1引言

 

  20世紀(jì)70年代以來(lái)，能源和環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán) 重，越來(lái)越受到公眾、政府關(guān)注，在我國(guó)的能源消耗當(dāng)中，建筑能耗的比例達(dá)到了25%以上，其中最為突出的是建筑采暖能耗。我國(guó)單位建筑面積的采暖能耗比發(fā)達(dá)國(guó)家高出2倍以上。隨著人們對(duì)生活舒適度的要求越來(lái)越高，對(duì)空調(diào)的需求和依賴(lài)也會(huì)不斷提高，空調(diào)系統(tǒng)耗能在整個(gè)建筑能耗中所占比例也會(huì)相應(yīng)的大幅上升。

 

  我國(guó)冬季采暖多以燃燒煤炭為主，夏季以使用空調(diào)為主。冬季煤炭燃燒排放的煙塵中有許多無(wú)法去除的超細(xì)顆粒，是PM2.5細(xì)顆粒的主要來(lái)源，而燃燒排放的二氧化硫和氮氧化物等氣體，是大氣污染物的主要污染物。 從節(jié)能減排、綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的角度來(lái)看，以清潔、可再生的地熱源為能源的地源熱泵這一綠色技術(shù)逐漸為人們關(guān)注，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)得到了較快的應(yīng)用和發(fā)展。

 

  2 地源熱泵的節(jié)能機(jī)理與特點(diǎn)

 

  2.1 定義及節(jié)能機(jī)理 地源熱泵系統(tǒng)是一種通過(guò)淺層土壤進(jìn)行熱交換 的高效節(jié)能、無(wú)污染的，既可供暖又可制冷，并可提供生活用水的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。一般而言，在未受干擾時(shí)較深的地層溫度常年保持基本恒定不變，夏季時(shí)的溫度低于室外溫度，冬季時(shí)溫度又遠(yuǎn)高于室外溫度。地源熱泵技術(shù)就是通過(guò)消耗少量高品位的電能，夏天時(shí)通過(guò)將室內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到低位熱源中來(lái)實(shí)現(xiàn)制冷降溫的目的，同時(shí)在大地中存儲(chǔ)了熱量以供冬季使用；反之，冬天時(shí)把低位熱源中的熱量轉(zhuǎn)移到需要升溫或供熱的地方，以達(dá)到升溫、采暖的目的，同時(shí)使大地中的溫度降低，即蓄存了冷量。在地源熱泵系統(tǒng)中大地起到了蓄能器的作用，進(jìn)一步提高了空調(diào)系統(tǒng)全年的能源利用效率。 地源熱泵系統(tǒng)的節(jié)能機(jī)理在于系統(tǒng)只需消耗1kW的能量，用戶(hù)即可獲得4kW以上的熱量或冷量，因此節(jié)能效果顯著。

 

  2.2 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

 

  （1）節(jié)能、運(yùn)行費(fèi)用低。由于土壤全年的溫度波動(dòng)小，冬季比環(huán)境溫度高，夏季比環(huán)境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和冷源。地源熱泵系統(tǒng)所具有的這種溫度特性使其比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率要高40%。另外，土壤溫度較恒定的特性使得熱泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定，整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用也較鍋爐———制冷劑系統(tǒng)大大減少，保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性。

 

  （2）環(huán)保、潔凈。地源熱泵系統(tǒng)除了高效節(jié)能外，還不向環(huán)境排放廢氣、廢水、廢渣，減輕了城鎮(zhèn)的大氣污染。地源熱泵的污染物排放量比電供暖減少70%以上，地源熱泵系統(tǒng)供冷時(shí)省去了冷卻塔，避免了冷卻塔噪音及霉菌環(huán)境，從而達(dá)到了綠色環(huán)保的要求。

 

  （3）可再生。從能量轉(zhuǎn)換角度來(lái)說(shuō)，地源熱泵系統(tǒng)是利用淺層巖土體作為蓄熱體并利用其中的能量，這些能量主要來(lái)源于太陽(yáng)能和地?zé)崮?/a>，太陽(yáng)能和地?zé)崮?/a>均屬可再生能源，因此地源熱泵技術(shù)又是一種可再生能源。

 

  （4）一機(jī)多用。地源熱泵系統(tǒng)可供熱、制冷，一機(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替換原來(lái)的鍋爐和空調(diào)兩套裝置。 3地源熱泵系統(tǒng)案例環(huán)保效益分析 沈陽(yáng)某辦公區(qū)采用地源熱泵系統(tǒng)為園區(qū)供暖、制 冷，園區(qū)需要的冷負(fù)荷為5400kW，熱負(fù)荷為3500kW。本文以該辦公區(qū)為例，分析地源熱泵系統(tǒng)環(huán)保效益。3.1冬季供暖 冬季供暖時(shí)間為5個(gè)月，按照傳統(tǒng)的供暖方式，達(dá)到供暖要求需要約1935t標(biāo)準(zhǔn)煤。 采用地源熱泵系統(tǒng)供暖方式后，園區(qū)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)為冬季白天上班時(shí)間為8h，地源熱泵系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間為4h，耗電量為1360kW·h，冬季夜間采用低溫運(yùn)行狀態(tài)，耗電量為560kW·h。 供暖需要耗能1089600kW·h。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，每千瓦時(shí)電折0.404kg標(biāo)準(zhǔn)煤。消耗標(biāo)準(zhǔn)煤的數(shù)量為440198.4kg，即440t。

 

  冬季供暖期節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤約1495t。3.2夏季制冷 夏天地下土壤溫度一般為9.6℃，經(jīng)過(guò)板式換熱器后，供水溫度為14℃，回水溫度為17℃。在此溫度基礎(chǔ)上，不使用地源熱泵機(jī)組，只使用水泵循環(huán)就可以滿(mǎn)足要求。

 

  園區(qū)夏季冷負(fù)荷為5400kW，冷卻、冷凍水泵合計(jì)每小時(shí)耗電量為500kW·h。 一般空調(diào)器的COP為3.19，按照?qǐng)@區(qū)冷負(fù)荷為 5400kW計(jì)算，每小時(shí)需要用電1692kW·h。 由此可見(jiàn)，園區(qū)每小時(shí)省電1192kW·h。夏季制冷90d，每天制冷8h，整個(gè)夏季共節(jié)省電能858240kW·h，折合成標(biāo)準(zhǔn)煤為346.7t。 園區(qū)冬季供暖、夏季制冷總共節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1841.7t。1kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒會(huì)產(chǎn)生2.66kg二氧化碳，0.015kg二氧化硫［2］。園區(qū)使用地源熱泵供暖、制冷比傳統(tǒng)方式全年會(huì)減少排放二氧化碳4898.9t，二氧化硫27.6t。

 

  4結(jié)語(yǔ)

 

  在我國(guó)全面建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的社會(huì)進(jìn)程中，低碳、綠色、環(huán)保的理念日漸深入人心，地 源熱泵這一集節(jié)能、 環(huán)保為一體的新技術(shù)，將越來(lái)越受到人們的重視。這一技術(shù)的使用不僅節(jié)約了大量的資源，而且有效地減少了二氧化碳、二氧化硫以及 粉塵的排放，有效控制了PM10及PM2.5的產(chǎn)生， 減少霧霾天氣的產(chǎn)生，將帶來(lái)一定的環(huán)保效益，有利于我們創(chuàng)造良好的生活環(huán)境。