地源热泵技术应用论文
摘要： 地源热泵是一种高效节能且具有环境友好性的暖通空调技术，其研究正在不断地深入发展。我国正积极地进行此项技术的研究，在政府的支持引导下有计划地推广应用。地源热泵在我国的发展离不开政策支持以及后续的技术改进支持。政策上，政府等应当继续增加对初投资的支持，逐步加强对热泵系统应用的节能补贴等，并完善针对鼓励热泵系统在单位和家庭等场合应用的政策。
1 地源热泵技术概述
地源热泵技术是一种领先的空调技术，它是以地下水、地表水或土壤中浅层地热能作为冬夏季节的冷热源，能够有效地利用能源。通俗地说是一种通过浅层土壤或地下水进行热交换的无污染、高效节能的，既可以供暖又可以制冷，并能提供生活用水的空气调节系统。通常地源热泵消耗 1 kW 的能量，用户可以得到 4 kW 以上的热量或冷量。它不向外界排放任何废水、废气和废渣，是一种理想的绿色技术。由于它以 0 ～200 m 的浅层岩土体作低温热源，故称之为地源热泵。地源热泵系统按照室外换热方式的不同可分为： 地下水地源热泵系统、地表水地源热泵系统和土壤源地源热泵系统。其中，土壤源地源热泵系统又称地埋管地源热泵系统或土壤耦合热泵空调系统。20 世纪 80 年代末期，土壤源地源热泵空调系统在我国起步，20 世纪 90 年代成为我国热泵研究的热门课题。进入 21 世纪后，该系统的研究工作和工作实践发展十分迅速。至今工程的规模越来越大，全国不同地区的工程数量也越来越多。地源热泵系统利用浅层地热具有温度较
为稳定的特性，可以分别在冬夏季节提供较高的蒸发温度和较低的冷凝温度，使得系统的制热、制冷系数高于空气源热泵系统。地源热泵系统通过中间传热介质（ 水或以水为主要成分的冷冻液） 在封闭地下埋管中流动，实现系统与大地之间的传热。该系统一般由三个环路组成。①室外环路： 在地下，由高强度塑料管组成的封闭环路，其中间传热介质为水或防冻液。冬季它从周围土壤（ 地层） 吸收热量，夏季向土壤释放热量。②制冷剂环路： 即热泵机组内部的制冷循环环路，制冷剂环路是通过消耗一定的电能驱动热泵机组内压缩机做功，完成机组内的制冷剂循环。③室内环路： 室内环路是将热泵机组的制热（ 冷）量输送到建筑物，并分配给每一个房间或区域，传递热量的介质有空气、水或制冷剂等，而相应的热泵机组分别为水/空气热泵机组、水/水热泵机组或热泵式水冷多联机。
在夏季，建筑物内温度高，需要将建筑物内的热量释放到土壤中，其中还包括循环泵、压缩机和风机消耗的电能。在制冷循环中，热泵机组内蒸发器侧与室内空调末端系统连接，冷凝器侧与室外换热系统连接。在空气环路中，进入蒸发器内温度较高的室外新风或空调回风温度，经过低温低压制冷剂的冷却，温度降低，通过空调末端系统分配到建筑物内，从而达到室内温度降低或恒定。此时，蒸发器是空气-制冷剂换热器。
在冬季，建筑物内温度低，需要将土壤中的能量传递到建筑内，其中也包括压缩机、循环泵和风机消耗的电能。此时，蒸发器与室外地能换热系统连接，是水-制冷剂换热器； 冷凝器与室内空调末端系
统连接，是制冷剂—室内传热介质的换热器。在室外地能换热系统中，水—制冷剂换热器循环管道吸取土壤中的热量加热从循环管道回来的液体，温度升高的液体再通过循环管道使得水-制冷剂换热器中的制冷剂蒸发，吸收从土壤中获得的热量。在制冷剂环路中，被蒸发的制冷剂进入压缩机中，被压缩为高温高压的蒸气，进入空气-制冷剂换热器，高温高压的制冷剂被室内空气或室外新风吸收热量（ 土壤中吸收的热量和压缩机消耗的电能） 后，变为低温高压的液态，经过节流装置，变为低温低压的液态制冷剂，然后这些制冷剂液体重新流入蒸发器（ 水-制冷剂换热器） ，重复上述变化过程，完成制冷循环。空气环路中，被压缩的高温高压的制冷剂释放热量，经过冷凝器（ 空气-制冷剂换热器） 换热给室外新风或者空调回风，温度升高，通过室内末端系统分配到建筑物，从而使室内温度升高或维持。
