新型高效建筑节能技术地源热泵应用研究

亓振新　徐继凯　许强　刘晓艳

摘 要：建筑行业对于绿色建筑的理念中比较关键的技术就是地源热泵技术。本文在介绍地源热泵技术的概念和原理的基础上，对此技术在我国的发展现状和未来的发展趋势进行分析，重点研究此技术在建筑行业中的应用对于我国建筑节能的重要意义。

关键词：地源热泵技术;建筑节能;重要意义

在我国目前经济快速发展和建筑行业不断发展进步的形势下，人们生活水平不仅有了极大的提高，而且对于建筑使用性能和舒适性也提出了较高的要求。在目前的民用以及公共建筑中，通常为了满足冬暖夏凉的要求，采用的是冬季燃煤锅炉系统进行供热而夏季采用空调进行制冷的方式。而此种方式在目前全球资源紧缺和环境恶化的背景下，已经无法满足我国提出的节能减排和可持续发展的要求。而地源热泵技术则是一种新型的空调系统技术，可以实现对地下浅层地热资源的利用来实现冬季供热，并且在夏季将室内的热量待会地下土壤中来实现制冷，确保室内温度的舒适性。而且比起传统的燃煤锅炉制热以及空调制冷的方式具有较高的节能优势。

1.地源热泵技术的概念及原理

地源热泵技术所采用的原理就是针对不同地区中在地下一定深度的位置其土壤和地下水的温度会常年保持在25℃的温度左右，是人体感觉比较舒适的温度。其基本原理简单地说就是将建筑物的供热以及制冷的管道在此深度的位置进行填埋，然后利用热泵的原理将室内的热能与地下此位置的热能进行交换。这样就可以实现在夏季室内温度较高时，可以将室内的热量带入地下，并实现与地下较低温度的热能进行交换;而在冬季则将地下土壤中的热能进行取代来实现给室内供暖，这样就可以确保室内在全年始终保持一个比较舒适的温度。通常地源热泵消耗1KW的能量，用户可以得到4—5KW以上的热量或冷量，因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节约二分之一的能量;其制冷、制热系数可达4—5，运行费用为普通中央空调的50—60%。地源热泵技术主要有地能换热系统、热泵机组系统以及室内空调系统等三大部分组成。其中目前比较常用的热泵机组主要采用水和空气型机组以及水和水型机组两种，就是通过空气或水作为介质来实现室内热能与地下热能之间的热能交换。

2.当前地源热泵技术在国内的发展及应用现状

地源热泵技术最早是在上世纪初由瑞士的科学家提出的，并且在欧美等发达国家开始迅速普及，地源热泵技术以及市场也不断成熟，在住宅建筑、公共场所中已经逐渐代替传统的空调系统，而且目前有些国家也已经开始对生活和工业废水进行充分利用，推动地源热泵的技术创新和推广应用。而我国是在上世纪80年代开始进行地源热泵技术的研究，经过了30年左右的发展，尤其是近年来随着我国经济的发展和工业化以及城镇化进程的不断加快，地源热泵建筑面积已经超过5亿平方米，居世界前列，但是在我国目前新增的建筑面积中，地源热泵建筑面积的占比较低，仍需在进行超低能耗建筑推广和绿色建筑推广过程中，增加地源热泵技术的应用，发挥地源热泵技术在建筑节能方面的作用。

在目前我国重视地源热泵建筑的发展，推动地源热泵技术不断进步的同时，地源热泵的热源类型也在不断增加、产业规模在不断扩大，并随着市场化的运转和不断成熟也逐渐降低了市场价格，为我国的节能减排工作做出突出贡献。地源热泵系统的主要发展趋势为在地下水源热泵数量逐渐减少的同时提高其运行效率和效果，主要表现在新型换热器以及室外机组的研发不断深入，国际间的合作不断增强且在不断引入先进的国际领先技术，地源热泵系统的设计、施工和运行也更加专业化。

