浅析地源空调系统的利用

王晓曦　王显江　韦诗阳

摘 要：随着经济的发展，为改善大气环境，大力推广使用包括可再生能源的清洁能源。人们节能、环保意识的日益提高，地源热泵作为一种节能、环保的绿色空调设备适应能源可持续发展战略要求，有广阔的应用和发展前景。地源热泵技术有效解决建筑物不仅要满足冬季采暖的要求，而且需要夏季空调降温。

关键词：地源；空调系统；地源空调系统

1空调系统介绍

1.1传统的中央空调

传统的中央空调有空气源热泵（风冷机组）+辅助电加热和水冷冷水机组+锅炉两种形式。空气源热泵（风冷机组）和水冷冷水机组在制冷时都是把房间的热量向室外空气排放，受室外气温因素影响太大，其制冷量随室外空气温度升高而降低，尤其在高温高湿地区，机组制冷性能极不稳定，效率低下。在制热时，空气源热泵当室外温度降到零度以下时需加辅助电加热装置，否则机组不能正常工作，耗电量大，效率很低，而水冷冷水机组+锅炉这种空调形式，在供热时需用电锅炉或燃煤、燃油锅炉，污染严重，运行费用昂贵。

1.2地下水源空调系统

地下水源空调系统是从水井中抽取的地下水。这种空调在应用上受到许多限制，需要有丰富和稳定的地下水资源作为先决条件。虽然在理论上抽取的地下水能够回灌到地下水层，但是目前国内地下水回灌技术还不成熟，很容易造成地下水资源的流失。目前由于对使用地下水的规定和立法越来越严格，这种空调系统的应用已逐渐减少。

1.3土壤热交换器地源空调系统

地源热泵是一种利用地下土壤中的地热资源，既可供热又可制冷的高效节能空调系统。这种空调系统是把热交换器埋于地下，通过水在由高强度塑料管组成的封闭环路中循环流动，从而实现与大地土壤进行冷热交换的目的。夏季通过机组将房间内的热量转移到地下，对房间进行降温。同时储存热量，以备冬用。冬季通过热泵将土壤中的热量转移到房间，对房间进行供暖，同时储存冷量，以备夏用，大地土壤提供了一个很好的免费能量存贮源泉，这样就实现了能量的季节转换与锅炉供热系统相比，地源空调系统要比电锅炉节省电能，比燃煤、燃油锅炉节省能量；制冷、制热的性能与传统的空气源热泵相比高，因此其运行费用比普通中央空调的系统低。地源热泵空调系统将会成为最有效的高效、环保、节能的供热和供冷空调技术。

2地源空调发展概况

地源热泵的概念最早出现在1912年瑞士的一份专利文献中。20世纪50年代，欧洲和美国开始了研究地源热泵的第一次高潮。最近在欧美等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。

在我国地源热泵空调技术应用和发展比较缓慢，随着人们生活水平的提高，人均能耗的增长，一次性矿物能源的日益衰竭以及环境的日趋恶化，地源热泵技术已越来越引起人们的重视。在目前节能和环保的潮流下，该技术以其特有的节能性和稳定性受到行业的瞩目，在中国必将有广阔的应用和发展前景。

3地源空调系统的特点

地源热泵技术与常规空調技术相比有着无可比拟的优势。

3.1高效节能，运行费用低

地源空调系统是经济有效的节能技术。地下土壤温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的空调冷热源，这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高，节能和节省运行费用。另外，地能温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更稳定，也保证了系统的高效性和经济性。

3.2环境效益显著

该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，在供热时，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，不会产生城市热岛效应，对环境非常友好，是理想的绿色环保产品。

3.3属可再生能源利用技术

地源热泵从常温土壤中吸热或向其排热，土壤中的能量它永无枯竭，是一种可再生的清洁能源，可持续使用。

3.4节水省地

以土壤为冷热源，向其放出热量或吸收热量，不消耗水资源，不会对其造成污染。省去了锅炉房及附属煤场、储油房、冷却塔等设施，机房面积大大小于常规空调系统，节省建筑空间，也有利于建筑的美观。埋管可埋在车库、停车场、花园、操场等下面，不占用使用面积。

3.5自动运行

地源热泵机组由于工况稳定，所以可以设计简单系统，部件较少，机组运行简单，维护费用低；自动控制程度高，可无人值守；此外，机组使用寿命长。

3.6运行安全稳定，可靠性高

地源热泵系统在运行中无燃烧设备，因此不可能产生二氧化碳、一氧化碳之类的废气，也不存在丙烷气体，因而也不会有发生爆炸的危险，使用安全。由于土壤深处温度非常恒定，主机吸热或放热不受外界气候影响，运行工况非常稳定，优于其它空调设备。不存在空气源热泵供热不足，甚至不能制热的问题。土壤源热泵地下换热管路采用高密度聚乙烯塑料管，使用寿命长达50年以上，可与建筑物寿命相当.空调机组结构简单，运转部件少，使用寿命可达到20年以上。整个系统的维护费用也较锅炉——制冷机系统大大减少，保证了系统的高效性和经济性。维修量极少，折旧费和维修费也都大大地低于传统空调。

3.7一机两用，应用范围广

地源热泵系统可供暖、制冷，一套系统可以代替原来的锅炉加制冷机的两套装置或系统。可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，更适合于住宅的采暖、供冷。

4地源热泵工程技术问题

地源热泵工程需要较大面积做预埋管道，不适合改造项目。地源热泵冬季应考虑换热效率问题，很多地源侧水温接近临界冰点。地埋管部分管道流量不均影响换热，应做有管道流量平衡装置。

地源热泵空调可广泛应用于各类建筑中，如商业楼宇、公共建筑、住宅公寓、学校、医院等。是一种使用可再生能源的高效节能、环保型的工程系统。冬季向建筑物供热，夏季又可供冷。减少我国冬季采暖和夏季供冷所造成的大气污染，降低供暖空调系统的能耗，不向室外排冷、热风，减少城市热岛效应，对环境非常友好。