1引言

 

  20世紀70年代以來，能源和環(huán)境問題日益嚴 重，越來越受到公眾、政府關注，在我國的能源消耗當中，建筑能耗的比例達到了25%以上，其中最為突出的是建筑采暖能耗。我國單位建筑面積的采暖能耗比發(fā)達國家高出2倍以上。隨著人們對生活舒適度的要求越來越高，對空調(diào)的需求和依賴也會不斷提高，空調(diào)系統(tǒng)耗能在整個建筑能耗中所占比例也會相應的大幅上升。

 

  我國冬季采暖多以燃燒煤炭為主，夏季以使用空調(diào)為主。冬季煤炭燃燒排放的煙塵中有許多無法去除的超細顆粒，是PM2.5細顆粒的主要來源，而燃燒排放的二氧化硫和氮氧化物等氣體，是大氣污染物的主要污染物。 從節(jié)能減排、綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的角度來看，以清潔、可再生的地熱源為能源的地源熱泵這一綠色技術逐漸為人們關注，近年來在國內(nèi)得到了較快的應用和發(fā)展。

 

  2 地源熱泵的節(jié)能機理與特點

 

  2.1 定義及節(jié)能機理 地源熱泵系統(tǒng)是一種通過淺層土壤進行熱交換 的高效節(jié)能、無污染的，既可供暖又可制冷，并可提供生活用水的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。一般而言，在未受干擾時較深的地層溫度常年保持基本恒定不變，夏季時的溫度低于室外溫度，冬季時溫度又遠高于室外溫度。地源熱泵技術就是通過消耗少量高品位的電能，夏天時通過將室內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到低位熱源中來實現(xiàn)制冷降溫的目的，同時在大地中存儲了熱量以供冬季使用；反之，冬天時把低位熱源中的熱量轉(zhuǎn)移到需要升溫或供熱的地方，以達到升溫、采暖的目的，同時使大地中的溫度降低，即蓄存了冷量。在地源熱泵系統(tǒng)中大地起到了蓄能器的作用，進一步提高了空調(diào)系統(tǒng)全年的能源利用效率。 地源熱泵系統(tǒng)的節(jié)能機理在于系統(tǒng)只需消耗1kW的能量，用戶即可獲得4kW以上的熱量或冷量，因此節(jié)能效果顯著。

 

  2.2 系統(tǒng)優(yōu)勢

 

  （1）節(jié)能、運行費用低。由于土壤全年的溫度波動小，冬季比環(huán)境溫度高，夏季比環(huán)境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和冷源。地源熱泵系統(tǒng)所具有的這種溫度特性使其比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運行效率要高40%。另外，土壤溫度較恒定的特性使得熱泵機組運行更可靠、穩(wěn)定，整個系統(tǒng)的維護費用也較鍋爐———制冷劑系統(tǒng)大大減少，保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟性。

 

  （2）環(huán)保、潔凈。地源熱泵系統(tǒng)除了高效節(jié)能外，還不向環(huán)境排放廢氣、廢水、廢渣，減輕了城鎮(zhèn)的大氣污染。地源熱泵的污染物排放量比電供暖減少70%以上，地源熱泵系統(tǒng)供冷時省去了冷卻塔，避免了冷卻塔噪音及霉菌環(huán)境，從而達到了綠色環(huán)保的要求。

 

  （3）可再生。從能量轉(zhuǎn)換角度來說，地源熱泵系統(tǒng)是利用淺層巖土體作為蓄熱體并利用其中的能量，這些能量主要來源于太陽能和地熱能，太陽能和地熱能均屬可再生能源，因此地源熱泵技術又是一種可再生能源。

 

  （4）一機多用。地源熱泵系統(tǒng)可供熱、制冷，一機多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐和空調(diào)兩套裝置。 3地源熱泵系統(tǒng)案例環(huán)保效益分析 沈陽某辦公區(qū)采用地源熱泵系統(tǒng)為園區(qū)供暖、制 冷，園區(qū)需要的冷負荷為5400kW，熱負荷為3500kW。本文以該辦公區(qū)為例，分析地源熱泵系統(tǒng)環(huán)保效益。3.1冬季供暖 冬季供暖時間為5個月，按照傳統(tǒng)的供暖方式，達到供暖要求需要約1935t標準煤。 采用地源熱泵系統(tǒng)供暖方式后，園區(qū)實際運行狀態(tài)為冬季白天上班時間為8h，地源熱泵系統(tǒng)啟動時間為4h，耗電量為1360kW·h，冬季夜間采用低溫運行狀態(tài)，耗電量為560kW·h。 供暖需要耗能1089600kW·h。據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，每千瓦時電折0.404kg標準煤。消耗標準煤的數(shù)量為440198.4kg，即440t。

 

  冬季供暖期節(jié)省標準煤約1495t。3.2夏季制冷 夏天地下土壤溫度一般為9.6℃，經(jīng)過板式換熱器后，供水溫度為14℃，回水溫度為17℃。在此溫度基礎上，不使用地源熱泵機組，只使用水泵循環(huán)就可以滿足要求。

 

  園區(qū)夏季冷負荷為5400kW，冷卻、冷凍水泵合計每小時耗電量為500kW·h。 一般空調(diào)器的COP為3.19，按照園區(qū)冷負荷為 5400kW計算，每小時需要用電1692kW·h。 由此可見，園區(qū)每小時省電1192kW·h。夏季制冷90d，每天制冷8h，整個夏季共節(jié)省電能858240kW·h，折合成標準煤為346.7t。 園區(qū)冬季供暖、夏季制冷總共節(jié)約標準煤1841.7t。1kg標準煤燃燒會產(chǎn)生2.66kg二氧化碳，0.015kg二氧化硫［2］。園區(qū)使用地源熱泵供暖、制冷比傳統(tǒng)方式全年會減少排放二氧化碳4898.9t，二氧化硫27.6t。

 

  4結語

 

  在我國全面建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的社會進程中，低碳、綠色、環(huán)保的理念日漸深入人心，地 源熱泵這一集節(jié)能、 環(huán)保為一體的新技術，將越來越受到人們的重視。這一技術的使用不僅節(jié)約了大量的資源，而且有效地減少了二氧化碳、二氧化硫以及 粉塵的排放，有效控制了PM10及PM2.5的產(chǎn)生， 減少霧霾天氣的產(chǎn)生，將帶來一定的環(huán)保效益，有利于我們創(chuàng)造良好的生活環(huán)境。