武萌

摘 要：現(xiàn)在越來越多的居民樓都采用地源熱泵進行供暖，較傳統(tǒng)的空氣源熱泵而言，地源熱泵無論是從經(jīng)濟效益還是供熱的特性方面都具有優(yōu)勢，所以本文根據(jù)地源熱泵技術的原理和分類，對其進行了細致分析，列舉了其在各方面的優(yōu)勢，指出了地源熱泵的節(jié)能環(huán)保性，以及其在未來的發(fā)展前景。

關鍵詞：地源熱泵；暖通空調(diào)；發(fā)展前景

1 地源熱泵的優(yōu)勢

1.1 環(huán)境和經(jīng)濟效益顯著

地源熱泵機組在運行的時候消耗的能量少，傳統(tǒng)的空氣源熱泵既消耗水又污染水，而且需要鍋爐和冷卻塔，而地源熱泵對這些器材以及原料并無顯著需要，環(huán)保效益極高。此外，地源熱泵機組在電力的應用方面具有節(jié)約性，與電供暖相比減少了將近70%，但是它產(chǎn)生的熱量卻比燃氣鍋爐的效率高出近50%。

1.2 一機多用，應用廣泛

地源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)制冷，還可提供生活熱水，一機多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)，特別是對于同時有供熱和供冷要求的建筑物。地源熱泵有著明顯的優(yōu)點。不僅節(jié)省了大量的能量，而且用一套設備可以同時滿足供熱、供冷、供生活用水的要求，減少了設備的初投資，地源熱泵可應用于賓館、居住小區(qū)、公寓、廠房、商場、辦公樓、學校等建筑，小型的地源熱泵更適合于別墅住宅的采暖、空調(diào)。

1.3 維護費用低并可無人值守

地源熱泵系統(tǒng)運動部件要比常規(guī)系統(tǒng)少，因而減少維護，其系統(tǒng)不是埋在地下就是安裝在室內(nèi)，不暴露在風雨中，機組緊湊、節(jié)省空間，也可免遭損壞，更加可靠，延長壽命。自動控制程度高，可無人值守、遠程管理，無需雇傭人員看管。

1.4 污染小

地源熱泵的污染物排放，與空氣源熱泵相比，相當于減少38%以上，與電供暖相比，相當于減少70%以上，真正的實現(xiàn)了節(jié)能減排節(jié)能減排是減少能源浪費和降低廢氣排放更多。

1.5 維護簡單

地源熱泵系統(tǒng)運動部件要比常規(guī)系統(tǒng)少，因而減少維護，系統(tǒng)安裝在室內(nèi)，不暴露在風雨中，也可免遭損壞，更加可靠，延長壽命。

1.6 壽命長

地源熱泵的地下埋管選用聚乙烯和聚丙烯塑料管，壽命可達50年，要比普通空調(diào)高35年使用壽命。

1.7 維持生態(tài)環(huán)境平衡

地源熱泵夏天把室內(nèi)的熱量排到地下，冬天把地下的熱量取出來供室內(nèi)使用，相對來說，向環(huán)境排放更少的能量，維持生態(tài)環(huán)境的平衡。

1.8 節(jié)省空間

地源熱泵由于沒有設備上的過多要求，節(jié)約了占地面積，使其外觀更美觀，也產(chǎn)生了一定的附加經(jīng)濟效益。

地源熱泵系統(tǒng)的能量來源于自然能源。它不向外界排放任何廢氣、廢水、廢渣、是一種理想的“綠色空調(diào)”。被認為是目前可使用的對環(huán)境最友好和最有效的供熱、供冷系統(tǒng)。該系統(tǒng)無論嚴寒地區(qū)或熱帶地區(qū)均可應用?？蓮V闊應用在辦公樓、賓館、學校、宿舍、醫(yī)院、飯店、商場、別墅、住宅等領域。