2 地源热泵的发展趋势
2.1 地源热泵技术与太阳能利用技术结合
目前被认同的称呼是太阳能地源热泵（SGSHP）。在法国，研究人员做了大量实验，其中之一是在180 m2室内采用地源热泵并结合太阳能集热板，结果表明该设备可以平衡地热负荷，延长太阳能集热板使用寿命，并解决了土壤过热的问题。研究表明，太阳能地源热泵复合系统与单独地源热泵系统相比有很大的优势，系统利用太阳能辅热系统，提高机组蒸发温度和热泵 COP、节省运行费用，可以防止地埋管换热器冷水低于零度和冻土现象发生，并且能够向地下土壤蓄热，有效保护土壤温度场，保证热泵长期运行于较为合适的稳定温度环境当
中。
2.2 地源热泵技术与蓄冷技术结合
蓄冷技术还体现在冰蓄冷技术与热泵系统的结合当中。冰蓄冷技术并不节能，从某种意义上说反而浪费能源，但冰蓄冷有其不可否认的优势。使用冰蓄冷可调节峰谷之间的用电量，减小了电网在用电高峰期峰值，缓解电力供需矛盾、提高能源利用效率。目前可以提供的设计方案主要有：地源热泵与冰蓄冷耦合系统。该系统主要由地下换热系统、三工况热泵机组工质循环系统、室内供热系统和冰蓄冷空调系统等子系统构成。在夏季用电低谷的夜间时段，启动热泵机组进行蓄冰，将冷量储存在蓄冰槽中。白天用电高峰时段进行释冰供冷。根据日间供冷的需求量选择单独释冰供冷和释冰热泵联合供冷。通过对地下埋管的深度及距离的取值进行分析计算，实现机组在空调、制冰以及供暖三个工况之间的调节。
2.3 地源热泵与余热回收利用技术结合
目前可以提供的方案有：烧结余热回收系统废气源热泵技术。根据烧结工序的特点和余热品位，设计出环冷机余热梯级利用、热电联产的优化用能方案。在环冷机余热的低温段用废气源热泵来提高烟气温度，从而提高烧结余热的回收利用量。该设计在企业当中的推广应用不仅降低了工艺能耗、节省企业成本，同时提供了中低温废气的余热利用方案，为热泵的热源提供了新途径。
3 结束语
地源热泵是一种高效节能且具有环境友好性的暖通空调技术，其
研究正在不断地深入发展。我国正积极地进行此项技术的研究，在政府的支持引导下有计划地推广应用。地源热泵在我国的发展离不开政策支持以及后续的技术改进支持。政策上，政府等应当继续增加对初投资的支持，逐步加强对热泵系统应用的节能补贴等，并完善针对鼓励热泵系统在单位和家庭等场合应用的政策。以供热泵系统在其发展的初期阶段有实力进入广阔的市场。技术上，应当首先着力研究降低热泵系统初投资的方法，并在继续提高整个系统运行效率的同时解决土壤取热、排热不均匀和管路的排布等问题。对热泵系统的理论研究应当更注重对于管路周围温度、能量散失方向的研究与模拟。虽然该技术在应用上仍存在这些问题需要解决，但随着技术的日益成熟及应用中实践经验的积累，地源热泵必将充分发挥其节能环保的优势，为解决能源及环境问题发挥重要作用。
参考文献：
[1] 王勇，袁龙，刘勇. 地表水源热泵系统高效应用关键技术研究[J]. 建筑科学. 2012（10）
[2] 雷飞，胡平放，孙启明. 地下水源热泵流量经济性分析及地下水有效利用[J]. 制冷与空调. 2012（03）
