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地源熱泵發展歷史及前景
發布時間:2022-02-15 16:02:12

在中國傳統的空調系統概念中,在過去相當長的時期,南方以水冷機組解決夏季制冷問題,中、北方以燃煤鍋爐解決冬季取暖問題。20世紀80年代以后,出現了溴化鋰機組、風冷機組,90年代以后,從原有的煤、石油取暖過渡到以天然氣及電等清潔能源。但是,替代能源雖然可以部分解決大氣污染的問題,可是天然氣和石油等都屬于不可再生的能源,且采暖造價及運行費用皆較高,因此必須尋找可以再生的能源,從而提出了地源熱泵空調新技術。

在國外,地源熱泵真正意義的商業應用也只有近十幾年的歷史,但發展相當迅速。如美國,截止1985年全國共有14000臺地源熱泵,而1997年就安裝了45000臺,而且每年以10%的速度穩步增長。1998年美國商業建筑中地源熱泵系統已占空調總保有量的19%,其中新建筑中占30%。

與美國有所不同,中、北歐如瑞典、瑞士、奧地利、德國等國家主要利用淺層地熱資源,地下土壤埋盤管(埋深小于400m深)的地源熱泵,用于室內地板輻射供暖及提供生活熱水。據1999年的統計,在家用的供熱裝置中,地源熱泵所占比例,瑞士為96%,奧地利為38%,丹麥為27%。

安全省地方面

熱泵系統在冬季供熱時省去了鍋爐房系統,沒有燃燒過程,無燃燒設備,避免了有害煙塵和有害物質的排放,從而不存在爆炸、燃燒的隱患。熱泵機組運行安全、可靠、穩定,幾乎不受天氣及環境溫度變化的影響,符合環保理念。

與燃氣和燃油鍋爐系統相比,省去了儲油設備和燃氣管道的敷設,若是燃煤鍋爐系統則可以省去鍋爐房及與之配套的煤場和渣場,而夏季制冷時則可以省去冷卻塔所占面積,大大減少了機房的占地面積,節約了土地資源,產生附加經濟效益,并改善了建筑物的外部形象,提高了建筑物的使用率。

高效節能方面

地溫一年四季基本穩定,使得熱泵無論在制冷或制熱工況中均處于高效率。冬季,投入1kw電能,可以得到4kw左右的熱能;夏季,投入1kw的電能,可以得到5kw以上的冷量。系統的高效率,壓縮機的低能耗,使運行費用大幅減少,只有傳統方式的2/3。

熱泵系統之所以節能,很重要的一點就是換熱器位置的設置,傳統的空調系統中,不管是水冷或風冷,其換熱器對建筑立面造型均起一定的破壞作用。水冷換熱器須配置冷卻塔,且必須置于大氣中,風冷機組也一樣,都要暴露于建筑物之上的大氣之中,這難免要對建筑立面造型造成不好的影響。風冷換熱器和水冷換熱器的換熱環境均為大氣,和大氣換熱不可避免地受到環境條件變化的影響。在夏季,當室外溫度達到40 ℃時,由于換熱效率的降低,主機的制冷量將下降20 %~40 %;在冬季,當室外溫度下降到- 10 ℃時,供熱量將下降到15 %~30 % ,而且要反復地沖霜來保證機組的正常運行。而對于地源熱泵機組來講,換熱過程是和大地來完成的,換熱對象是1.5 m以下的地層,其初始溫度大約等于年平均氣溫,一般在14~16 ℃左右,基本不受外界環境的影響。

 

境保護方面

眾所周知,普通空調對環境的影響是不言而喻的,它不僅對大氣臭氧層造成嚴重破壞。夏季,風冷機組將廢熱排入大氣,使室外溫度升高,還將水蒸氣帶入大氣中;冬季,風冷機組吸收大氣環境中的熱量,導致惡劣的大氣環境更加惡劣。因此,要保證空調運行對環境不產生任何影響,必須要改變換熱對象,即不與大氣換熱,而變成與大地換熱。在換熱過程中,地下換熱器在夏季將多余的熱量排到大地中,在冬季又將熱量取回,以達到冬夏取散熱量平衡,達到制冷和供暖的目的。


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