热泵技(ji)术及太阳能建筑节能中的综合应用

  熱泵（製冷機）是通過(guo)作功(gong)使(shi)熱量從溫度低的介質流向溫度高的介質的裝置。建築的空調係統一般應滿足冬季的供熱和夏(xia)季製冷兩種相反的要(yao)求。傳統的空調係統通常需分別設置冷源（製冷機）和熱源（鍋爐）。建築空調係統由(you)於必須有冷源（製冷機），如果讓它在冬季以熱泵的模式運行，則(ze)可以省去鍋爐和鍋爐房，不(bu)但節省了初投資，而(er)且(qie)全(quan)年僅采用電力(li)這種清潔(jie)能源，大大減輕了供暖造成(cheng)的大氣汙染(ran)問題。

一、地下水热泵

  热泵（制冷机）是通过(guo)作功(gong)使(shi)热量从温度低的介质流向温度高的介质的装置。建筑的空调系统一般应满足冬季的供热和夏(xia)季制冷两种相反的要(yao)求。传统的空调系统通常需分别设置冷源（制冷机）和热源（锅炉）。建筑空调系统由(you)于必须有冷源（制冷机），如果让它在冬季以熱泵的模式運行，則(ze)可以省去鍋爐和鍋爐房，不(bu)但節省了初投資，而(er)且(qie)全(quan)年僅采用電力(li)這種清潔(jie)能源，大大減輕了供暖造成(cheng)的大氣汙染(ran)問題。

二、地耦管式系统

  地下耦合热泵系统是利用地下岩土中热量的闭路循(xun)环的地源熱泵係統。通常稱之為閉路地源熱泵，以區(qu)別於地下水熱泵係統，或直接稱為地源熱泵。它通過(guo)循(xun)環液（水或以水為主要(yao)成(cheng)分的防凍液）在封(feng)閉地下埋(mai)管中的流動，實現(xian)係統與大地之間的傳熱。地下耦合熱泵係統在結構(gou)上的特點是有一個由(you)地下埋(mai)管組成(cheng)的地熱換熱器(geothermalheatexchanger,或groundheatexchanger)。地熱換熱器的設置形式主要(yao)有水平埋(mai)管和豎(shu)直埋(mai)管兩種。水平埋(mai)管形式是在地麵(mian)開1~2米深的溝，每(mei)個溝中埋(mai)設2、4或6根塑料管。豎(shu)直埋(mai)管的形式是在地層中鑽直徑為0.1~0.15m的鑽孔，在鑽孔中設置1組（2根）或2組（4根）U型管並(bing)用灌(guan)井材(cai)料填實。鑽孔的深度通常為40~200m。現(xian)場可用的地表麵(mian)積是選擇地熱換熱器形式的決(jue)定(ding)性因素。豎(shu)直埋(mai)管的地熱換熱器可以比水平埋(mai)管節省很多土地麵(mian)積，因此更適合中國(guo)地少人多的國(guo)情。

三、海水源热泵

  海水源热泵空调系统由(you)于其(qi)能够利用蕴(yun)藏在海水中的巨大热能资源，近年来在许多沿海城市，正逐渐(jian)受到人们越来越多地关注。海水源热泵空调系统就(jiu)是利用海水做为热源或热汇，并(bing)通过(guo)热泵机组，加热热媒(mei)或冷却(que)冷媒(mei)，最(zui)终为建筑提(ti)供热量或冷量的系统。海水中所蕴(yun)含的热能是典型的可再生能源，因此，海水源热泵空调系统也是可再生能源的一种利用方式，是一种具有节能、环保意义的绿(lv)色供热空调系统。

  海水热泵空调系统的优势(shi)分析(xi)，与目前通常采用的各建筑单独(du)设置电制冷机组制冷和锅炉房热水供暖的方式相比，主要(yao)有如下方面(mian)的优势(shi)：

（1）可以充分利用各用户负荷(he)分布多样性特点（即(ji)并(bing)非所有的用户都在同一时刻(ke)达(da)到峰(feng)值负荷(he)），减少设备的总装机容量，也有利于降低自身的初投资。

（2）大型热泵机组的COP值比小型机组的要(yao)高，提(ti)高了能量利用效(xiao)率。

（3）虽然热泵机组通常仍需要(yao)用电实现(xian)制冷/热，但由(you)于它在一年的大部分时间里(li)都在较(jiao)高的COP值下运行，仍然具有节能优势(shi)。

  地下水热泵与地耦管式系统

  地源熱泵技(ji)術是暖通空調技(ji)術與鑽井技(ji)術相結合的綜合技(ji)術，兩者缺一不(bu)可，這要(yao)求工程組織者和工程技(ji)術人員能夠合理協調、做好充分的技(ji)術經濟(ji)分析(xi)。

  对环境的影响：目前地下水的回灌(guan)技(ji)术不(bu)完善(shan)，在一定(ding)程度上会影响以水为低位热源的地源热泵的进一步推广；此外土壤(rang)源热泵空调系统钻井对土壤(rang)热、湿及盐分迁移的影响研(yan)究有待进一步深入，如何使(shi)不(bu)利因素减少到最(zui)小是必须考(kao)虑的问题。

  初投资问题：并(bing)不(bu)是所有的地源热泵系统都是经济(ji)合理的，由(you)于钻井费(fei)用可能占到整个系统初投资的50以上，有些投资者可能会回到传统的空调形式。

  安装维护：目前地源热泵系统的安装费(fei)用较(jiao)高，与电制冷、天然气加热系统的500～800元/ton相比，地源热泵的600～1000元/ton（1ton＝1.01605ｔ）显然是高的，它的回收期(qi)是5～8年；而(er)且(qie)地源热泵系统的维护较(jiao)为困难，这在一定(ding)程度上会影响它的使(shi)用。

  海水源热泵 海岸(an)线较(jiao)长(chang)地区(qu)，水源丰富，水温适中，水质良好，而(er)且(qie)不(bu)易出现(xian)冬季结冰问题。

  对新(xin)形式的探讨(tao) 在离海岸(an)线较(jiao)远处可以利用水源热泵（地下水熱泵以及地耦管式係統），來緩解不(bu)易獲得較(jiao)大水量而(er)帶來的製約性問題，采用熱泵太陽能的聯合形式。