地源热泵:可冷可热的清洁“空调”

2023-02-10 15:04
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地球内部地热储量十分巨大,在地热资源丰富的地方可以开发诸如发电、供热、温泉洗浴等利用方式。但我们身边更常见情况是高温的地热水或地热蒸汽被深深埋在地下,暂时不具备开发该深度地热的条件。那么,有没有其他方法可以开发利用浅层低温的地热资源呢?这个问题的答案是肯定的——那就是地源热泵技术。

 

什么是地源热泵呢?地源热泵是一种通过消耗少量的高品位能源(一般是电能),利用埋藏较浅的地热资源(可以是浅层土壤、地下水等携带的热量),实现由低温位热能向高温位热能转移,既可冬季供热又可夏季制冷的高效节能空调设备。在冬季,把土壤或地下水中蕴含的地热能提取出来,提高温度后,供给室内采暧;夏季,把室内的热量取出来,释放到土壤或地下水中去。冬夏两季地源热泵的工作过程。通常地源热泵消耗l千瓦时的电能,用户可以得到4千瓦时以上的热量或冷量。目前,地源热泵已成功提取土壤、地下水等蕴涵的地热,实现冬季供热或夏季供冷。这里仅以土壤源为例,介绍地源热泵这一地热能利用的新技术。

 

地源热泵是利用地球表面浅层地热资源(通常深度小于400米)作为冷热源,进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可称之为地热能,是指地表土壤、地下水吸收熔岩热能、放射性能、太阳能而蕴藏的低温热能。这种储存于地表浅层近乎无限的能源,是一种清洁的可再生能源。因此,地源热泵技术属于可再生能源利用技术。地源热泵供暖空调系统主要包括三部分:室外地热能换热系统、地源热泵机组和室内采暖空调末端系统。其中地源热泵机组主要有两种形式:水-水式和水-空气式。三个系统之间靠水或空气换热介质进行热量传递,地源热泵与地热能之间的换热介质为水,建筑物采暖空调末端的换热介质可以是水或空气。目前土壤源地源热泵有水平埋管式和垂直埋管式两种形式,它们的工作原理完全相同,仅仅是埋在地下的换热管形式不同。

地源热泵系统可供暖、制冷,还可供生活热水,一机多用,一套系统可替换原来的锅炉加空调两套装置或系统。然而,实现地源热泵主机系统的一机多用,需要一整套系统解决方案,其中的动力输配系统有节能空调机房、室内末端输送设备(采用地暖分集水器)、水力平衡分配器、多功能水箱等。地源热泵空调系统的优点是:机械运动部件较少,维护费用低,其大部分部件不是埋在地下便是安装在室内,从而有效避免了室外恶劣天气的影响;机组紧凑、节省空间;自动控制程度高,可无人值守。

 

地源热泵系统的大部分能量来自于天然能源,其装置的运行没有任何污染,不向外界排放任何废气、废水、废渣,环境效益显著,是一种理想的“绿色空调”,被认为是目前对环境最友好和最有效的供热、供冷系统。该系统无论严寒地区或热带地区均可应用,可建造在居民区内,没有燃烧,没有排烟,也没有废弃物,不需要堆放燃料和废物的场地,且不用远距离输送热量。该系统可广泛应用于办公楼、宾馆、学校、医院、商场等建筑内,更适合于别墅住宅的采嗳和空气调节。