地源熱泵技術(shù)在工業(yè)廠(chǎng)房中央空調系統中的應用

  摘要：長(cháng)期以來(lái)，人們在使用傳統空調的同時(shí)也承受著(zhù)高能耗高成本高環(huán)境污染的煎熬，工業(yè)企業(yè)的重要廠(chǎng)房在使用傳統空調的同時(shí)也承受著(zhù)高成本的巨大壓力。地源熱泵技術(shù)用于中央空調系統，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。該項技術(shù)目前已在民用建筑行業(yè)得到推廣應用，取得了較好的效果，此技術(shù)若能在大型工業(yè)企業(yè)的重要或精密制造車(chē)間中央空調系統中得到推廣應用，將為企業(yè)帶來(lái)可觀(guān)的經(jīng)濟效益，同時(shí)也會(huì )帶來(lái)良好的社會(huì )效益。

 

  關(guān)鍵詞：地源熱泵；中央空調系統；工業(yè)廠(chǎng)房；技術(shù)優(yōu)勢

 

  大型工業(yè)企業(yè)的較重要聯(lián)合廠(chǎng)房如總裝配車(chē)間、發(fā)動(dòng)機裝配車(chē)間、精密機械加工及裝配車(chē)間等，一般對環(huán)境溫度及通風(fēng)都提出了較高的要求，這對于改善操作者周?chē)h(huán)境、保證產(chǎn)品質(zhì)量起到了積極的作用。過(guò)去一般都采用傳統的工業(yè)中央空調系統，冬天對車(chē)間進(jìn)行供熱，夏天對車(chē)間供冷氣，以崗位送風(fēng)的形式實(shí)現大型車(chē)間空氣調節的目的。采用傳統的中央空調系統，一方面能耗大，企業(yè)使用空調的成本壓力很大，另一方面在滿(mǎn)足人們冷熱基本需求的情況下都會(huì )產(chǎn)生一定的環(huán)境污染。

 

  隨著(zhù)空調工業(yè)的發(fā)展，先進(jìn)的中央空調系統不斷出現，人們對空調的要求也不斷提高。環(huán)保、節能、經(jīng)濟、可靠成為人們共同的追求目標。隨著(zhù)國際經(jīng)濟技術(shù)合作的不斷深入，地源熱泵中央空調技術(shù)進(jìn)入了我國，并通過(guò)了在工程中的成功運用，特別是在民用建筑、大型商場(chǎng)、學(xué)校、園藝溫室等得到了推廣應用，得到了空調界人士的認可，成為我國中央空調系統發(fā)展的趨勢。地源熱泵中央空調技術(shù)體現了節能、環(huán)保、經(jīng)濟、舒適的新理念。美國環(huán)境保護局已經(jīng)宣布，地源熱泵系統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。

 

  一、地源熱泵中央空調技術(shù)原理

 

  在太陽(yáng)的照耀下，地殼淺層的水體和巖土體中貯存了大量清潔的可再生能源，稱(chēng)為淺層地熱能，簡(jiǎn)稱(chēng)地源。

 

  地源熱泵中央空調系統是以巖土體、地下水或地表水為低溫熱源，由熱泵機組、地熱能交換系統、建筑物內終端系統組成的空調系統。它是一種由雙管路水系統連接起建筑物中的所有地源熱泵機組而構成的封閉環(huán)路的中央空調系統。其工作原理是：在冬季，熱泵系統通過(guò)埋在地下的封閉管道（稱(chēng)為環(huán)路）從大地收集自然界的熱量，而后由環(huán)路中的循環(huán)水把熱量帶到室內。再由裝在室內的熱泵機組驅動(dòng)的壓縮機和熱交換器把大地的能量集中，并以較高的溫度釋放到室內。在夏季，此運行程序則相反，熱泵機組從室內吸收熱量并轉移釋放到地源中，實(shí)現建筑物空調制冷。

 

  二、地源熱泵中央空調系統的技術(shù)優(yōu)勢

 

  地源熱泵系統能充分利用蘊藏于土壤和湖泊中的巨大能量，循環(huán)再生，實(shí)現對建筑物的供暖和制冷，因而運行費用較低。

 

  地源熱泵比風(fēng)冷熱泵節能40%，比電采暖節能70%。比燃氣爐效率提高48%。所需制冷劑比一般熱泵空調減少50%。

 

  地源熱泵系統運動(dòng)部件要比常規系統少，因而減少維護，系統安裝在室內，不暴露在風(fēng)雨中，也可免遭損壞，更加可靠，延長(cháng)壽命。

 

  地源熱泵系統在運行中無(wú)需燃燒，因此不會(huì )產(chǎn)生有毒氣體，也不會(huì )發(fā)生爆炸。

 

  因此，地源熱泵中央空調系統與傳統的中央空調系統相比具有高效節能、環(huán)保清潔、舒適低噪、一機多用、節省空間、安全可靠、控制簡(jiǎn)單、維護費用低等諸多優(yōu)勢。

 

  三、地源熱泵中央空調系統的構成及分類(lèi)

 

  系統一般由模塊式地源熱泵機組、循環(huán)水泵、地下埋管環(huán)路和室內末端系統等組成，如圖2所示：

 

  [圖片]

 

  根據利用地熱源的種類(lèi)和方式不同一般分為以下三類(lèi)：土壤源熱泵系統、地下水熱泵系統、地表水熱泵系統。

 

  四、地源熱泵中央空調系統的應用前景

 

