西北地区空调节能技术探讨

摘 要：随着21世纪的到来，我国建筑业持续发展，对建筑节能的要求越来越高。在新时期，我国建筑业飞速发展起来，同时也对建筑节能问题提出更高要求。本文就主要针对西北地区空调节能技术的相关问题进行简单的探讨。

关键词：西北地区 空调节能 节能技术 节能方案

中图分类号：TK32 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（c）-0094-02

以世界各国的一次能源消费状况来看，集中在工业耗能、交通耗能与建筑耗能三大领域；在发达国家中，建筑能耗约为总体能耗的30%～50%，我国的建筑能耗占总能耗的10%以上，发达地区达到了20%～30%，因此，具有超前的意识，重点解决好建筑节能中的基础研究问题、关键技术问题，做好技术储备，是至关重要的。本文所探讨的主要问题就是结合我国西北地区的自然条件及现有的技术手段，为我国西北地区的空调节能寻找一个较为合理的解决方案。以下将对几种可行性研究方案进行深入探讨。

方案一。

地热源泵是以水或者是防冻液等中间介质作为热载体的，将大地作为冷源、热源，保证中间介质在封闭的塑料管内通过大地循环流动，进而实现与大地的热量交换，最终实现对建筑空调的节能。研究表明，地下10米深处的温度等于该地区的全面平均气温，并且不会随着季节的变化而变化。这样，就保证了地源热泵的制热性能系数较高和恒定的蒸发和冷凝温度，为地源热泵的运行提供稳定的环境。一般来说，地源热泵分为以下几种。

（1）地下水源热泵。一般而言，该系统是以地下水作为热源，具有明显的优势，即效率高、性能系数高，一般在3～4.5，并且避免了结霜问题的出现。

（2）地表水源热泵。该系统的热源是池塘、湖泊或河溪中的地表水。可以考虑利用这些自然水体作为热泵的低温热源。

（3）土壤热源热泵。该系统是利用地下岩土中热量的闭路循环的地源热泵系统。它通过循环液（水或以水为主要成分的防冻液）在封闭的地下埋管中流动，实现系统与大地之间的传热。该系统在结构上的特点是有一个由地下埋管组成的地埋管换热器，其设置形式主要有水平埋管和竖直埋管两种。

通过这一方案的应用，具有很大的优势，其适用范围较广，主要表现在以下几点。

（1）利用了可再生资源，有效的保护了环境，与当前我国推行的可持续发展观念相适应。通过应用地源热泵，可以从浅层的常温土壤中吸热并且将热量散发到土壤中，而土壤中的热源是来自太阳的，是一种永不枯竭的可再生的资源，因此在地源热泵的使用中，土壤可以实现热量的自给自足，做到持续使用，未来前景看好。

（2）高效节能，费用低。在地源热泵的运行时，将土壤中的热量转入到室内，其能量 70%以上来自土壤，制热系数高达3.5～4.5，比空气源热泵空调高出40%，运行费用比常规中央空调系统低40%～50%，比空气源热泵空调系统低30%～40%。大大的提高了制热系数，具有费用低和高效节能的优势。

（3）运行稳定，安全可靠。由于在地源热泵的运行中，不会产生二氧化碳和一氧化碳等废气，就不会产生爆炸的危险，具有安全性、可靠性、稳定性。另外，地源热泵是利用土壤和水源的，因此机组是安装在室内的，避免了暴露在风雨中而遭到破坏的危险，使机组的使用寿命延长。

方案二。

在方案一中，土源热泵具有显著的节能效果，对土壤的热源的应用非常广泛，但是需要高品质的电能作为驱动用能量，特别是在一些高寒地区，需要电加热，这样就降低了环保和节能效果。

但是通过太阳能光伏发电，可以改变上述情况，起到很好的节能环保的作用。而且我国、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原的总辐射量和日照时数均为全国最高，属太阳能资源丰富地区。

方案三。

人类对太阳能的最早利用不是光伏发电系统，而是太阳能热水系统。而空调是水循环系统，这样就可以结合太阳能集热系统和地源热泵系统的优点，形成一个完整的空调系统。如图1。

在夏季，建筑物的冷负荷要求不高，并且经过冬季的储冷可以将地热换热器的出水直接变为风机盘管系统的进水，这样就节省了热泵运行的时间，进而节约了能源。在冬季，可以借助太阳能集热系统实现供暖。

该系统在夏季运行时，将热量通过地热换热器排到土壤中，致使低温升高，这就不能达到建筑物的冷负荷要求，这就需要依赖于热泵的制冷循环，主要包括三套循环系统。

（1）载冷剂循环，地热换热器中的载冷剂将热泵冷凝器释放出的热量排入土壤，并吸收土壤中冷量回到热泵冷凝器。

（2）制冷剂循环，热泵中的制冷剂将蒸发器中的热量转移到冷凝器中。

（3）水循环，风机盘管系统中的水将吸收室内的热量转移导热泵蒸发器中。地源热泵夏季空调运行方式包括连续运行和间歇运行。在夏季制冷时，空调是采用间歇运行方式，可以使土壤的温度得到一定的恢复，进而使热泵的制冷系数提高。

结合太阳能热泵和地源热泵的优势，实现太阳能与地热能的有效结合，发挥了很大的优势，但这一方案也存在着很大的不足。虽然来自太阳的能量极大，但是地球表面的能量密度非常低。同时受到季节、纬度和昼夜以及阴雨等自然因素的影响，存在很大的间歇性和不稳定性。这就意味着对太阳能的利用不仅要有大的集热面积，还需要依赖储热装置，进而使成本增加，对太阳能的推广起到了阻碍作用。

鉴于以上原因，可以利用太阳能热泵和地源热泵的联合运用，根据土壤的储热性能、温度的性质来实现热量的供需平衡。太阳能—— 地源热泵系统联合运行有巨大的优势，在初冬和初夏，可以直接利用太阳能与地热供暖或空调，延迟热泵启动时间；在夏季系统采用间歇运行不仅能提高热泵的制冷系数，而且使土壤温度波动较小，提高了热泵运行的稳定性。

参考文献

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