地源熱泵技術(shù)是利用地下的土壤、地表水和地下水溫度相對穩(wěn)定的特性,通過消耗電能,在冬天把低位熱源中的熱量轉(zhuǎn)移到需要供熱或加溫的地方,在夏天還可以將室內(nèi)的余熱轉(zhuǎn)移到低位熱源中,以達(dá)到供熱或制冷的目的。同時,這種技術(shù)還可供應(yīng)生活用水,是一種有效利用能源的方式。地源熱泵系統(tǒng)大體包括三種類型:以利用土壤作為冷熱源的土壤源熱泵、以利用地下水為冷熱源的地下水熱泵系統(tǒng)和以利用地表水為冷熱源的地表水熱泵系統(tǒng)。
地源熱泵作為一項(xiàng)節(jié)能新技術(shù),在我國正迅速推廣。但是,任何一種技術(shù)節(jié)能與否都不可能脫離具體的應(yīng)用條件,只能在一定條件下才能達(dá)到預(yù)期效果。目前,我國電能主要來自于燃煤發(fā)電廠,任何一種消耗電能來獲取熱量的技術(shù),只要其制熱量與輸入功率的比率即熱泵的循環(huán)性能系數(shù)COP不超過3,它就難以成為真正的“節(jié)能技術(shù)”,甚至還會“高耗能”。
以土壤源熱泵系統(tǒng)為例。在西方國家,由于埋管需要較大的土地面積,因此,這種系統(tǒng)很少用于350kW以上的項(xiàng)目。尤其是冷熱不平衡的項(xiàng)目,單個系統(tǒng)的規(guī)模會受到更為嚴(yán)格的限制。因此,土壤源熱泵系統(tǒng)在歐美國家多用于低容積率、低負(fù)荷密度的建筑,單個系統(tǒng)垂直埋管數(shù)量大多不超過120根。即使是較大規(guī)模的建筑群,也一定要分成多個系統(tǒng),每個系統(tǒng)的埋管位置也盡可能分散。
而目前在我國,土壤源熱泵被大量用于高容積率的住宅小區(qū)以及高負(fù)荷密度的公共建筑,單個系統(tǒng)規(guī)模大多超過1MW。由于可利用土地面積有限,井孔不得不密集布置,嚴(yán)重制約了地層的熱恢復(fù)能力,使得系統(tǒng)的實(shí)際供熱和供冷能力低于預(yù)期。
再例如地下水水源熱泵系統(tǒng),水源的探測開采技術(shù)及其開采成本正制約著水源熱泵的推廣應(yīng)用。首先,在不同地區(qū)、不同需求條件下,地下水水源熱泵系統(tǒng)的投資經(jīng)濟(jì)性會有所不同。地下水的開采利用要符合《中華人民共和國水法》及各個城市制定的《城市用水管理?xiàng)l例》,這些法規(guī)強(qiáng)調(diào)用水要經(jīng)過審批并收費(fèi),因而直接影響水源熱泵的經(jīng)濟(jì)性。其次,地下水的水質(zhì)直接影響地下水水源熱泵機(jī)組的使用壽命和制冷、制熱效率,對地下水水質(zhì)的基本要求是澄清、水質(zhì)穩(wěn)定、不腐蝕、不滋生微生物或生物、不結(jié)垢等。最后,過度的地下水開采可能導(dǎo)致地面下陷等嚴(yán)重問題。這些問題都是采用地下水水源熱泵系統(tǒng)中必須謹(jǐn)慎考慮的問題。
地下水水源熱泵另一個主要問題是提取過熱(冷)量的水如何向地下回灌,必須保證把水最終全部(tgrunv7.cn)回灌到原來取水的地下含水層,才能不影響地下水的資源狀況;把用過的水從地表排掉或排到其他淺層,都將破壞地下水的狀況,造成對水資源的破壞。此外,系統(tǒng)還要設(shè)法避免灌到地下的水很快被重新抽回,否則水溫就會越來越低(冬季)或越來越高(夏季),使系統(tǒng)性能惡性循環(huán)。
對于室內(nèi)末端裝置的設(shè)置,應(yīng)該注意的是,無論采用何種末端裝置采暖,過高溫度的熱水不僅會降低室內(nèi)的舒適性(出風(fēng)溫度過高或室內(nèi)溫度分布不勻),而且將導(dǎo)致熱泵機(jī)組的COP大大降低(熱水溫度每升高1℃,熱泵機(jī)組的COP將降低約2%~3%,出水50℃要比40℃時的COP降低20%~30%)。因此,如若采暖用熱泵系統(tǒng),不能盲目地遵循出水溫度越高越好的想法,而是應(yīng)鼓勵采用低溫?zé)崴哪┒嗽O(shè)備,在滿足室內(nèi)舒適性的前提下,盡可能降低所需的熱水溫度,提高熱泵機(jī)組的效率。
對于節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用一定要本著客觀、科學(xué)的態(tài)度,根據(jù)不同的條件采用適宜的技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。