地源热泵技术应用论文
摘要： 地源热泵是一种高效节能且具有环境友好性的暖通空调技术，其研究正在不断地深入发展。我国正积极地进行此项技术的研究，在政府的支持引导下有计划地推广应用。地源热泵在我国的发展离不开政策支持以及后续的技术改进支持。政策上，政府等应当继续增加对初投资的支持，逐步加强对热泵系统应用的节能补贴等，并完善针对鼓励热泵系统在单位和家庭等场合应用的政策。
1 地源热泵技术概述
地源热泵技术是一种领先的空调技术，它是以地下水、地表水或土壤中浅层地热能作为冬夏季节的冷热源，能够有效地利用能源。通俗地说是一种通过浅层土壤或地下水进行热交换的无污染、高效节能的，既可以供暖又可以制冷，并能提供生活用水的空气调节系统。通常地源热泵消耗 1 kW 的能量，用户可以得到 4 kW 以上的热量或冷量。它不向外界排放任何废水、废气和废渣，是一种理想的绿色技术。由于它以 0 ～200 m 的浅层岩土体作低温热源，故称之为地源热泵。地源热泵系统按照室外换热方式的不同可分为： 地下水地源热泵系统、地表水地源热泵系统和土壤源地源热泵系统。其中，土壤源地源热泵系统又称地埋管地源热泵系统或土壤耦合热泵空调系统。20 世纪 80 年代末期，土壤源地源热泵空调系统在我国起步，20 世纪 90 年代成为我国热泵研究的热门课题。进入 21 世纪后，该系统的研究工作和工作实践发展十分迅速。至今工程的规模越来越大，全国不同地区的工程数量也越来越多。地源热泵系统利用浅层地热具有温度较
为稳定的特性，可以分别在冬夏季节提供较高的蒸发温度和较低的冷凝温度，使得系统的制热、制冷系数高于空气源热泵系统。地源热泵系统通过中间传热介质（ 水或以水为主要成分的冷冻液） 在封闭地下埋管中流动，实现系统与大地之间的传热。该系统一般由三个环路组成。①室外环路： 在地下，由高强度塑料管组成的封闭环路，其中间传热介质为水或防冻液。冬季它从周围土壤（ 地层） 吸收热量，夏季向土壤释放热量。②制冷剂环路： 即热泵机组内部的制冷循环环路，制冷剂环路是通过消耗一定的电能驱动热泵机组内压缩机做功，完成机组内的制冷剂循环。③室内环路： 室内环路是将热泵机组的制热（ 冷）量输送到建筑物，并分配给每一个房间或区域，传递热量的介质有空气、水或制冷剂等，而相应的热泵机组分别为水/空气热泵机组、水/水热泵机组或热泵式水冷多联机。
在夏季，建筑物内温度高，需要将建筑物内的热量释放到土壤中，其中还包括循环泵、压缩机和风机消耗的电能。在制冷循环中，热泵机组内蒸发器侧与室内空调末端系统连接，冷凝器侧与室外换热系统连接。在空气环路中，进入蒸发器内温度较高的室外新风或空调回风温度，经过低温低压制冷剂的冷却，温度降低，通过空调末端系统分配到建筑物内，从而达到室内温度降低或恒定。此时，蒸发器是空气-制冷剂换热器。
在冬季，建筑物内温度低，需要将土壤中的能量传递到建筑内，其中也包括压缩机、循环泵和风机消耗的电能。此时，蒸发器与室外地能换热系统连接，是水-制冷剂换热器； 冷凝器与室内空调末端系
统连接，是制冷剂—室内传热介质的换热器。在室外地能换热系统中，水—制冷剂换热器循环管道吸取土壤中的热量加热从循环管道回来的液体，温度升高的液体再通过循环管道使得水-制冷剂换热器中的制冷剂蒸发，吸收从土壤中获得的热量。在制冷剂环路中，被蒸发的制冷剂进入压缩机中，被压缩为高温高压的蒸气，进入空气-制冷剂换热器，高温高压的制冷剂被室内空气或室外新风吸收热量（ 土壤中吸收的热量和压缩机消耗的电能） 后，变为低温高压的液态，经过节流装置，变为低温低压的液态制冷剂，然后这些制冷剂液体重新流入蒸发器（ 水-制冷剂换热器） ，重复上述变化过程，完成制冷循环。空气环路中，被压缩的高温高压的制冷剂释放热量，经过冷凝器（ 空气-制冷剂换热器） 换热给室外新风或者空调回风，温度升高，通过室内末端系统分配到建筑物，从而使室内温度升高或维持。