3.地源热泵技术对建筑节能的重要意义

3.1推动我国建筑节能的快速发展

在我国目前推动节能绿色建筑的过程中，大部分的既有建筑仍然无法满足目前我国提出的节能建筑标准的要求，而且正在建设的建筑项目中，也有超过80%的建筑达不到以上标准。而发达国家中此比例进不到一半。尤其我国的建筑数量基数较大，因此我国的超出节能建筑标准的建筑数量已远超出国际水平，对于我国的能源浪费和环境污染造成不利影响，不符合我国提出了节能减排以及可持续发展的策略要求。尤其是我国北方的大部分城市，冬季需要进行供暖，而且目前主要的供热方式就是燃煤锅炉的形式，对于目前北方越来越严重的雾霾天气产生不利影响。此外，目前我国大力发展的风能、太阳能以及水能等清洁型能源则在建筑中由于技术以及能源分布等因素而受到一定的限制，导致上述清洁型能源的利用概率较低。但是地源热泵技术则可以对我国目前丰富的地下浅层热能资源进行利用，不仅满足冬季供热的需求，也能满足夏季制冷的需求，可以在我国的建筑项目中广泛应用，对于推动我国建筑节能发展提供了发展方向和有力保障。

3.2具有良好的经济性特点

基于地源热泵技术设计的空调系统在建筑中进行应用，不仅可以实现冬季供热以及夏季制冷，而且可以进行生活热水的供应，实现一机三用，全年冷热供应，节省投资和占地，所以说，地源热泵的空调系统的功能比较多样化，可以采用一套系统来代替原有的供热系统以及制冷系统。此外，此种系统的结构较为紧凑，可以减少建筑项目建设过程中的空间占用，而且便于后期使用的维护。此技术还可以提高空调系统的利用效率，比传统的空调系统的运行效率提高50%以上。而且地源热泵空调系统常年保持在稳定的温度，所以机组可以持续进行稳定的运行，便于进行机组的运行和维护来确保机组的可靠运行。但是相较于传统的空调系统来说，由于不同地区具有不同的地形、地质条件以及能源结构，所以在进行前期建设时，采用地源热泵技术的投入比较大，投资成本的回收较慢，但是后期的使用和维护费用会远低于传统的空调系统和供热系统等。

3.3地源热泵技术具有显著的环保效果

在环境污染问题日益引起人们关注的同时，我国政府也加大了对环境保护的投资力度，但是在我国近年来经济快速发展的同时，我国对于石油、煤炭等能源的消耗量也在不断增加，同时也导致大量的废气以及废渣等环境污染物的产生。所以尽管我国在不断加大环境保护的投资力度，但是环保问题仍然比较严峻，且没有得到有效的解决。而随着建筑工程项目的不断增多，建筑工程建设以及运营过程中也具有较高的能耗，成为目前我国环境保护工作以及进行节能减排工作的重点。在目前建筑行业中推广绿色建筑理念的同时，地源热泵技术由于具有较低的污染和较低的能耗，可以大大减少建筑工程运营中的能量消耗，所以也成为建筑行业的环保急先锋，成為目前绿色建筑的典型代表。正如前文所述，地源热泵技术可以对传统建筑中所需要的空调系统、燃煤和燃油等锅炉系统进行取代，而且在运营过程中可以实现废气、废水、废渣以及烟尘的“零排放”，所以具有较高的环境效益。因此，地源热泵技术则成为目前在建筑行业中应用的主要的可再生能源技术，符合我国提出的可持续发展的理念，在我国未来的能源结构不断进行调整和优化的过程中起到重要作用，并且对我国的能源安全也具有重要意义。

4.结语

地源热泵技术在目前取得了较大的进步和发展，对于建筑节能发挥重要作用。在政府鼓励和政策支持下，还需要继续加大对此技术的支持和宣传，建立相关人才的培训机构，继续开拓地源热泵技术的市场。

参考文献：

[1]丁云，刘宏玉.湖北省地源热泵系统建筑节能与环保效益分析[J].建设科技， 2016（19-20）：109-111.

[2]刘洋.地源热泵在建筑节能技术中的设计应用[J].门窗，2016（5）：41-41.