2 存在問題

目前地源熱泵的技術存在的最大不足是“土壤熱不平衡”的問題。南方地區(qū)以供冷為主，常年向地下注入熱量；而北方地區(qū)冬季供暖需求大，從土壤中大量吸熱，長年運行后將導致土壤溫度失衡，影響周圍生態(tài)。

夏熱冬冷地區(qū)的夏季供冷量往往大于冬季供熱量，多出的熱量可通過冷卻塔散去，也可通過余熱回收系統(tǒng)，用于供應生活熱水，從一定程度上緩解土壤熱不平衡的問題。

3 關于地熱源熱泵的進一步思考

有關文獻的資料顯示，地表下不同深度的地源的溫度狀況有所不同，地表下30m以上的一年四季中會受到太陽光照射的影響而發(fā)生周期性的變化。地球表面300m以下的一般受地核的影響，而地下30～300m間的溫度基本為上下兩層的平衡點。我國的華北地區(qū)平衡點溫度大約在14～18℃，而中南地區(qū)平衡點溫度大約在20～22℃。該平衡溫度較好地吻合了當?shù)氐钠骄鶜鉁?，且不受當?shù)貧鉁仄鸱母蓴_。地源熱泵在設計結構的過程中常常被遺漏掉一點，就是夏季向地源累計放熱量等于冬季向地源累計吸取的熱量，以保持該地區(qū)地下恒溫帶的全年溫度變化的平衡。

如果我們真的能把此恒溫帶看作取之不盡、可不斷再生的低溫地熱資源，那么我們的地源熱泵系統(tǒng)就可以每年只從地下取熱供暖，無需每年夏季提供冷排熱了。如果我們真的這樣做，五六年后該地層溫度就會有明顯下降，該地源熱泵系統(tǒng)中水源熱泵機組的制熱效率也會隨之下降，10年后就會迫使熱泵機組停止使用。

在30～300m深的地下，地源熱泵系統(tǒng)都是以天、周、年的時間尺度周期地取熱與排熱，只要其全年的總取熱量與總排熱量相等，就能持久地維持恒溫帶的狀態(tài)；如果把恒溫地層看作為“取之不及，可不斷再生的低溫地熱資源”，可由深層的地熱資源或地表太陽能來補充，那就會犯原理性錯誤。由于地殼的導熱系數(shù)很小，熱容量極大，若要讓地表太陽照射的熱能或地幔的熱能的傳遞到此恒溫帶，其恢復溫度的時間尺度將是幾十年，乃至上百年。因此，單純地，連續(xù)地從此恒溫帶取熱而不考慮及時地熱量平衡，此恒溫帶的溫度必然會逐年下降，使地源熱泵系統(tǒng)的工況逐年惡化，效率逐年下降，5到10年后就會失效與報廢。

實際上地下土壤、卵石與巖石的傳熱，地下含水層的熱遷移都是十分緩慢的。如果我們不遵守年熱平衡原則，倘若真的每年夏季累計向地下排放的熱量大于冬季累計吸取的熱量，即使該地區(qū)地下恒溫帶每年只升高0.5℃，10年后該地源熱泵系統(tǒng)就不能有效正常工作了。

因此，我們不應該把地下30～300m深這一恒溫帶地層看作“取之不盡，可不斷再生的低溫地熱資源，而只能看作“蓄熱層”。

4 結束語

地源熱泵作為一種環(huán)保節(jié)能的空調(diào)方式，應該得到研究工作者對其進行更為深入的研究，探索其關鍵性技術。目前在國內(nèi)地源熱泵機組的設計、安裝、運行、維護等各個方面還沒有成型的行業(yè)標準和規(guī)范，其推廣應用還有待時日。作為一門新技術，它為我國的可持續(xù)發(fā)展帶來了契機，在不遠的將來，隨著國富民強，緊急實力的提高和生活水平的進步，研究和技術人員的努力，它在中國一定有廣闊的市場前景。

參考文獻

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[3]孫騁，胡松海.試論地源熱泵的研究和應用[J].工程技術：文摘版，2016，（9）：167.

（作者單位：邯鄲建筑設計有限責任公司）