浅谈绿色能源

摘要：介绍了地源热泵的发展前景以及地源热泵的工作原理、形式、特点和应用等。

关键词：地源热泵

中图分类号：P754.1 文献标识码：A

目前，治理环境污染和解决能源危机问题已经成为我国环境保护问题的头等大事。因此，节能和可再生能源的开发和利用逐渐成为我们国家目前环保工作的重点。地源热泵是利用地球表面浅层岩土体蕴藏的低位热源，并采用热泵原理，即可制冷又可供热的节能、环保、高效的空调系统。建筑节能是贯彻可持续发展战略的重要组成部分，是执行国家节约能源、保护环境基本国策的重要措施，是世界建筑发展的大趋势，也是今后建筑技术发展的重点。发展地源热泵技术是应用可再生能源的重要技术手段，并确保满足我国能源结构调整的需要，真正实现节能降耗。

地源热泵的工作原理：在冬季，地源热泵系统通过埋在地下或沉浸在池塘、湖泊中的封闭管道（称为环路）从大地收集自然界的热量，而后由环路中的循环水把热量带到室内，再由装在室内的地源热泵系统通过电驱动的压缩机和热交换器把大地的能量集中，并以较高的温度释放到室内。在夏季，此过程则相反，地源热泵系统将从室内抽出多余热量排入环路而为大地所吸收，使房屋得到供冷。犹如电冰箱那样，从冰箱内部抽出热量并将它排出箱外，使箱内保持低温。

地源热泵的形式及特点：地源热泵系统根据利用热源形式的不同可分为地埋管地源热泵系统（工程中常称地源热泵系统）、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。地表水地源热泵系统由于受自然（江水、河水、湖水、海水、污水等）条件的限制；地下水地源热泵由于要抽取地下水，受技术条件限制，全部回灌不易做到，监督实施也比较困难，而且容易造成地下水污染；因此，目前地埋管式地源热泵技术在国外被大面积推广使用，并被充分证明成熟可行，在欧美国家得到普遍应用，该项技术也比较适合我国国情。地源热泵系统具备环保可再生、一机多用、运行稳定、节能高效、污染小、后期维护保养简单、使用寿命较长、节省空间等优点。虽然相比于传统的制冷采暖方式，地源热泵具有以上优点，但是作为一种技术含量较高、系统较复杂的新兴设备，地源热泵在目前的实际应用中同样存在一定的缺点，如地源热泵的初投资比较高、系统复杂、安装难度大等。就目前设计及施工而言，设计的规范性、施工的严谨性都有待进一步提供。在地源热泵系统形式的具体选择时，不仅结合系统自身要求，而且要对涉及工程所在地区的能源结构、价格、政策指导、环境保护等因素进行认真详细分析。

地源热泵系统的设计和施工：地源热泵系统的设计主要集中在系统地下部分的设计。地源热泵设计总体包括：冷热负荷的确定、地下换热器的选型、布置、室内空气气流的组织形式、系统水循环泵的选择、热泵的容量等等。当然在设计前，要特别重视地源热泵空调系统设计的基础资料的准确性和真实性的鉴别，尤其是水文地质、地表情况、试验井（坑）、水质这些资料，以免造成系统失败或者和预期效果大相径庭。对于地下水热泵系统、土壤源热泵系统、地表水热泵系统，都有不同的设计步骤和施工方法。地源热泵系统施工要点主要包括：地下钻孔、管材试压检漏、管道连接、U型管安装、管道试压检漏。

地源热泵存在的需要注意的问题。①水资源利用的问题：水资源利用，应建立在合理的基础之上，对于地下水的使用问题，国家已经有相关的法律、法规、标准出台，确保水资源不受污染，不对地质造成灾害。②设计过程中要注意水文地质问题：利用地下水源时，要了解地源热泵系统设计的基础资料。要在当地完成对工程所在地的井深、水温、水量、水质等原始资料的采集，并保证这些资料的有效性和正确性，对这些资料进行分析研究。③水质处理问题：如果水质不适合直接使用于地源热泵机组，需要采取相应的水处理措施。比如用过滤器、水处理仪、沉淀池等装置。

地源热泵的前景。随着经济的发展和人民生活水平的提高，公共建筑和住宅的供暖和制冷已成为普遍的要求。而中国传统供热的燃煤锅炉由于能源利用率低，且还会给大气造成污染，因此在一些城市中燃煤锅炉逐步被淘汰。而燃油、燃气锅炉的运行费用很高。进而地源热泵是一种在经济和环保方面都具有较大优势的解决供热和制冷的替代方式。

工程实例：

无锡第三人民医院裙房部分采用地源热泵系统。该工程位于无锡市区，主要为诊室、办公室和会议室等；该部分空调热负荷为1235kW，空调冷负荷为1600kW。热泵机组选性：螺杆式地源热泵机组：PSRHH2402-D(部分热回收型)2台，螺杆式地源热泵机组：PSRHH1201(标准型)1台。

地热换热器部分：土壤换热器U型垂直埋管、水平干管埋设深度在地下二层垫层下，沟槽定位在围护结构与建筑外墙之间。共386孔，孔深80米。

以上三台机组全部开启满足夏季最大的冷负荷。夏季24小时开启,扣除负载率和开启率后，可提供生活热水总负荷4083KW，可提供45°C生活热水140T/天，可节省6T/天蒸汽用量。两台大机组开启即可满足冬季空调最大的热负荷。每小时可节省3T蒸汽用量。

结束语：

我国地域辽阔，浅层地表能量蕴藏丰富，对冷、热量都有需求，适宜大力发展地源热泵空调系统。随着经济的持续快速发展和技术进步的加快，以及人们对水（地）源热泵系统的进一步认识和政府政策支持力度的加大，地源热泵技术会快速发展，不仅在舒适性空调领域得到普及，也会在工农业生产的更多领域得到更加广泛的应用；但是有一点必须重点提出：发展地源热泵技术，其对应的工作人员的培训和后续的回灌或调节必须得到确保，否则地热平衡势必会被破坏，从而该技术的发展将得不偿失。

参考文献：《地源热泵系统工程技术规程》

丁文飞 ，男，1982年12月生，本科，中级工程师