地源热泵的科技论文
地源热泵的科技论文
地源热泵是一项新兴的节能环保、可再生能源利用技术，这是学习啦小编为大家整理的，仅供参考!
地源热泵的科技论文篇一
地源热泵空调系统研究
【摘要】 地源热泵是一项新兴的节能环保、可再生能源利用技术，在建筑供热空调中采用地源热泵技术可以有效地提高一次能源利用率，减少二氧化碳合其他大气污染物的排放。本文就地源热泵空调系统进行系统研究。
【关键词】 地源热泵;节能;环境
1、前言
地源热泵式一种利用浅层合深层的大地能量，包括土壤、地下水、地表水等天然能源作为冬季热源合夏季冷源，然后再由热泵机组向建筑物供冷供热的系统，是一种利用可再生能源的既可供暖又可制冷的新型中央空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源，实现由低温位热能向高温位热能转移。
2、地源热泵应用概况
地源热泵(GSHPS)是一个广义的术语，它包括了使用土壤、地下水和地表水作为热源和热汇的系统，即地下耦合热泵系统(GCHPS)，也叫地下热交换器地源热泵系统;地下水热泵系统(GWHPS);地表水热泵系统(SWHPS)。
2.1 国外发展情况：地源热泵系统由于采用的是可再生的地热能，因此被称之为：一项以节能和环保为特征的21世纪的技术。这项起始于1912年的技术，美国从1946年开始对GSHP系统进行了十二个主要项目的研究，如地下盘管的结构形式、结构参数、管材对热泵性能的影响等。并在俄勒冈州的波特兰市中心区安装了美国第一台地源热泵系统。
特别是近十年来地源热泵在欧美工业发达国家取得了迅速的发展，已成为一项成熟的应用技术。到2000年底，美国有超过40万台地源热泵系统在家庭、学校和商业建筑中使用，每年约提供8000～11000Gwh的终端能量。
地源热源在工程上的应用主要为地下耦合热泵系统(GCHPS)和地下水热泵系统(GWHPS)、地表水热泵系统(SWHPS)。
2.2 国内发展应用情况
2.2.1能源消费现状：到2040年，我国一次能源的总消费量将达38.6亿吨标准煤，是现在能源消费量的3倍。而到本世纪末，国内每年最多可供应的一次能源生产量为32亿吨标准煤。因此，我国今后较长期的能源消费年均增长率应控制在2.5%左右，直到2040年能源消费实现零增长目标。
我国已探明的能源总体储量，煤炭储量约占世界储量的11%，原油占2.4%，天然气仅占1.2%，我国人口约占世界人口的20%，人均能源占有量不到世界平均水平的一半。我国是煤炭大国，但世界七大煤炭大国中其余六国的储量比都在200年以上，只有我国的储量不足百年。石油的储量比为四十年，并且中国石油、天然气的平均丰度值也仅为世界平均水平的57%和45%。
面对如此严峻的能源形势，国家总的能源政策还是节能和新能源开发、再生能源利用并重，因此，地源热泵技术的推广应用在我国具有极大的现实意义和广阔的发展前景。
2.2.2地源热泵应用情况：地源热泵空调系统的设计，主要包括两大部分：一是建筑物内的水环路空调系统的设计;二是地源热泵空调系统的地下部分的设计，即地下耦合热泵系统的地下热交换器、地表水热泵系统的地表水热交换器、地下水热泵系统的水井系统的设计。
地下耦合热泵系统最早应用在89年10月投入运行的上海闵行开发区办公楼(4305m2，冷负荷4532KW，热负荷231KW)，其技术和设备均由美国提供，使用情况良好。135个深35米的垂直竖管井，埋管为聚丁烯管。国内的大专院校均进行了相关的垂直或水平埋地管的试验研究和小型的工程应用，并建立了地埋管的传热模型。各地的地质条件不同，土壤的温度和热物性参数都不一样，因此，地下耦合热泵的应用还有待进一步的实验验证和实验数据的积累。
地表水热泵系统：地表水温度受气候的影响较大，与空气源热泵类似，武汉东湖等浅水性湖泊夏季水温高于湿球温度，无利用价值，冬季水温略高于气温，可用作热源水。实测数据表明宁波奉化江水7M深31.2℃，珠江底层31.8℃，江水热污染很厉害，利用价值不大。可利用长江水作为地表水热泵系统的热源，但冬季江水水位很低，从取水的经济性及防洪角度考虑，实际利用还是极难的。
地下水热泵系统：综合上述情况可以看到，目前在我国来说，技术上比较成熟、利用可行性较大、实施的工程项目较多的还是地下水热泵系统。目前国内生产水源热泵机组的厂家也已达到二、三十家。因为国内还没有颁布水源热泵机组的生产技术标准，国内厂家生产的产品质量差别较大，从有些厂家的产品样本来看，技术参数不完整、不准确。因为很多生产厂家没有实测手段，采用水源热泵机组所需要的很多数据不能提供，甚至不排除某些技术力量差的厂家根本就没有弄清楚水源热泵机组和常规冷水机组的技术差异，直接就拿常规冷水机组来作为水源热泵机组推销到市场。目前就笔者所接触到的厂家来看，只有一家国外公司能够提供专用电脑软件选型数据，可以根据设计工况选择合理和可信的机组配置和各种性能数据。
