱泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定，整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用也較鍋爐一制冷機(jī)系統(tǒng)大大減少，保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。
3、地源熱泵的一些不足之處及部分解決方法
地源熱泵系統(tǒng)在運(yùn)行費(fèi)用方面有明顯優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也有一些不利因素，這些因素制約了地源熱泵的快速普及。其中最主要的制約因素是初投資較大，地源熱泵的初投資不僅包括傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)所需的地面上管路和設(shè)備的投資，還包括埋地盤管投資、埋地盤管敷設(shè)投資以及購(gòu)買敷設(shè)盤管所需土地的使用權(quán)或所有權(quán)的投資。初投資成為影響地源熱泵在發(fā)展中國(guó)家推廣的重要因素之一。另一個(gè)制約地源熱泵普及的重要因素是技術(shù)不是十分完善。比如，由于各地的地質(zhì)結(jié)構(gòu)相差很大，造成埋地盤管與土壤間的換熱系數(shù)也相差很大。這在設(shè)計(jì)埋地盤管長(zhǎng)度時(shí)將產(chǎn)生問(wèn)題:若埋地盤管設(shè)計(jì)過(guò)長(zhǎng)，將會(huì)造成大量初投資浪費(fèi);若設(shè)計(jì)過(guò)短，不但滿足不了設(shè)計(jì)工況要求，還可能造成設(shè)備損壞。除此之外，還有管路防凍液的選取，變工況運(yùn)行等問(wèn)題需解決。不過(guò)，地源熱泵不足之處目前已得到部分解決。如混合型地源熱泵系統(tǒng)即較好地解決了初投資高和埋地盤管長(zhǎng)度設(shè)計(jì)困難等問(wèn)題。由于在許多大型地源熱泵的應(yīng)用中，制冷所需的埋地盤管長(zhǎng)度要遠(yuǎn)大于加熱所需的盤管長(zhǎng)度。在這種情況下，為降低初投資可用冷卻塔代替一部分埋地盤管，即混合型地源熱泵系統(tǒng)，冷卻塔只在冷負(fù)荷大于埋地盤管所能提供的冷負(fù)荷時(shí)才投人運(yùn)行，其作用與埋地盤管類似，只不過(guò)冷卻塔是將室內(nèi)的熱量排到大氣中去，而埋地盤管是排到大地中去。
4、地源熱泵的前景展望
傳統(tǒng)空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用遠(yuǎn)高于地源熱泵系統(tǒng)，而電加熱器則效率低且取暖面積十分有限。當(dāng)前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速增長(zhǎng)，社會(huì)購(gòu)買力大大增強(qiáng)，地源熱泵的高初投資對(duì)其應(yīng)用的影響將越來(lái)越小。隨著科技的發(fā)展，地源熱泵的技術(shù)將更加成熟而其使用成本將下降。因此，如果能采取恰當(dāng)?shù)臓I(yíng)銷策略，地源熱泵必將擁有廣闊的市場(chǎng)前景。
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