暖通工程中的地源热泵技术及其应用

刘辉军

1、前言

随着人们对于生活品质要求的提升，城市的供暖系统已经渐渐发展成为人们生活的必需品。燃煤锅炉子供暖系统中的应用甚广，但是这种方式的供暖不仅资源利用率低，而且对环境产生极大破坏。环境的污染使得人们不得不去寻找新型清洁能源来代替破坏环境的能源。经历了这些年的发展，地源热泵技术水平已经较为成熟，能够取代传统的供热和空调方式。地源热泵通过使用土壤中储存的太阳能，并且利用技术手段进行热量转换来给人们供暖或者制冷。地表和水体可以看作是一个巨大的太阳能接收器，他们储存了百分之四十七的太阳辐射能量。这种系统还是一种平衡系统，能够自然的保持太阳能平衡，因而可以看作是近于无限的太阳能利用形式。

2、地源热泵的技术特点及技术原理

2.1地源热泵的技术特点

地源热泵技术之所以广泛的应用，是因为其具有独特的技术特点，能够满足人们的生产生活需求。归纳总结为以下几点。第一，由于地球表面存储的太阳能趋于平衡，并且可以称之为取之不尽用之不竭。地源热泵技术能够利用地球表面地热源进行能量转换，从而建立空调体系为住民供暖。第二，因为地球的表浅层的地热源在一年四季中都可以不变的存在。在冬季和夏季，地表热源于季节的温度相反，从而提供人们身体体温最为舒适的温度。据统计，地源热泵的使用效率比传统的方法高出一倍，但是却能节能百分之四十左右，这使得地源热泵成为当之无愧的头号家居新能源。第三，采用地源热泵系统的建筑物能够有效的降低建筑物的维护修理费，减少由于传统机械设备的成本费用。第四，应用范围广泛。地源热泵系统的使用场所不仅仅是单一的学校、宾馆、办公楼，还可以是别墅、大型商场等。

2.2地源热泵的技术原理

地源热泵体系根据载体的区别可以分为三种体系，分别是土壤源热泵、地下水热泵系统、地表水热泵系统。这三中系统虽然有所不同，但是利用地热源进行供暖和制冷的原理殊途同归。他们都是利用水源热泵的一种形式，通过热交换达到能量的转换目的，从而转换成为人们生产生活需要的能源形式。这种转化过程较为简单，因而也比较容易推广应用。以小区住宅家庭为例说明。住宅中的地源热泵系统主要包括立式风盘、卧式风盘、地板采暖、热水水箱、地源金刚以及地理管。通过地源金刚以及地理管的连接，在住宅和地源之间形成通路，带动地热能进入住宅中。进而通过立式风盘和卧式风盘的作用，将地热引导为地板采暖和热水水箱以及沐浴用水中的热能。

3、地源热泵技术在暖通工程中的应用

3.1国外的地源热泵技术应用情况

国外地源热泵发展比较早，更为普遍。在美国，能源部、国家环境保护局以及艾德生电力机构等于1994年共同建立起地源热泵协会来促进美国地源热泵技术的推广应用。美国的多位总体都曾经多次在不同的公众场合高调宣传其优越性，并且大力倡导美国社会使用地源热泵技术。在美国的许多高端住宅领域，都热衷于地源热泵技术的应用。因为该技术不仅能够更为高效的为住宅供暖制冷，还能够减少环境的破坏，为高端住宅区营造更好的生活环境。美国在近代以来一直是技术的引导者。由此可见，地源热泵技术将成为今后住宅取暖制冷的技术方向之一。当然，不仅仅在美国，欧洲各国以及澳大利亚等地政府都建设基金会用以鼓励地源热泵技术的应用。在亚洲，韩国以及日本等国政府也相继在投资医疗、教育以及军事领域中制定一定比例的地源热泵技术应用。据调查，瑞士和挪威等国家采用的地源热泵已超过百分之九十六。世界各国争相在地源热泵技术领域有所建树，说明地源热泵是新世纪供热制冷的重大技术手段。因而，必须能够在这种技术手段上保持先进才能够增强国家的竞争力，才能够为经济和社会的可持续发展增添动力。

3.2国内地源热泵的应用情况

国外的地源热泵技术应用如火如荼，我国的地源热泵技术也得到了国家层面的关注与支持。目前，我国的地源热泵应用市场前景非常大。我国党中央积极宣传和规划地源热泵的应用。各地方政府也积极响应党中央的号召。2015年，我国的地源热泵展将于上海举行。届时，国内厂商及供应链等参展企业高达150家余家。据艾肯家电网报道，具有中国硅谷之称的北京中关村也已经在建设分体式冷热风型水源热泵。我国许多城市也相继发展地源热泵技术，大力提倡地源热泵技术在暖通工程的应用，从而使城市的供暖更加可靠、更加安全以及更加环保。2015年初，我国地源热泵领域唯一的集成设计系统已经上市并且公开发售。该系统是我国自主研发的地源热泵技术软件系统。通过该系统，能够动态的传热，从而模拟地源热泵和地理管热交换器系统的物理模型以及工作状态。并且能够记录相应的数据和物理状态，从而极大的提高系统的安全性、可靠性和鲁棒性。可以说，在地埋管换热器传热分析方面我国的国产软件系统已经拥有了国际领先水平。软件技术和硬件技术的提升使得我国在地源热泵技术领域占据了一席之地。我国在软件技术领域的优势建立为地源热泵技术的进一步推广提供了重要支撑。只有我国加大推广的力度，加大研究地源热泵技术的投入，才能够在新世纪中赶超西方发达国家，为我国社会的进步增添动力。

3.3地源热泵技术的应用受到了国家大力支持

地源热泵技术的应用成为国内外专家学者广泛关注的对象。我国从中央到地方政府领导都非常重视地源热泵技术的研究和应用。地源热泵技术的发展已经成为国际新能源竞争力的重要体现。只有充分发展地源热泵技术，才能够为国家和社会的发展提供充足的功力，为人类社会和环境的保护提供必要的支撑。我国政府大力支持地源热泵技术的应用。从国家颁布的发展报告书以及各地方政府的发展规划可知一二。例如，重庆市和陕西省等地区都对使用可再生能源的地热系统建筑给予一定的政府补贴，并且在学校、医院、行政建筑等场所大力推行地源热泵技术。地源熱泵技术的发展不仅是社会新能源的发展方向，更加成为人们生产生活所不可缺少的空调新形势。

4、结论

综上所述，地源热泵技术以其技能环保的优势成为了对人类最友好的空调形式，也是人类社会空调事业的发展方向。只有加大推进地源热泵技术的研究和推广，才能够进一步提高我国的国际竞争力，才能够在新世纪的能源竞争中赢得一席之地。相信，随着地源热泵技术的推广的和应用，暖通工程的建设将取得质的飞跃，人们的生活也将因此受益。