建筑节能中的地源热泵

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇建筑节能中的地源热泵范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘 要：根据地源热泵建筑节能技术在解决建筑的空调系统热量交换中关于节能实施方案的有关资料，具体结合我公司施工的楚天传媒大厦项目中建筑中空调系统“地源热泵”技术的应运，有针对性的作出相关分析。

关键词：建筑节能、地源热泵、空调

中图分类号：TE08文献标识码： A

在国家大力提倡建筑节能，同时建筑节能、绿色建筑法律法规及其相应的地方性法律法规和条文的相继颁布实施的过程中；从建筑设计、施工入手，一大批的新建建筑工程在建设中使用了相关的节能技术。结合我公司在楚天传媒大厦项目施工实际情况，就“热泵”能源的利用方面，特别是在热泵能源利用方面中的“地源热泵”技术为解决建筑的空调系统热量交换中建筑节能方案实施提供了可靠的保障。

一、 热泵与空调系统

热泵（制冷机）是通过作功使热量从温度低的介质流向温度高的介质的装置。建筑的空调系统一般应满足冬季的供热和夏季制冷两种相反的要求。传统的空调系统通常需分别设置冷源（制冷机）和热源（锅炉）。建筑空调系统由于必须有冷源（制冷机），如果让它在冬季以热泵的模式运行，则可以省去锅炉和锅炉房，不但节省了初投资，而且全年仅采用电力这种清洁能源，大大减轻了供暖造成的大气污染问题。

采用热泵为建筑物供热可以大大降低一次能源的消耗。通常我们通过直接燃烧矿物燃料（煤、石油、天然气）产生热量，并通过若干个传热环节最终为建筑供热。采用燃料发电再用热泵供热的方式，在现有先进技术条件下一次能源利用率可以提高40%。因此，采用热泵技术为建筑物供热可大大降低供热的燃料消耗，不仅节能，同时也大大降低了燃烧矿物燃料而引起的CO2和其他污染物的排放。 热泵利用的低温热源通常可以是环境（大气、地表水和大地）或各种废热。应该指出，由热泵从这些热源吸收的热量属于可再生的能源。

二、空调热泵分类及优缺点和工程实例

以建筑物的空调供热制冷为目的的热泵系统有许多种，有利用建筑通风系统的热量（冷量）的热回收型热泵和应用于大型建筑内部不同分区之间的水环热泵系统等。本文中主要研究利用周围环境作为空调冷热源的热泵系统，按其性质来分有空气源热泵 (ASHP) 和地源热泵（GSHP）两大类。地源热泵又可进一步分为地表水热泵 (SWHP)、地下水热泵 ( GWHP) 和地下耦合热泵 (GCHP)。目前在我国对热泵系统的术语尚未形成规范的用法。

在以往的热泵系统的热源是从水井或废弃的矿井中抽取的地下水。经过换热的地下水可以排入地表水系统，但对于较大的应用项目通常要求通过回灌井把地下水回灌到原来的地下水层，这就受到许多限制，如对地下水资源、水文地质条件、地下水热泵系统的经济性与地下水层的深度、水泵的耗电及系统的效率有很高的要求。此外，目前国内地下水回灌技术还不成熟，在很多地质条件下回灌的速度大大低于抽水的速度，会造成地下水资源的流失，即使能够把抽取的地下水全部回灌，如何来保证地下水层不受污染也是一个难题。还有的地表水热泵系统的热源是池塘、湖泊或河溪中的地表水。在近江河湖海等大体量自然水体的地方利用这些自然水体作为热泵低温热源是值得考虑的一种空调热泵的型式。然而，这种地表水热泵系统也受到自然条件的限制。一定的地表水体能够承担的冷热负荷与其面积、深度和温度等多种因数有关，需要根据具体情况进行计算。这种热泵的换热对水体中生态环境的影响有时也需要预先加以分析。

我公司施工的楚天传媒大厦项目采用的“地源热泵” 中热泵利用消防水池作为热泵的冷热源。该项目中水池体积为268立方米，可作为公共部分近10000平方米建筑面积的部分整体冷热源供给。对于水池中的水体在未受干扰的情况下常年保持恒定的温度，远高于冬季的室外温度，又低于夏季的室外温度，因此地源热泵可克服空气源热泵的技术障碍，且效率大大提高。此外，冬季通过热泵把水体的热量升高温度后对建筑供热，同时使水体的温度降低，即蓄存了冷量，可供夏季使用；夏季通过热泵把建筑物中的热量传输给水体，对建筑物降温，同时在水体蓄存热量以供冬季使用。这样在地源热泵系统中大地起到了蓄能器的作用，进一步提高了空调系统全年的能源利用效率。

在楚天传媒大厦项目的空调系统中采用了开式地源外换热系统，利用消防水池来作为热泵的供热和制冷源，可以避免了上述的地下水回灌控制和自然水体总量限制，采用动态的无污染可重复利用的消防水池水体（在日常工作时作为空调系统热量调节的冷热源，在消防救火时可作为水体的供给库），这是将前面两种做法的优缺点进行了综合后，使工程施工及后期的应用控制从理论到实际操作可行性较强。

三、地源热泵空调系统的经济性分析

地源热泵系统可实现对建筑物的供热和制冷，还可供消防用水，一机多用。一套系统可以代替原来的锅炉加制冷机的两套装置或系统。系统紧凑，省去了锅炉房和冷却塔，节省建筑空间，也有利于建筑的美观。地源热泵系统的另一个显著的特点是大大提高了一次能源的利用率，因此具有高效节能的优点。地源热泵比传统空调系统运行效率要高约40-60%。另外，地源温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，整个系统的维护费用也较锅炉－制冷机系统大大减少，保证了系统的高效性和经济性。

地源热泵空调系统的经济性取决于多种因素。不同地区、地质条件，不同能源结构及价格等都将直接影响到其经济性。根据国外的经验，由于地源热泵运行费用低，机组寿命在20年以上，地源热泵系统在整个服务周期内的平均费用将低于传统的空调系统。

我公司施工的楚天传媒大厦工程设计施工图中采用空调水蓄冷（利用消防水池），即地源热泵的室外热交换系统形式中的开式地下水地源热泵系统作为地下能源利用的技术。

本工程相关的配合系统还有自动控制、水路设有动态平衡阀，分层分区设置流量表及功耗表进行采暖（制冷）系统的调控计量系统，保证使用空调系统时的分配的合理性、经济性。

四、结束语

在建筑供热空调中采用热泵技术可以有效地提高一次能源利用率，减少CO2和污染物的排放，不失为一种可持续发展的建筑节能新技术。在本文中主要讲述的热泵系统中，地下水热泵和地表水热泵系统受水资源条件的制约，其应用范围受到限制。而楚天传媒大厦工程中采用的消防水池作为地源热泵的冷热源，运行费用低，节能和环保效益显著。

由于我国在地源热泵的应用方面还刚刚起步，推广地源热泵技术需要政府的政策引导、对设计和施工人员的培训、所需设备和材料的配套以及提高公众对地源热泵技术的了解程度。现如今的空调和供热已成为社会大众普遍的需求，在政府、科研和工程技术各个相关单位的共同努力下，我国已经积极学习和合理借鉴取舍国外的成功经验，最大限度取得我国地源热泵应用技术的推广和发展的进步。

作为我公司施工的楚天传媒大厦项目中应用到的“地源热泵”技术，在湖北省建筑节能示范工程申报中楚天传媒大厦项目已获得立项，并且在施工过程中积极推广该项技术和积累施工经验，为以后的同类施工项目提供可靠的技术资料。