3、需要注意的问题
地源热泵从开始研究到应用的过程中，虽然它是一种环保、节能、先进的空调方式，但仍然存在一些需要注意的问题：
3.1水资源利用的问题：水资源的利用应建立在合理的基础之上。对于地下水的使用问题，国家已经有相关的法律、法规、标准出台，应严格执行《中华人民共和国水法》和《城市地下水开发利用保护管理规定》等法规，确保水资源不受污染，不对地质造成灾害。
3.2采取可靠的回灌手段：大量的开采地下水而不采取可靠回灌手段的话，后果将不堪设想。应加强对井水抽取后进行回灌，还要对水井进行维护，增加水井的使用寿命。回灌水还不应污染地下水源。
3.3设计过程中要注意水文地质问题：利用地下水源时，要了解地源热泵系统设计的基础资料。要在当地完成对工程所在地的井深、水温、水量、水质等原始资料的采集，并保证这些资料的有效性和正确性，对这些资料进行分析研究。这是一项很重要的工作，可是经常在工程实践中被忽视，从而造成了系统的失败。在某工业城项目中，可行性报告中列出的单井每小时出水量实际上是单井每天出水量，这使得工程最后不得不采用其他的方式进行补救。
3.4水质处理问题：如果水质不适合直接用于地源热泵机组，则需要采取相应的水处理措施。比如用过滤器、水处理仪、沉淀池等装置处理后再用于地源热泵机组。一般情况下地下水不能直接用于供暖，因为地下水一般含有一定数量的碳酸盐、硫酸盐、腐蚀性气体及泥沙等物质。可以经过板式换热器间接利用地下水，从而延长机组使用寿命，减少维修费用。
3.5地下换热器的设计：地下换热器的设计要注意对建筑负荷、回填材料、土壤地层特性等进行精确的勘测和分析。
3.6合理地配置整个系统：地源热泵虽然是绿色的空调方式，但是如果没有一套合理的系统，它的节能和环保优势就根本无法发挥出来。
4、结束语
地源热泵作为一种环保节能的空调方式，应该得到研究工作者对其进行更为深入的研究，探索其关键性技术。目前在国内地源热泵机组的设计、安装、运行、维护等各个方面还没有成型的行业标准和规范，其推广应用还有待时日。作为一门新技术，它为我国的可持续发展带来了契机，在不远的将来，随着国富民强，经济实力的提高和生活水平的进步，研究和技术人员的努力，它在中国一定有广阔的市场前景。
参考文献
[1]徐伟等译，地源热泵工程技术指南[M] .北京：中国建筑工业出版社，2001
[2]刁乃仁，方肇洪.地源热泵-建筑节能新技术[J] .建筑热能通风空调，2004
(作者单位：1.西门子(中国)有限公司沈阳分公司;
地源热泵的科技论文篇二
地源热泵技术浅谈
摘要：在当前房产市场可持续性发展的口号影响下，研究有效利用绿色能源、节能减排的节能型建筑成为各房产公司关注的重点。本文以绿色能源利用的先行者朗诗地产为范本，从地源热泵的工作原理入手，从技术、成本及维护等各个角度展开比较，探讨了目前市场关注度高的可持续性能源地源热泵在项目中的应用可行性。
关键词：住宅;地源热泵; 节能减排
Abstract: Under the influence of the slogan of sustainable development in the current housing market, it has become the focus of real estate companies to study the energy saving buildings including effective utilization of green energy and emission reduction. Taking the Lashi Real Estate Company, the pioneer of utilizing green energy, as the example, proceeding with the working principle of ground source heat pump, the paper makes a comparison from the technology, costs and maintenance, and explores the application feasibility of the sustainable energy ground source heat pump with high attention from the market in projects.
