地源熱泵的科技論文

　　地源熱泵是一項新興的節(jié)能環(huán)保、可再生能源利用技術，這是學習啦小編為大家整理的，僅供參考!

　　地源熱泵的科技論文篇一

　　地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)研究

　　【摘要】　地源熱泵是一項新興的節(jié)能環(huán)保、可再生能源利用技術，在建筑供熱空調(diào)中采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污染物的排放。本文就地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)進行系統(tǒng)研究。

　　【關鍵詞】　地源熱泵;節(jié)能;環(huán)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，然后再由熱泵機組向建筑物供冷供熱的系統(tǒng)，是一種利用可再生能源的既可供暖又可制冷的新型中央空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源，實現(xiàn)由低溫位熱能向高溫位熱能轉(zhuǎn)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(tǒng)，即地下耦合熱泵系統(tǒng)(GCHPS)，也叫地下熱交換器地源熱泵系統(tǒng);地下水熱泵系統(tǒng)(GWHPS);地表水熱泵系統(tǒng)(SWHPS)。

　　2.1　國外發(fā)展情況：地源熱泵系統(tǒng)由于采用的是可再生的地熱能，因此被稱之為：一項以節(jié)能和環(huán)保為特征的21世紀的技術。這項起始于1912年的技術，美國從1946年開始對GSHP系統(tǒng)進行了十二個主要項目的研究，如地下盤管的結構形式、結構參數(shù)、管材對熱泵性能的影響等。并在俄勒岡州的波特蘭市中心區(qū)安裝了美國第一臺地源熱泵系統(tǒng)。

　　特別是近十年來地源熱泵在歐美工業(yè)發(fā)達國家取得了迅速的發(fā)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(tǒng)在家庭、學校和商業(yè)建筑中使用，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(tǒng)(GCHPS)和地下水熱泵系統(tǒng)(GWHPS)、地表水熱泵系統(tǒng)(SWHPS)。

　　2.2　國內(nèi)發(fā)展應用情況

　　2.2.1能源消費現(xiàn)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(xiàn)在能源消費量的3倍。而到本世紀末，國內(nèi)每年最多可供應的一次能源生產(chǎn)量為32億噸標準煤。因此，我國今后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(xiàn)零增長目標。

　　我國已探明的能源總體儲量，煤炭儲量約占世界儲量的11%，原油占2.4%，天然氣僅占1.2%，我國人口約占世界人口的20%，人均能源占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余六國的儲量比都在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，并且中國石油、天然氣的平均豐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(jié)能和新能源開發(fā)、再生能源利用并重，因此，地源熱泵技術的推廣應用在我國具有極大的現(xiàn)實意義和廣闊的發(fā)展前景。

　　2.2.2地源熱泵應用情況：地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的設計，主要包括兩大部分：一是建筑物內(nèi)的水環(huán)路空調(diào)系統(tǒng)的設計;二是地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的地下部分的設計，即地下耦合熱泵系統(tǒng)的地下熱交換器、地表水熱泵系統(tǒng)的地表水熱交換器、地下水熱泵系統(tǒng)的水井系統(tǒng)的設計。

　　地下耦合熱泵系統(tǒng)最早應用在89年10月投入運行的上海閔行開發(fā)區(qū)辦公樓(4305m2，冷負荷4532KW，熱負荷231KW)，其技術和設備均由美國提供，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(nèi)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，并建立了地埋管的傳熱模型。各地的地質(zhì)條件不同，土壤的溫度和熱物性參數(shù)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數(shù)據(jù)的積累。

　　地表水熱泵系統(tǒng)：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于濕球溫度，無利用價值，冬季水溫略高于氣溫，可用作熱源水。實測數(shù)據(jù)表明寧波奉化江水7M深31.2℃，珠江底層31.8℃，江水熱污染很厲害，利用價值不大?？衫瞄L江水作為地表水熱泵系統(tǒng)的熱源，但冬季江水水位很低，從取水的經(jīng)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(tǒng)：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、實施的工程項目較多的還是地下水熱泵系統(tǒng)。目前國內(nèi)生產(chǎn)水源熱泵機組的廠家也已達到二、三十家。因為國內(nèi)還沒有頒布水源熱泵機組的生產(chǎn)技術標準，國內(nèi)廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量差別較大，從有些廠家的產(chǎn)品樣本來看，技術參數(shù)不完整、不準確。因為很多生產(chǎn)廠家沒有實測手段，采用水源熱泵機組所需要的很多數(shù)據(jù)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(guī)冷水機組的技術差異，直接就拿常規(guī)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件選型數(shù)據(jù)，可以根據(jù)設計工況選擇合理和可信的機組配置和各種性能數(shù)據(jù)。