2 地源热泵的发展趋势
2.1 地源热泵技术与太阳能利用技术结合
目前被认同的称呼是太阳能地源热泵（SGSHP）。在法国，研究人员做了大量实验，其中之一是在180 m2室内采用地源热泵并结合太阳能集热板，结果表明该设备可以平衡地热负荷，延长太阳能集热板使用寿命，并解决了土壤过热的问题。研究表明，太阳能地源热泵复合系统与单独地源热泵系统相比有很大的优势，系统利用太阳能辅热系统，提高机组蒸发温度和热泵 COP、节省运行费用，可以防止地埋管换热器冷水低于零度和冻土现象发生，并且能够向地下土壤蓄热，有效保护土壤温度场，保证热泵长期运行于较为合适的稳定温度环境当
中。
2.2 地源热泵技术与蓄冷技术结合
蓄冷技术还体现在冰蓄冷技术与热泵系统的结合当中。冰蓄冷技术并不节能，从某种意义上说反而浪费能源，但冰蓄冷有其不可否认的优势。使用冰蓄冷可调节峰谷之间的用电量，减小了电网在用电高峰期峰值，缓解电力供需矛盾、提高能源利用效率。目前可以提供的设计方案主要有：地源热泵与冰蓄冷耦合系统。该系统主要由地下换热系统、三工况热泵机组工质循环系统、室内供热系统和冰蓄冷空调系统等子系统构成。在夏季用电低谷的夜间时段，启动热泵机组进行蓄冰，将冷量储存在蓄冰槽中。白天用电高峰时段进行释冰供冷。根据日间供冷的需求量选择单独释冰供冷和释冰热泵联合供冷。通过对地下埋管的深度及距离的取值进行分析计算，实现机组在空调、制冰以及供暖三个工况之间的调节。
2.3 地源热泵与余热回收利用技术结合
目前可以提供的方案有：烧结余热回收系统废气源热泵技术。根据烧结工序的特点和余热品位，设计出环冷机余热梯级利用、热电联产的优化用能方案。在环冷机余热的低温段用废气源热泵来提高烟气温度，从而提高烧结余热的回收利用量。该设计在企业当中的推广应用不仅降低了工艺能耗、节省企业成本，同时提供了中低温废气的余热利用方案，为热泵的热源提供了新途径。
3 结束语
地源热泵是一种高效节能且具有环境友好性的暖通空调技术，其
研究正在不断地深入发展。我国正积极地进行此项技术的研究，在政府的支持引导下有计划地推广应用。地源热泵在我国的发展离不开政策支持以及后续的技术改进支持。政策上，政府等应当继续增加对初投资的支持，逐步加强对热泵系统应用的节能补贴等，并完善针对鼓励热泵系统在单位和家庭等场合应用的政策。以供热泵系统在其发展的初期阶段有实力进入广阔的市场。技术上，应当首先着力研究降低热泵系统初投资的方法，并在继续提高整个系统运行效率的同时解决土壤取热、排热不均匀和管路的排布等问题。对热泵系统的理论研究应当更注重对于管路周围温度、能量散失方向的研究与模拟。虽然该技术在应用上仍存在这些问题需要解决，但随着技术的日益成熟及应用中实践经验的积累，地源热泵必将充分发挥其节能环保的优势，为解决能源及环境问题发挥重要作用。
参考文献：
[1] 王勇，袁龙，刘勇. 地表水源热泵系统高效应用关键技术研究[J]. 建筑科学. 2012（10）
[2] 雷飞，胡平放，孙启明. 地下水源热泵流量经济性分析及地下水有效利用[J]. 制冷与空调. 2012（03）