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1、 第3 3 卷 第3 3期 2 5 2 2 0 0 7 年1 1 月 文谁编号: 1 0 0 9 - 6 8 2 5 ( 2 0 0 7 ) 3 3 - 0 2 5 2 -02 西建筑 V o l . 3 3 N o . 3 3 洲。 、 .2 0 0 7 浅析地源 热泵 空调 系统 薄迎 摘要: 阐 述了 地源热泵的 特点、 工作原理及分类， 从技术、 经济、 环保等方面分别与 锅炉、 空调等采暖 方式进行分析比较 得出 地源热泵是节约能源， 性能穗定， 舒适清洁， 既能 在冬季 供吸又能 在夏季制冷的一 种节能环保的 空调系 统， 值得推 广。 关键词: 地源热果， 经济效益， 工程项目
2、， 空 调系统 中图分类号 T U 8 3 1文献标识码: A 引言源， 冬季 把地能中的热量“ 取” 出来， 供给室内采暖， 此时地能为 地 源 热 泵 是 一 种利 用 地下 浅层地 热资 源( 也 称地能， 包括 地“ 热源 ” ; 夏 季把室内 热 量取出 来， 释放到 地下 水、 土壤或 地表水 下 水、 土 壤或地 表 水 等 ) 的 既 可 供热又 可制 冷的 高效 节能空调系中， 此 时 地能 为 “ 冷 源 ” 。 统。 地源热泵通过 输人少量的高品位能源( 如电 能) ， 实现低温 位地源 热泵 供暖空调系统主要分三部分: 室外地能换热系统、 热能向 高 温 位 转 移。
3、地能 分别 在冬季 作为 热 泵供暖的 热源和 夏水 源 热 泵 机 组 和 室内 采暖 空调末 端系 统。 其中 水源 热泵机主 要 季空调的 冷源， 即在冬季， 把地能中的 热量“ 取， 出来， 提高温度有两种形式: 水 一水 式或水一空 气式。 三个系 统之间靠水或空气 后， 供给室内 采暖; 在夏季， 把室内的热量取出 来， 释放到地能中换热 介质进行 热量的传递， 水源热泵与地能之间换热介质为水， 去。 通常地源热泵消耗1 k W的能量， 用户可以得到4 k W以 上与建筑物采暖空调末 端换热 介质可以 是 水或空 气。 的 热量或冷量。由 于地源热 泵的 热源 温度全年较为稳定，
4、一般为地 源按照室外换热方式不同可分为三类: 1 ) 土壤埋盘管系 1 0 1 ; - 2 5 ， 其制冷、 制 热系 数可 达3 . 5 - 4 . 4 ， 与传统的 空气源统; 2 ) 地下 水系 统; 3 ) 地表 水系 统。 热泵相比， 要高出4 0 % 左右， 其运行费用为 普通中央空调的5 0 %根 据循 环水 是否为 密闭 系 统， 地 源又 可 分为闭 环和 开环系 统。 - 6 0 %0闭环系统如埋盘管方式( 垂直埋管或水平埋管) 、 地表水安置 1 地源热泵特点换 热 器 方 式 。 开 环 系 统 如 抽 取 地 下 水 或 地 表 水 方 式 。 此 外， 还 有 2
5、tibs$45 17=1$51 有效的节能技朴 ”环 夔 戴楼粼1泄澎 奋 匕 坏而水一 卜 外从JJ大两大类; 从输送冷热量方式可分为 集中 系统汾散系 统和 混合系 统。 (地 F 71: .奖 矍 柔 翼 )iL 1-i(黑 F 夏 鬓 衰 鬓黯 夏 黑 裴 工 程 实 例 系 统的广泛应用， 空调对不可再生能源的消耗将大幅度上升， 同冷凝热的卫生热水供应等， 都是对系统冷热的回收利用， 显著提 时对生态环境的 破坏也在日 趋加剧。 如何利用可再生能源及低高了空调系统能源利用率。 品 位能源已 经成了 该领域重要的 研究课 题。 热泵空调技术就是3 结语 在这 种形势下发展起来的， 热泵
6、是指依靠高位能的驭动， 使热量暖 通空调系统的节 能在建筑节 能中占 据重要的 位置， 起着重 从 低 位 热 源 流向 高 位热 源的 装置。 它可以 把 不能直 接 利用的 低要 的 作 用， 节能 技 术的 研究开发和 应 用是暖 通 空调系 统、 建 筑系 位热能转化为可直接利用的 高 位热能， 从而达到节约部分高位热统 节能的 基 础， 政府职能部门的重视和支 持。 则是实现大幅度节 能， 热 泵 提 取的 低 位 热 源 可以 是 室 外 空 气、 地表 水或 地 下 水、 地 下能、 产 生 显著 的 环 境和 社 会效 益、 推 动 经济 发 展 的 保 证 。 恒温 层土壤热
