地源热泵及其对汽锅的替代

地源热泵及其对锅炉的替代1引言

随着全球能源的日趋紧张，节能降耗要求日益紧迫。表1为地球可利用能源数量及使用年限的列表，可见人类能源节约是关系到人类可持续HYPERLINK"/fazhan/"发展的关键因素。节能降耗，不能只是停留在政府政府宣传和倡导上，政策和法规或许是解决该问题的最好办法。表1地球可用能源统计匪种类项促目只煤拍石油薪天然气鞋备注位总储量牲769若1.8肤0蹄亿目t拿105边.羡2音亿街t辅301眯00圆0熟亿遵m易3犯截携止绩9愿6裹年较1去2歼月辈可开采分量屋310吸0角亿胀t怪5捡3夹亿正t奖181初00温0俩亿剥m肢3溉估计值容已开采彻量差约启12握0匙亿俯t女约依15.岗1属3碑亿掌t袭约间510沟0动亿押m矿3串不准确织数据耗人均余描量少21均2眉（备t/均p绕）浴2.7用且（搁t/浅p级）俩129犹29变m杨3犯/p槐

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楼宇系统日常运行能耗中，空调、取暖系统占有半壁江山。如何减少能源消耗，降低楼宇运营成本，是国家和工程设计人员的主要工作和任务之一。HYPERLINK"/"目前主要从两个方面着手解决楼宇节能降耗的问题：·

开发和使用隔热性能好的新型建筑材料，减少维护结构传热，如：隔热门窗结构，环保隔热墙体等，这是我国建设部极力支持和推广的建筑节能HYPERLINK"/"方法之一。·

提高能源综合利用效率、加强能量回收利用（充分利用废热、废冷，提高机组效率等）技术的发展，是节能降耗的重要突破环节。

地源热泵是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地源热泵利用地能一年四季温度稳定的特性，冬季把地能作为热泵供暖的热源，夏季把地能作为空调的冷源；即在冬季把高于环境温度的地能中的热能取出来供给室内采暖，夏季把室内的热能取出来释放到低于环境温度的地能中。

通常地源热泵消耗1kW的能量，用户可以得到4kW左右的热量或冷量。在节能环保要求日益提高的今天，地源热泵空调系统正以其不可替代的优势，越来越受到人们的重视。2地源热泵的基本原理

根据热工学HYPERLINK"/"理论，热泵系统能够将低温热量提升至高温热量。图1为常见的空调机组系统原理示意图，制冷主要是利用蒸发器吸收热量，热泵是利用冷凝器散发热量，当然，系统运转的同时需外部能量的输入。蒸发器从环境中取热，此时从环境取热的对象称为热源；冷凝器则向环境排热，此时向环境排热的对象称为冷源。图1制冷、热泵示意图蒸发器、冷凝器根据循环工质与环境换热介质的不同，主要分为空气换热和水换热两种形式。根据热泵（或制冷机）与环境换热介质的不同，可分为水—水式，水—空气式，空气—水式，和空气—空气式共四类。

我们将具有热泵功能的制冷系统常常称为热泵，以突出其产生可利用热能的功能。若按照其冷热源的性质来分，国外的HYPERLINK"/"文献通常把它们分为空气源热泵（AirSourceHeatPump，ASHP）和地源热泵（GroundSourceHeatPump，GSHP）两大类。

空气源热泵利用空气作冷热源的热泵，称之为空气源热泵。在供热工况下将室外空气作为低温热源，从室外空气中吸收热量，经热泵提高温度送入室内供暖。空气源热泵有着悠久的HYPERLINK"/lishi/"历史，而且其安装和使用都很方便，应用较广泛。

空气源热泵的主要缺点是在夏季高温和冬季寒冷天气时热泵的效率大大降低。而且，其制热量随室外空气温度降低而减少，这与建筑热负荷需求趋势正好相反。此外，在供热工况下空气源热泵的蒸发器上会结霜，需要定期除霜，这也消耗大量的能量。在寒冷地区和高湿度地区热泵蒸发器的结霜可成为较大的技术障碍。在夏季高温天气，由于其制冷量随室外空气温度升高而降低，同样可能导致系统不能正常工作。

空气源热泵不适用于寒冷地区，在我国典型应用范围是长江以南地区。在华北地区，冬季平均气温低于零摄氏度，空气源热泵不仅运行条件恶劣，稳定性差，而且因为存在结霜问题，效率低下。

地源热泵利用大地（土壤、地表水、地下水）作为热源的热泵，称之为“地源热泵”。由于较深的地层中在未受干扰的情况下常年保持恒定的温度，远高于冬季的室外温度，又低于夏季的室外温度，因此地源热泵可克服空气源热泵的技术障碍，且效率大大提高。类

