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地源熱泵技術應當因地制宜合理使用
發布日期:2012-10-17  瀏覽次數:2725 [返回上一頁]

提要:地源熱泵作為一項節能新技術,在我國正迅速推廣。目前在我國,土壤源熱泵被大量用于高容積率的住宅小區以及高負荷密度的公共建筑,單個系統規模大多超過1MW。

  地源熱泵作為一項節能新技術,在我國正迅速推廣。但是,任何一種技術節能與否都不可能脫離具體的應用條件,只能在一定條件下才能達到預期效果。目前,我國電能主要來自于燃煤發電廠,任何一種消耗電能來獲取熱量的技術,只要其制熱量與輸入功率的比率即熱泵的循環性能系數COP不超過3,它就難以成為真正的“節能技術”,甚至還會“高耗能”。

  空調制冷大市場專家介紹,地源熱泵技術是利用地下的土壤、地表水和地下水溫度相對穩定的特性,通過消耗電能,在冬天把低位熱源中的熱量轉移到需要供熱或加溫的地方,在夏天還可以將室內的余熱轉移到低位熱源中,以達到供熱或制冷的目的。同時,這種技術還可供應生活用水,是一種有效利用能源的方式。地源熱泵系統大體包括三種類型:以利用土壤作為冷熱源的土壤源熱泵、以利用地下水為冷熱源的地下水熱泵系統和以利用地表水為冷熱源的地表水熱泵系統。

  目前在我國,土壤源熱泵被大量用于高容積率的住宅小區以及高負荷密度的公共建筑,單個系統規模大多超過1MW。由于可利用土地面積有限,井孔不得不密集布置,嚴重制約了地層的熱恢復能力,使得系統的實際供熱和供冷能力低于預期。而在西方國家,由于埋管需要較大的土地面積,因此,這種系統很少用于350kW以上的項目。尤其是冷熱不平衡的項目,單個系統的規模會受到更為嚴格的限制。因此,土壤源熱泵系統在歐美國家多用于低容積率、低負荷密度的建筑,單個系統垂直埋管數量大多不超過120根。即使是較大規模的建筑群,也一定要分成多個系統,每個系統的埋管位置也盡可能分散。

  再例如地下水水源熱泵系統,水源的探測開采技術及其開采成本正制約著水源熱泵的推廣應用。首先,在不同地區、不同需求條件下,地下水水源熱泵系統的投資經濟性會有所不同。地下水的開采利用要符合《中華人民共和國水法》及各個城市制定的《城市用水管理條例》,這些法規強調用水要經過審批并收費,因而直接影響水源熱泵的經濟性。其次,地下水的水質直接影響地下水水源熱泵機組的使用壽命和制冷、制熱效率,對地下水水質的基本要求是澄清、水質穩定、不腐蝕、不滋生微生物或生物、不結垢等。最后,過度的地下水開采可能導致地面下陷等嚴重問題。這些問題都是采用地下水水源熱泵系統中必須謹慎考慮的問題。

  地下水水源熱泵另一個主要問題是提取過熱(冷)量的水如何向地下回灌,必須保證把水最終全部回灌到原來取水的地下含水層,才能不影響地下水的資源狀況;把用過的水從地表排掉或排到其他淺層,都將破壞地下水的狀況,造成對水資源的破壞。此外,系統還要設法避免灌到地下的水很快被重新抽回,否則水溫就會越來越低(冬季)或越來越高(夏季),使系統性能惡性循環。

  對于室內末端裝置的設置,應該注意的是,無論采用何種末端裝置采暖,過高溫度的熱水不僅會降低室內的舒適性(出風溫度過高或室內溫度分布不勻),而且將導致熱泵機組的COP大大降低(熱水溫度每升高1℃,熱泵機組的COP將降低約2%~3%,出水50℃要比40℃時的COP降低20%~30%)。因此,如若采暖用熱泵系統,不能盲目地遵循出水溫度越高越好的想法,而是應鼓勵采用低溫熱水的末端設備,在滿足室內舒適性的前提下,盡可能降低所需的熱水溫度,提高熱泵機組的效率。

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