7、以 及其他废热 余热。 另外， 利用太阳 能供热或制冷参 考文献: 技术也在进一步开发应用。 1 刘建助. 高层建筑空调系统节能措施分析【 J 7山西建筑， 8 ) 开 展 冷 热 回 收 利 用 的 研 究 运 用 工 作， 实 现 能 源 的 最 大 限 度2 0 0 5 , 3 1 ( 1 1 ) : 1 2 7 - 1 2 8 利 用 。 目 前 许 多 空 调 系 统 冷 热 回 收 利 用 研 究 也 在 蓬 勃 发 展 ， 并 取 2 1 魏国 华 ， 孙 晋垣， 韩 春 艳. 建 筑 节 能 设 计综 述 J 7 . 山 西 建筑 ， 得了 一 些可喜的成果， 如空调系统排风的
8、全热回 收器， 夏季利用2 0 0 5 , 3 1 ( 2 4 ) : 1 4 9 - 1 5 0 . T h e e n e r g y - s a v i n g o f a i r - c o n d i t i o n s y s t e m HU ,T I - W e t s A b s t r a c t : I t r e p r e s e n t s t h e c o n s t r u c t io n o f e n e r g y s y s t e m a n d c h ie f f e a t u r e o f a i r - co n d it io n s
9、 y s t e m . F ro m c h a n g i n g t h e p u b l ic u n d e r s t a n d i n g co n c e p t io n o f a i r co n d i t io n in g s y s t e m , w e ll - d e s ig n e d t h e a i r - c o n d i t io n s y s t e m e n e r g y - s a v in g , im p r o v in g t h e h e a t - i n s u l a t in g p r o p e r t
10、 y o f m a in t e - n a n ce s t r u c t u r e a n d t h e u s i n g o f n e w s t y le e n e r g y - s a v in g co m f o r t a b l e s t y le s i t d is cu s s e s t h e w a y a n d m e t h o d s o f a ir - co n d i t io n s y s t e m e n e r g y - s a v - i n g , a n d s u p p l ie s t h e r e f e
11、 r e n c e m s i m ila r p ro j e c t s . K e y w o r d s : a i r - co n d i t io n s y s t e m , d e s ig n , a r c h i t e c t u r a l e n e r g y s a v i n g , r e n e w a b le r e s o u r c e s , s o c ie t y b e n e f i t 收稿日 期: 2 0 0 7 - 0 6 - 2 6 作者简介: 薄迎( 1 9 7 7 - ) ， 女. 工捏师. 天津港务局建设公司. 天津3
12、 0 0 4 5 6 万方数据 粼 卷 第3 3期 7年 11月 薄迎: 浅析地源热泵空调系统 2 5 3 天津某办公楼位于塘沽开发区， 该办公楼为地上三层， 总建 筑面积约3 0 0 0 m Z o需解决夏季空调制冷， 冬季供暖问 题， 全年 保持室温在1 8 1 ; - 2 5 之间。 3 . 1 制冷供暖解决方案 1 ) 风冷热泵加辅助电加热方案。 利用风冷热泵实现夏季制 冷， 冬季供暖考虑到风冷热泵机组在室外温度一 白 时启动困 难， 需增加辅助电加热。 2 ) 地源热泵( 地埋管) 方案。该方案要求在建筑物附近打井 3 3 眼， 地源热泵机组夏季制冷、 冬季供暖满足办公楼要求。 3