  地源熱泵是一種利用低位能源（空氣、土地、水、太陽(yáng)能、工業(yè)廢熱等）代替高位能源（煤、石油、電能等）以實(shí)現節能目的的高新技術(shù)。由于其所具備的高熱能轉換效率（1∶4），無(wú)污染，運行成本低，便于物業(yè)管理，系統使用壽命長(cháng)等特點(diǎn)，備受世界能源、環(huán)保組織和發(fā)達國家推崇，并被市場(chǎng)廣泛接受。在美國，1985年只有14000臺水/地源熱泵，1999年末統計，已安裝了400000臺。水/地源熱泵系統已占空調總保有量的20%，其中新建筑中占30%。由此可降低溫室氣體1百萬(wàn)噸，相當于減少50萬(wàn)輛汽車(chē)的污染物排放，年節約能源費用達4.2億美元。在西歐、北歐，據1999年統計，水/地源熱泵在新建房屋中的利用率，瑞士為96%，奧地利為38%，丹麥為27%。

 

  當前，中國面臨著(zhù)巨大的能源及環(huán)保壓力。中國經(jīng)濟在保持較高速度增長(cháng)的同時(shí)，必須考慮環(huán)保和可持續發(fā)展問(wèn)題。所以要求提高能源利用率，要求能源結構調整。國家建設部1999年提出在10年內建筑節能效率要在現有基礎上提高50%；北京市政府已明令在四環(huán)以?xún)?，撤掉所?a href="http://m.keyinmall.com/t/燃煤.html" >燃煤鍋爐，改造建筑取暖方式，使用清潔能源。我國目前集中供暖單位建筑面積平均能耗是氣候相近發(fā)達國家的2～3倍。

 

  今年來(lái)，我國住宅空調安裝率迅速增長(cháng)。上海居民住宅空調擁有率已超過(guò)60%，北京34%，城鎮居民擁有率20%，空調成為冰箱、彩電后普及的又一種主要家電。這樣，對于黃河、長(cháng)江中下游地區的城市，住宅環(huán)境就不再僅僅是采暖問(wèn)題，而是要滿(mǎn)足統一考慮空調需求的綜合性問(wèn)題。為此，采用具有很多優(yōu)勢的地源熱泵技術(shù)將滿(mǎn)足這種需求，成為最具競爭力的建筑空調方式。

 

  五、地源熱泵中央空調系統在大型工業(yè)廠(chǎng)房中應用的可能性

 

  工業(yè)廠(chǎng)房特別是大型聯(lián)合廠(chǎng)房，一般情況下其廠(chǎng)房面積和容積都很大。使用傳統的采暖或空調系統，無(wú)論利用燃煤，燃氣還是電能方法實(shí)現，耗能都很大。同時(shí)還伴隨著(zhù)環(huán)境的嚴重污染。僅采暖或空調成本一項，一般的企業(yè)都很難忍受，而不得不采用限時(shí)或限量的方法加以控制使用，從而達到有限的降低企業(yè)成本的目的。但采用限時(shí)或限量的方法控制使用，往往根本達不到采暖或空調的效果。地源熱泵技術(shù)在民用建筑中央空調系統上的成功應用，也為該技術(shù)在工業(yè)廠(chǎng)房系統中的應用與推廣帶來(lái)了希望和可能性。

 

  根據地源熱泵中央空調系統的結構特點(diǎn)可知，其空調機組和使用終端與傳統空調系統基本相同，設備安裝、使用特點(diǎn)亦相同。只有地下埋管環(huán)路系統的設計、施工及安裝具有其鮮明的特點(diǎn)。一般要經(jīng)過(guò)地質(zhì)勘探、熱泵形式的確定、地下負荷計算、地下?lián)Q熱系統的設計如確定井的數目及間距、豎井埋管管長(cháng)、管材及管徑的確定、打井或挖溝、埋管施工等過(guò)程。

 

  近年來(lái)，隨著(zhù)地源熱泵中央空調技術(shù)的推廣應用，一些集地源熱泵中央空調系統的設計、系統施工的科技公司應運而生。這些專(zhuān)業(yè)公司在國內成功地建設了很多如大型商場(chǎng)、學(xué)校、園藝溫室、居民區的地源熱泵中央空調系統。在工業(yè)廠(chǎng)房建設地源熱泵中央空調系統也有成功案例。因此，在大型工業(yè)廠(chǎng)房中推廣使用地源熱泵中央空調技術(shù)是可行的。

 

  六、結語(yǔ)

 

  地源熱泵空調技術(shù)在發(fā)達國家已經(jīng)有了幾十年成功應用的歷史，我國引進(jìn)并成功應用此項技術(shù)也有二十多年的歷史。近幾年，隨著(zhù)我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，能源需求以及環(huán)境保護的要求越來(lái)越多地引起社會(huì )的廣泛關(guān)注以及政府的高度重視。工業(yè)企業(yè)節能降耗、最大限度地降低生產(chǎn)成本，已經(jīng)成為我國企業(yè)促進(jìn)發(fā)展的核心問(wèn)題。據統計，我國建筑能耗占全社會(huì )終端能耗的21%，因此建筑節能具有巨大的經(jīng)濟潛力和社會(huì )效益。而地源熱泵中央空調技術(shù)作為環(huán)保、節能、經(jīng)濟、可靠的成熟技術(shù)在建筑節能領(lǐng)域有著(zhù)舉足輕重的地位。因此大力推廣地源熱泵空調技術(shù)在工業(yè)廠(chǎng)房空調系統中的應用有著(zhù)現實(shí)和長(cháng)遠的意義。