Key words: residence; ground source heat pump; energy conservation and emission reduction
中图分类号：F287.8文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2012
近日，参观了倡导科技住宅的朗诗地产在杭州的第三个楼盘田园绿郡，与以往的朗诗楼盘一样，此楼盘也是以节能低碳的“恒温、恒湿、恒氧”的三恒为主要卖点，进入样板房，虽然室内没有传统的空调系统在运作，但是明显比室外感觉凉爽舒适，客厅内有个温湿度计显示：温度25°湿度51°;其次由于运用了良好的保温隔音系统，室外嘈杂的施工噪音在室内变得微乎其微。
通过专业人员的讲解，了解到朗诗地产使用的主要科技系统如下：
地源热泵技术系统：
用垂直钻孔把管路埋设到地下60-100米左右深度，通过管路中的水循环，从浅层常温的土壤中获取或者散发能量，供室内的采暖或者制冷，能量通过一套低耗机组传输，以保证室内常年在人体舒适的温度和湿度;
顶棚辐射系统：
在混凝土楼板层中直接敷设盘管，通过管中的供回水温差，对室内的温度湿度进行智能化的调控;水管均匀分布，覆盖到每个房间，没有明显的吹风感也没有噪声;
置换新风系统：
在卧室客厅的地面设置新风口送风，厨房卫生间的上空排风，室外的新鲜空气经过粉尘过滤、温度湿度处理后进入房间，使室内始终能呼吸到新鲜的空气;
严密的保温隔热围护系统：
减少能量损失，有效的保证温度均衡……
在能源日益趋紧的当今社会，节能型建筑是房产企业发展的总趋势，顺应了国家“二一五”计划口号：低碳节能减排。所以利用地温这种清洁能源，无排放、无污染、高效率、可再生的地源热泵也显出了其独有的优越性，是现今能源方面研究的主题。
地源热泵的工作原理如下：地源热泵是一种利用浅层地热资源(也称地能，包括地下水、土壤或地表水等)的既可供热又可制冷的高效节能空调设备。通过输入少量的高品位能源(如电能)，实现由低温位热能向高温位热能转移。地能分别在冬季作为热泵供热的热源和夏季制冷的冷源，即在冬季，把地能中的热量取出来，提高温度后，供给室内采暖;夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。通常地源热泵消耗1kWh的能量，用户可以得到4kWh以上的热量或冷量。
下面，就庐山国际的公寓式酒店为例，简要阐明地源热泵的优缺点以及其在该项目中运用的可行性及经济性。
庐山国际公寓式酒店地上32层，地上建筑面积6.1万方，地下车库2层，地下面积1.1万方，外立面按照公建立面设计。如采用地源热泵做为该楼的主要能量来源，优势如下：
1、由于采用的是国家倡导的低碳节能措施，相应能享受到国家的优惠政策，有17-33%的国家补贴;
2、环境效益明显：无排放无污染，能源清洁可以再生，能保证良好的空气环境;
3、高效节能，运行费用低：与普通锅炉(电、燃料)供热系统比，能节省三分之二以上的电能或者是二分之一以上的燃料;而且其制冷制热的效率比传统的空气源热泵要高40%左右;
4、地上部分的机组投入省，是传统中央空调机组的50-60%的投入，因为它不消耗水也不污染水，不需要锅炉，不需要冷却塔，也不需要燃料堆场等。
5、从建筑外立面设计角度上看，减少了大量空调室外机的因素，能做出统一大气的立面形象;
6、倡导科技住宅，增加楼盘的附加值，有利于提升楼盘的品质及品牌形象，利于销售;
7、维护费用低，使用寿命长。
相比较而言，采用地源热泵技术的不利部分如下：
1、前期的经济投资在地下部分比较高：由于此项目建筑面积大，所需要的采暖面积也相应大，地下部分的打井埋管所需要的费用比较高：按照公寓式酒店的建筑面积6万方来计算，管道需要约20万米，以100元/米的埋管费用(按照岩石层120元/米、土壤层80元/米平均，埋管深度在80米左右)，光在地下部分的一次性投入约要2000万左右;
2、由于采用的是垂直式埋管的方式，管道的施工与建筑基础施工需协调同时进行，施工难度很大，不容易进行施工管理;
3、需要辅助部分的投入：要想达到室内良好的温湿度均衡效果，不能长时间的开门开窗通风(这一点在人们的传统思维中或许觉得不能接受)，还必须有良好的新风系统的辅助，还要有很好的围护结构的设置，比如外墙内墙隔热保温层、隔热门窗系统、屋顶系统等;这部分的投资比传统的住宅都会有相应增加。
综合以上各个方面的利弊因素，毋庸置疑的是地源热泵在使用中是优质的能源，是发展趋势，作为我们开发商而言主要会关注投资成本方面的因素，但是综合测算其前期的巨额投入及每年运行成本，每年节省的费用使投资成本能在10年内收回，从长远来看应该是利远大于弊，因而庐山国际公寓式酒店采用地源热泵的形式来采暖制冷会是一项有效有利的做法，值得投资。