13、. 2 负 荷计算及机组 1 ) 设计依据、 范围及原则。 本方案包含某办公楼的空调制冷 供暖系统， 包括冷热源、 设备选型及末端系统方案。能够独立实 现夏季制冷， 冬季供暖。 2 ) 空调冷热负荷计算。考虑到该建筑主 要为办公 室? 根 据国家标准单位建筑面积制冷负荷选取1 0 0 W/ m z , 建筑总冷负荷约为 3 0 0 k W。单位建筑面积供暖热负荷选取 6 0 W/ m ， 建筑总热负荷约为1 8 0 k Wo 3 ) 机组设备选tu及技术参 数( 见表1 ) 。选择方案时应该考虑节省投资和保障该建筑正常制 冷供暖要求。 风冷热泵机组设计装机容量为3 3 5 . 2 k W, 配
14、置风 冷热泵机组 Y H A C S O H 4台。地源热泵机组设计装机容量为 3 4 8 k W, 配置水源热泵机组G S H P 3 5 0 1 台。表 1 中机组的设计 装机容量基本满足大楼的需求。 4 ) 风冷热泵机组由于存在在室 外温度一 8 时启动困难， 需增加功率为1 8 0 k W 的辅助电加热 设备， 解决在严寒情况下的 供暖问题。 衰 1 机组设备选型 放到土坡中， 以达到夏季空调的目 的。 该机组具有设计标准、 选 择优良、 操作简便、 安全可靠等优点。 衰2 制冷供履设备工程初投资衰万元 项目 风 冷 热 泵* % A 1k 机组没备1 oo1 田 辅助电加热设备 1
15、0 一 打井3 3 总 计:工 ; 0一1 3 3 项 目 风 冷 热 泵一地 派 热 泵 设 备 名 称一L$ r 1 tp ( 1 4 ) k S 7 一 她 ， 热 泵 机 组 * 4 U 4f一Y H A C 8 0 H一G% -Q 3 5 0 O R /一4一 单 台 制 冷 t 。一，一、 单 台 制 热 i A W 一，一4 3 6 S MA 。一3 2 0一3 5 0 总 制 热 2 。一3 2 0一4 3 6 3 . 4 制冷供暖设备工 程初投资( 见表z ) 3 . 5 制冷供暖运行费用 1 ) 夏季制冷大约1 2 0 d 左右， 每天运行1 0 h ， 机组运行系数为 0
16、 . 7 ， 每度电按0 . 5 7 元计算。 风冷热泵方案: 0 . 5 7 元x1 0 4k Wx1 0h x1 2 0d x0 . 7 = 4 9 7 9 5 . 2 元， 4 9 7 9 5 . 2 元二 3 0 0 0 澎= 1 6 . 6 元/ m Z o 地源热泵方案: 0 . 5 7 元x 7 3 . 5 k Wx 1 0 h x 1 2 0 d x 0 . 7 = 3 5 1 9 2 元， 3 5 1 9 2 元= 3 0 0 0 廿= 1 1 . 7 元/ M l o 2 ) 冬季供暖大约1 2 0 d 左右， 每天运行2 0 h ， 机组运行系数为 0 . 7 ， 每度电
17、 按0 . 5 7 元计算。 风冷热泵方案: 风冷热泵费用: 0 . 5 7 元x1 0 8 k Wx 2 0 h x1 0 0 d x 0 . 7 = 8 61 8 4 元。 辅助电 加热费用: 0 . 5 7 元X1 8 0 k W x 2 0 h x 2 0 d = 4 1 0 4 0 元。 合计: 8 6 1 8 4 元+ 4 1 0 4 1 元= 1 2 7 2 2 4 元， 1 2 7 2 2 4 元= 3 0 0 0 澎二 4 2 . 4 元/ m Z o 地源热泵方案: 0 . 5 7 元x 9 9 . 5 k W x 2 0 h x 1 2 0 d x 0 . 7 = 9 5
