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1.建筑節(jié)能與地源熱泵

社會(huì)的發(fā)展導(dǎo)致能源消耗的不斷增加，不可再生能源過(guò)量地開(kāi)采利用導(dǎo)致的氣候問(wèn)題日趨嚴(yán)重，給我們子孫后代的生存和發(fā)展埋下了不利的因素。由此，世界各國(guó)研究人員更多地把目光投入新興、可再生能源的利用上，而地?zé)嶙鳛橐环N清潔能源，越來(lái)越受人們重視。在2010年世界地?zé)岽髸?huì)上，各個(gè)國(guó)家提交了各自地?zé)豳Y源利用情況報(bào)告，從這些報(bào)告可以看出，目前全世界共有78個(gè)國(guó)家正在利用地?zé)幔蟛糠值責(zé)崮苤饕糜诎l(fā)電及直接利用。近幾年，直接利用地?zé)岬谋戎卦絹?lái)越大，而增長(zhǎng)最快的直接利用地?zé)嵝问骄褪堑卦礋岜?，從全世界范圍?lái)看，冰島、土耳其兩國(guó)的地?zé)崂谜计淠茉唇Y(jié)構(gòu)的比重最大，冰島89%的房屋供暖能源來(lái)自于地?zé)崮?。我?guó)淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用也一直在世界名列前茅。地源熱泵作為一種利用地?zé)豳Y源的新興、清潔、高效能源技術(shù)，地源熱泵技術(shù)具有節(jié)能、環(huán)保、可靠、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，在中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的很多新興建筑中應(yīng)用越來(lái)越多。熱泵，能把熱能從低溫端傳送到高溫端，它是一種可以實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)器與冷凝器之間能量轉(zhuǎn)換的制冷機(jī)。地源熱泵的原理是：利用淺層地?zé)豳Y源，即利用儲(chǔ)存于地下的能量，實(shí)現(xiàn)既可供熱又可制冷的目的。地源熱泵能通過(guò)只輸入少量的高品位能源（如電能），實(shí)現(xiàn)由低位熱能向高位熱能的轉(zhuǎn)移。地下能量在冬季作為給熱泵供熱的熱源，在夏季成為制冷的冷源，即在冬季，把地下的熱量取出來(lái)，提高溫度后，供給室內(nèi)采暖；夏季，把室內(nèi)的熱量取出來(lái)，釋放到土壤中去。

2.地源熱泵國(guó)內(nèi)外應(yīng)用情況

地源熱泵技術(shù)最早出現(xiàn)于瑞士的一項(xiàng)專利，在英國(guó)、美國(guó)最早開(kāi)始應(yīng)用。1946年開(kāi)始，美國(guó)針對(duì)地源熱泵系統(tǒng)做了12個(gè)項(xiàng)目的研究，如地下盤管結(jié)構(gòu)的布置形式、結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)、管材的選用對(duì)熱泵性能的影響程度等，與此同時(shí)在俄勒岡州的波特蘭市中心某建筑中安裝了美國(guó)歷史上第一個(gè)地源熱泵系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)近十多年的發(fā)展，地源熱泵技術(shù)在西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)迅速發(fā)展，已慢慢成為一項(xiàng)比較成熟的技術(shù)。到21世紀(jì)初，在美國(guó)，保守估計(jì)超過(guò)40萬(wàn)個(gè)地源熱泵系統(tǒng)在住宅、公共和工業(yè)建筑中使用，每年約能提供8000-11000GW•h以上的能量。在我國(guó)上海，上世紀(jì)八十年代，投入運(yùn)行了最早應(yīng)用的地源熱泵系統(tǒng)，該系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)和設(shè)備都由美國(guó)提供，多年運(yùn)行情況良好。這個(gè)系統(tǒng)有深35m的垂直豎管井135個(gè)，采用聚丁烯管為埋管。此后，國(guó)內(nèi)的多家科研機(jī)構(gòu)和大專院校都進(jìn)行了地源熱泵系統(tǒng)有關(guān)垂直或水平埋管的試驗(yàn)研究以及在一些小型工程上的應(yīng)用，建立了地埋管的傳熱模型，有了相當(dāng)多的實(shí)驗(yàn)資料和數(shù)據(jù)。但是由于各地的地質(zhì)條件不同，每個(gè)地方土壤的各項(xiàng)參數(shù)都不一樣，地源熱泵在全國(guó)各地的應(yīng)用還需要不斷地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證以及相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累。

3．地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

3．1保護(hù)環(huán)境

地源熱泵系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中基本無(wú)廢熱排放，無(wú)噪音污染，該系統(tǒng)污染物排放極少，和傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比，減少排放了40%以上的污染物，和目前的電力供暖相比較，相當(dāng)于減少70%以上。地源熱泵系統(tǒng)雖然也采用制冷劑，但比常規(guī)空調(diào)裝置減少25%的充滿量；該裝置可在工廠里整機(jī)生產(chǎn)，密封性能非常好，制冷劑泄漏的可能性很小，而且運(yùn)行過(guò)程中排放的污染少，可在住宅建筑中大量使用。地源熱泵利用地球表面淺層地?zé)豳Y源作為冷熱源，而地表淺層地?zé)豳Y源無(wú)處不在，相對(duì)于目前的不可再生能源而言，是一種清潔的、可再生資源。

3.2高效節(jié)能

地源熱泵技術(shù)具有熱能回收的能力，熱泵機(jī)組制熱能效比大于1。傳統(tǒng)空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在能源利用上有一個(gè)突出問(wèn)題：在夏季天氣較熱，而室內(nèi)需要的冷量卻很多，采取從室外提取冷量的難度就很大。同樣，在冬天天氣很冷，而室內(nèi)所需要的熱量卻很多，要從室外的冷空氣中吸收熱量就比較困難。因此天越熱，空調(diào)系統(tǒng)的制冷效率越低；天氣越是冷，空調(diào)的制熱效率越低。相比較而言，地源熱泵系統(tǒng)是從土壤中提取冷、熱量。吸收了約47%太陽(yáng)能的土壤，在較深的地層中能常年保持恒定的溫度，這個(gè)溫度遠(yuǎn)低于夏季的室外氣溫，也高于冬季的室外氣溫。所以地源熱泵技術(shù)能夠克服傳統(tǒng)空氣源熱泵技術(shù)的缺點(diǎn)，全年效率穩(wěn)定且效率得到大大提高。

3．3先進(jìn)的自控

地源熱泵技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，可有三種模式進(jìn)行控制。制冷并提供生活熱水，制熱并提供生活熱水，單獨(dú)提供生活熱水。這些模式都可以通過(guò)控制面板完成，如果連接了因特網(wǎng)，還可以隨時(shí)隨地進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)控制室溫，獲得熱水，實(shí)現(xiàn)一鍵操作。隨著地源熱泵技術(shù)在世界各地的不斷應(yīng)用，在不可再生資源越來(lái)越貧乏的將來(lái)，地?zé)嶙鳛橐环N“綠色能源”，必將在世界能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)更大的份額，而地源熱泵技術(shù)必將隨著科技的發(fā)展得到更廣泛的應(yīng)用。