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地源热泵水源热泵技术利用科学之道

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发表于 2018-9-2 12:42:45 |显示全部楼层
  技术是利用地下的土壤、地表水和地下水温度相对稳定的特性,通过消耗电能,在冬天把低位热源中的热量转移到需要供热或加温的地方,在夏天还可以将室内的余热转移到低位热源中,以达到供热或制冷的目的。同时,这种技术还可供应生活用水,是一种有效利用能源的方式。地源热泵系统大体包括三种类型:以利用土壤作为冷热源的土壤源热泵、以利用地下水为冷热源的地下水热泵系统和以利用地表水为冷热源的地表水热泵系统。
  地源热泵作为一项节能新技术,在我国正迅速推广。但是,任何一种技术节能与否都不可能脱离具体的应用条件,只能在一定条件下才能达到预期效果。目前,我国电能主要来自于燃煤发电厂,任何一种消耗电能来获取热量的技术,只要其制热量与输入功率的比率即热泵的循环性能系数COP不超过3,它就难以成为真正的“节能技术”,甚至还会“高耗能”。
  以土壤源热泵系统为例。在西方国家,由于埋管需要较大的土地面积,因此,这种系统很少用于350kW以上的项目。尤其是冷热不平衡的项目,单个系统的规模会受到更为严格的限制。因此,土壤源热泵系统在欧美国家多用于低容积率、低负荷密度的建筑,单个系统垂直埋管数量大多不超过120根。即使是较大规模的建筑群,也一定要分成多个系统,每个系统的埋管位置也尽可能分散。
  而目前在我国,土壤源热泵被大量用于高容积率的住宅小区以及高负荷密度的公共建筑,单个系统规模大多超过1MW。由于可利用土地面积有限,井孔不得不密集布置,严重制约了地层的热恢复能力,使得系统的实际供热和供冷能力低于预期。
  再例如地下水水源热泵系统,水源的探测开采技术及其开采成本正制约着水源热泵的推广应用。首先,在不同地区、不同需求条件下,地下水水源热泵系统的投资经济性会有所不同。地下水的开采利用要符合《中华人民共和国水法》及各个城市制定的《城市用水管理条例》,这些法规强调用水要经过审批并收费,因而直接影响水源热泵的经济性。其次,地下水的水质直接影响地下水水源热泵机组的使用寿命和制冷、制热效率,对地下水水质的基本要求是澄清、水质稳定、不腐蚀、不滋生微生物或生物、不结垢等。最后,过度的地下水开采可能导致地面下陷等严重问题。这些问题都是采用地下水水源热泵系统中必须谨慎考虑的问题。
  地下水水源热泵另一个主要问题是提取过热(冷)量的水如何向地下回灌,必须保证把水最终全部回灌到原来取水的地下含水层,才能不影响地下水的资源状况;把用过的水从地表排掉或排到其他浅层,都将破坏地下水的状况,造成对水资源的破坏。此外,系统还要设法避免灌到地下的水很快被重新抽回,否则水温就会越来越低(冬季)或越来越高(夏季),使系统性能恶性循环。
  对于室内末端装置的设置,应该注意的是,无论采用何种末端装置采暖,过高温度的热水不仅会降低室内的舒适性(出风温度过高或室内温度分布不匀),而且将导致热泵机组的COP大大降低(热水温度每升高1℃,热泵机组的COP将降低约2%~3%,出水50℃要比40℃时的COP降低20%~30%)。因此,如若采暖用热泵系统,不能盲目地遵循出水温度越高越好的想法,而是应鼓励采用低温热水的末端设备,在满足室内舒适性的前提下,尽可能降低所需的热水温度,提高热泵机组的效率。
  对于节能技术的应用一定要本着客观、科学的态度,根据不同的条件采用适宜的技术实现节能的目标。
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