18、 2 8 1 . 2 元， 9 5 2 8 1 . 2 元= 3 0 0 0 澎= 3 1 . 7 6 元/ m Z o 表3 单位面积季度运行费用比较元产 节 护 3 . 3 风冷热泵机组与地源热泵机组的特.s 3 . 3 . 1 风冷热泵机组的特点 1 ) 风冷冷( 热) 水机组采用模块化设计， 完全不必设置备用机 组， 运行过程中电脑自 动控制， 调节机组的运行状态， 使输出功率 与工作环境的实际利用率相协调。 2 ) 模块化机组的可靠性高， 该 机组由数个模块组成， 任何模块的临时检修停运都不会影响整机 的正常运行， 大大提高了整个空调系统的合理性和可靠性。3 ) 机 组可任意放置于屋
19、顶或地面， 不占用有效使用面积。同时安装施 工工作大为简便。 4 ) 由于机组在运行过程中是全电脑自 动控制， 所以日 常不需要专业技术人员管理维护。 5 ) 风冷热泵有不足之 处， 由 于在室外温度一 8 时启动困 难， 需增加辅助电加热。 3 . 3 . 2 地源热泵的特点 水源热泵机组以水为载体， 借助热泵系统， 通过消耗部分电 能， 将所取得的能量供给室内 取暖; 在夏季把室内的热量取出. 释 3 ) 单位面积季度运行费用比较( 见表3 ) 。由此可见， 设计安 装良 好的 地源热泵， 平均来说， 可以节约用户 3 0 %- 4 0 %的供热 制冷空调的运行费用。既能在冬季供暖， 又能
20、在夏季制冷， 空调 的地源热泵系统是一种节能环保的空调系统; 另外经过多年的研 究， 地源热泵在技术上已经非常成熟， 而且经过多年的示范与实 践， 确认了地源热泵系统的 很多优点: 节约能源、 舒适、 安全、 性能 稳定、 清洁、 使用灵活。 参考文献: 1 崔学 梅， 苏 保青. 地源热泵分析 J ) . 山西建筑, 2 0 0 6 , 3 2 ( 3 ) : 8 2 - 8 3. 2 祁永智. 空调系统水泵变频运行的节能分析【 i 山西建筑， 2 0 0 6 , 3 2 ( 1 2 ) : 5 2 - 5 3 . D i s c u s s i o n o n e a r t h h e
21、a t p u mp a i r - c o n d i t i o n e r s y s t e m 侧 Y t 昭 A b s tr a c t : I t e la b o r a t e s t h e f e a t u r e s , w o r k i n g p r in c i p l e , a n d s o r t s o f e a r t h h e a t p u m p , a n a ly z es a n d c o m p a r e s b o il e r a n d a i r - co n d it io n e r h e a t - s u
22、p p ly m e t h o d s f ro m s k i ll , e c o n o m y a n d e n v i ro t m t e m p ro t e c t io n . I t co n c l u d e s t h a t e a r t h h e a t p u m p c a n s a v e e n e r g y , h a s s t a b l e f u n c t io n a n d c l e a n , it is a ls o a n a ir - c o n d it io n e r s y s t e m o f e n e
23、r g y - s a v in g a n d e n v i ro n m e n t - p r o t e c t in g b o t h c a n b e u s e d in w a r m - s u p p ly in Win t e r a n d f r e e z in g i n S t a m m e r , w h i c h w o rt h y s p r e a d i n g . K e y w o r d s : e a rt h h e a t p u m p , e co n o m i c b e n e f i t s , p r o j e c t i t e m s , a ir - c o n d i t io n e r s y s t e m 万方数据