毫勒此外，产冬季通穴过热泵欺把大地嗓中的热拢量升高奉温度后茶对建筑仰供热，蚁同时使厌大地中披的温度上降低，四即蓄存撒了冷量轨，可供阿夏季使列用；夏址季通过声热泵把怖建筑物坡中的热格量传输蒙给大地颂，对建祖筑物降迅温，同母时在大朽地中蓄赚存热量感以供冬佳季使用盲。这样径在地源捧热泵系声统中大捆地起到淹了蓄能场器的作遍用，进蚀一步提扯高了空透调系统淡全年的倚能源利员用效率也。但由这于受水混文地质麻的限制疗，水源企热泵的榆应用远锻不及空加气源热秆泵。爹3罢味地源热阿泵常见适形式破

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绸扁与锅炉防（电、少燃料）混供热系泡统相比云，锅炉久供热只套能怎将旬90忠%阵以上的瓣电能右或萄7啊0框～瞧90秘%菜的燃料沿内能转凶化为热刺量，供滤用户使宰用，因泊此地源啄热泵要胃比电锅畏炉加热啦节省三科分之二奋以上的号电能，馆比燃料对锅炉节驱省二分枯之一以掉上的能辅量；由搅于地源胡热泵的虚热源温料度全年扒较为稳归定，一肉般赌为内1给0奉～展2仇5浅℃到，其制重冷、制宴热系数食可拜达姑3.司5景～面4.评4死，与传连统的空型气源热软泵相比跌，要高讯出财40榨%针左右，历其运行马费用为仆普通中慎央空调距的登5昏0们～迹6须0察％。因揪此，近谣十几年廊来，尤椅其是近组五年来剃，地源把热泵空络调系统侄在北美熄如美国猪、加拿赏大及中段、北欧峰如瑞士旺、瑞典蔑等国家背取得了吴较快的顶发展，HYPERLINK"/china/"宣中国的追地源热央泵市场将也日趋联活跃，兴可以预葵计，该木项技术毁将会成甘为榆2败1寒世纪最础有效的稻供热和滥供冷空选调技术乔。辟优

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劲握使用地军表水的使热泵系孙统（开恼式系统霜）泳

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沟氏土壤埋妹管式热谦泵系统锁在冬季脸供热过对程中，诉栽热介原质从地鸟下收集拾热量，半再通过仰系统把糠热量带性到室内炉。夏季贤制冷时煤系统逆担向运行想，即从热室内带捏走热量啊，再通努过系统里将热量赵送到地比下岩土拾中。因知此，土溉壤埋管延式热泵态系统保虑持了地颠下水热居泵利用卸大地作羊为冷热恳源的优什点，同痛时又不宰需要抽统取地下或水作为艰传热的薪介质。联它是一巧种可持喜续发展蹈的建筑炒节能新肤技术。累但这种穿地源热孤泵系统韵对土壤崖换热器津的材质造及地质弯结构的隔要求比娇较高，葡同时埋蓄设换热豪器需要炮较大的定场地，置系统投严资也较颈其它方闸式要高锈，所以率这种系钳统一般禁应用于沈面积比是较小的忘居住类贞单体建歌筑，在婶大型工沉程中应索用相对壳困难。置

刻高在国外阻，地源择热泵的节主要研呆究和应允用对象溪还是土科壤源热毯泵系统终，国内轧理论研葡究和实拢验研究尘的重点胖也是如蛙此。然霞而，土超壤源热馋泵系统读远比地浊下水热徒泵系统旋和地表突水热泵内系统复垦杂，一退次投资阳相对较童高斩5考中地源热涂泵对锅闷炉的替姻代葱5.1起恰地源热吼泵对锅督炉替代乖的可行铸性超

否门北方（雹如北京曾、天津费等）一膨些大中画型城市亏政府出警于减少挂污染，费保护环焦境的目浪的，相炊继出台俗了进行蓬燃煤锅然炉改造盛的政策室。地源始热泵由恶于具有杆一体解鄙决供冷薪、供暖另、洁净么、环保婶节能和询运行稳厦定可靠考的优点蝇，运行肠费用仅决与燃煤约锅炉相泳当，远怨远低于晴一般燃胀气、燃款油锅炉英和溴化哪锂吸收免机组，棕成为燃在煤锅炉穗替代的驻一个很址好的选膛择，在阻旧有锅钩炉供暖社系统改茅造中受奴到人们携的青睐醒。烘表迷2请为几种孝供热方现式的对纵比腔。角

愁表雪2各沸几种供遍热方式陪对比屡供热方爸式备一次能恨效武率袜E焦存在HYPERLINK"/"蚀问题州电热玩0.3歼3位效率低误、不HYPERLINK"/Economic/"厅经济冻燃煤锅肉炉袖0.6张污染、桃效率低倒燃油（宗气）锅忌炉抖0.8缴污染、崭不安全扛太阳能甚/烈成本高葱、可靠丹性差、凡热值低如风冷热翻泵（电泽动）忍0.9册9青可靠性描差、成堡本高骂地热直棉供职/绩利用率愁、浪费锯地源热蓬泵矩>1.矿3泄

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读丸热泵机鸦组的热捞水供水杯温度由贡于受到狗制冷剂费、润滑考油和压奋缩机的骆工作范耍围（包邀括排气哪温度、污排气压押力、回肾气温度及和回气乘压力）移的限制仪，其温食度不可今能太高刮。抱

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