　　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(huán)保、節(jié)能、先進的空調(diào)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。對于地下水的使用問題，國家已經(jīng)有相關的法律、法規(guī)、標準出臺，應嚴格執(zhí)行《中華人民共和國水法》和《城市地下水開發(fā)利用保護管理規(guī)定》等法規(guī)，確保水資源不受污染，不對地質(zhì)造成災害。

　　3.2采取可靠的回灌手段：大量的開采地下水而不采取可靠回灌手段的話，后果將不堪設想。應加強對井水抽取后進行回灌，還要對水井進行維護，增加水井的使用壽命?；毓嗨€不應污染地下水源。

　　3.3設計過程中要注意水文地質(zhì)問題：利用地下水源時，要了解地源熱泵系統(tǒng)設計的基礎資料。要在當?shù)赝瓿蓪こ趟诘氐木?、水溫、水量、水質(zhì)等原始資料的采集，并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(jīng)常在工程實踐中被忽視，從而造成了系統(tǒng)的失敗。在某工業(yè)城項目中，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，這使得工程最后不得不采用其他的方式進行補救。

　　3.4水質(zhì)處理問題：如果水質(zhì)不適合直接用于地源熱泵機組，則需要采取相應的水處理措施。比如用過濾器、水處理儀、沉淀池等裝置處理后再用于地源熱泵機組。一般情況下地下水不能直接用于供暖，因為地下水一般含有一定數(shù)量的碳酸鹽、硫酸鹽、腐蝕性氣體及泥沙等物質(zhì)?？梢越?jīng)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?lián)Q熱器的設計：地下?lián)Q熱器的設計要注意對建筑負荷、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(tǒng)：地源熱泵雖然是綠色的空調(diào)方式，但是如果沒有一套合理的系統(tǒng)，它的節(jié)能和環(huán)保優(yōu)勢就根本無法發(fā)揮出來。

　　4、結束語

　　地源熱泵作為一種環(huán)保節(jié)能的空調(diào)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(nèi)地源熱泵機組的設計、安裝、運行、維護等各個方面還沒有成型的行業(yè)標準和規(guī)范，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(xù)發(fā)展帶來了契機，在不遠的將來，隨著國富民強，經(jīng)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：中國建筑工業(yè)出版社，2001

　　[2]刁乃仁，方肇洪.地源熱泵-建筑節(jié)能新技術[J]　.建筑熱能通風空調(diào)，2004

　　(作者單位：1.西門子(中國)有限公司沈陽分公司;

　　地源熱泵的科技論文篇二

　　地源熱泵技術淺談

　　摘要：在當前房產(chǎn)市場可持續(xù)性發(fā)展的口號影響下，研究有效利用綠色能源、節(jié)能減排的節(jié)能型建筑成為各房產(chǎn)公司關注的重點。本文以綠色能源利用的先行者朗詩地產(chǎn)為范本，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(xù)性能源地源熱泵在項目中的應用可行性。

　　關鍵詞：住宅;地源熱泵; 節(jié)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(chǎn)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(jié)能低碳的“恒溫、恒濕、恒氧”的三恒為主要賣點，進入樣板房，雖然室內(nèi)沒有傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)在運作，但是明顯比室外感覺涼爽舒適，客廳內(nèi)有個溫濕度計顯示：溫度25°濕度51°;其次由于運用了良好的保溫隔音系統(tǒng)，室外嘈雜的施工噪音在室內(nèi)變得微乎其微。

　　通過專業(yè)人員的講解，了解到朗詩地產(chǎn)使用的主要科技系統(tǒng)如下：

　　地源熱泵技術系統(tǒng)：

　　用垂直鉆孔把管路埋設到地下60-100米左右深度，通過管路中的水循環(huán)，從淺層常溫的土壤中獲取或者散發(fā)能量，供室內(nèi)的采暖或者制冷，能量通過一套低耗機組傳輸，以保證室內(nèi)常年在人體舒適的溫度和濕度;

　　頂棚輻射系統(tǒng)：

　　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(nèi)的溫度濕度進行智能化的調(diào)控;水管均勻分布，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(tǒng)：

　　在臥室客廳的地面設置新風口送風，廚房衛(wèi)生間的上空排風，室外的新鮮空氣經(jīng)過粉塵過濾、溫度濕度處理后進入房間，使室內(nèi)始終能呼吸到新鮮的空氣;

　　嚴密的保溫隔熱圍護系統(tǒng)：

　　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(jié)能型建筑是房產(chǎn)企業(yè)發(fā)展的總趨勢，順應了國家“二一五”計劃口號：低碳節(jié)能減排。所以利用地溫這種清潔能源，無排放、無污染、高效率、可再生的地源熱泵也顯出了其獨有的優(yōu)越性，是現(xiàn)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)的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)設備。通過輸入少量的高品位能源(如電能)，實現(xiàn)由低溫位熱能向高溫位熱能轉(zhuǎn)移。地能分別在冬季作為熱泵供熱的熱源和夏季制冷的冷源，即在冬季，把地能中的熱量取出來，提高溫度后，供給室內(nèi)采暖;夏季，把室內(nèi)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，用戶可以得到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(yōu)缺點以及其在該項目中運用的可行性及經(jīng)濟性。

　　廬山國際公寓式酒店地上32層，地上建筑面積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。如采用地源熱泵做為該樓的主要能量來源，優(yōu)勢如下：

　　1、由于采用的是國家倡導的低碳節(jié)能措施，相應能享受到國家的優(yōu)惠政策，有17-33%的國家補貼;

　　2、環(huán)境效益明顯：無排放無污染，能源清潔可以再生，能保證良好的空氣環(huán)境;

　　3、高效節(jié)能，運行費用低：與普通鍋爐(電、燃料)供熱系統(tǒng)比，能節(jié)省三分之二以上的電能或者是二分之一以上的燃料;而且其制冷制熱的效率比傳統(tǒng)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(tǒng)中央空調(diào)機組的50-60%的投入，因為它不消耗水也不污染水，不需要鍋爐，不需要冷卻塔，也不需要燃料堆場等。

　　5、從建筑外立面設計角度上看，減少了大量空調(diào)室外機的因素，能做出統(tǒng)一大氣的立面形象;

　　6、倡導科技住宅，增加樓盤的附加值，有利于提升樓盤的品質(zhì)及品牌形象，利于銷售;

　　7、維護費用低，使用壽命長。

　　相比較而言，采用地源熱泵技術的不利部分如下：

　　1、前期的經(jīng)濟投資在地下部分比較高：由于此項目建筑面積大，所需要的采暖面積也相應大，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筑面積6萬方來計算，管道需要約20萬米，以100元/米的埋管費用(按照巖石層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、由于采用的是垂直式埋管的方式，管道的施工與建筑基礎施工需協(xié)調(diào)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(nèi)良好的溫濕度均衡效果，不能長時間的開門開窗通風(這一點在人們的傳統(tǒng)思維中或許覺得不能接受)，還必須有良好的新風系統(tǒng)的輔助，還要有很好的圍護結構的設置，比如外墻內(nèi)墻隔熱保溫層、隔熱門窗系統(tǒng)、屋頂系統(tǒng)等;這部分的投資比傳統(tǒng)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(yōu)質(zhì)的能源，是發(fā)展趨勢，作為我們開發(fā)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巨額投入及每年運行成本，每年節(jié)省的費用使投資成本能在10年內(nèi)收回，從長遠來看應該是利遠大于弊，因而廬山國際公寓式酒店采用地源熱泵的形式來采暖制冷會是一項有效有利的做法，值得投資。