在建筑供熱空調(diào)中采用地源熱泵技術(shù)可以有效地提高一次性能源利用率.減少溫室效應(yīng)氣體CO2和其他燃燒產(chǎn)生的污染物的排放，是一種可持續(xù)發(fā)展的建筑節(jié)能新技術(shù)。地下水熱泵和地表水熱泵系統(tǒng)受水資源條件的制約.應(yīng)用范圍受到制。地源熱泵(地下?lián)砗蠠岜孟到y(tǒng))適用范圍廣.運(yùn)行費(fèi)用低，節(jié)能和環(huán)保效益顯著。

地源熱泵與建筑供熱空調(diào)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，公共建筑和住宅的供熱和空調(diào)已成為普遍的需求。地源熱泵是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源(也稱地能，包括地下水、土壤或地表水等)的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵通過(guò)輸人少量的高品位能源(如電能)，實(shí)現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉(zhuǎn)移。

地能分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)的冷源，即在冬季，把地能中的熱量“取”出來(lái)，提高溫度后，供給室內(nèi)采暖;夏季，把室內(nèi)的熱量取出來(lái)，釋放到地能中去。地源熱泵是能有效節(jié)省能源、減少大氣污染和CO2排放的供熱和空調(diào)新技術(shù)。可以預(yù)見，該項(xiàng)技術(shù)將會(huì)成為21世紀(jì)最有效的供熱和制冷空調(diào)技術(shù)。

熱泵原理與組成

熱泵(制冷機(jī))是通過(guò)做功使熱量從溫度低的介質(zhì)流向溫度高的介質(zhì)的裝置。建筑的空調(diào)系統(tǒng)一般應(yīng)滿足冬季的供熱和夏季制冷兩種相反的要求。傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)通常需分別設(shè)置冷源(制冷機(jī))和熱源(鍋爐)。建筑空調(diào)系統(tǒng)由于必須有冷源(制冷機(jī))，如果讓它在冬季以熱泵的模式運(yùn)行，則可以省去鍋爐和鍋爐房，不但節(jié)省了初投資，而且全年僅采用電力這種清潔能源，大大減輕了供暖造成的大氣污染問(wèn)題。

熱泵空調(diào)系統(tǒng)通常由制冷劑環(huán)路、室內(nèi)環(huán)路和低溫?zé)嵩磽Q熱環(huán)路等環(huán)路組成。有的還設(shè)有加熱生活熱水的環(huán)路。不同類型的熱泵，其制冷劑環(huán)路和室內(nèi)環(huán)路基本相同，但其低溫?zé)嵩磽Q熱環(huán)路各有不同。如分體空調(diào)的室外機(jī)是空氣源熱泵的低溫?zé)嵩磽Q熱環(huán)路，而地?zé)釗Q熱器則是地源熱泵的低溫?zé)嵩磽Q熱環(huán)路。

熱泵特點(diǎn)

采用熱泵為建筑物供熱可以大大降低一次性能源的消耗。人們通常通過(guò)直接燃燒礦物燃料(煤、石油、天然氣)產(chǎn)生熱量，并通過(guò)若干個(gè)傳熱環(huán)節(jié)最終為建筑供熱。在鍋爐和供熱管線沒有熱損失的理想情況下，一次性能源利用率(即為建筑物供熱的熱量與燃料發(fā)熱量之比)最高可為100%。如果先利用燃燒燃料產(chǎn)生的高溫?zé)崮馨l(fā)電，然后利用電能驅(qū)動(dòng)熱泵

從周圍環(huán)境中吸收低品位的熱能，適當(dāng)提高溫度再向建筑供熱，就可以充分利用燃料中的高品位能量，大大降低用于供熱的一次性能源消耗。

熱泵是減少CO2排放量的最經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)�，F(xiàn)在全世界約有1.4億臺(tái)熱泵在運(yùn)行，總供熱量約為每年4.9x109GJ，每年減少CO2排放量約為1.4億噸。隨著熱泵技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)和發(fā)電效率的進(jìn)一步提高，采用熱泵技術(shù)供熱使全世界CO2排放量減少16%是有可能的。因此，它是建筑節(jié)能和減少CO2排放的關(guān)鍵技術(shù)之一。除了減少礦物燃料的消耗以外，由于在大型電站中集中燃燒礦物燃料發(fā)電有利于采用先進(jìn)技術(shù)除去或減少燃燒產(chǎn)物中的粉塵、SO2和NOX等大氣污染物，采用電動(dòng)熱泵供熱與分散的鍋爐房供熱相比還可以大大減少燃煤產(chǎn)生的大氣污染。

熱泵還能夠充分利用可再生能源，是一項(xiàng)可持續(xù)發(fā)展技術(shù)。熱泵利用的低溫?zé)嵩赐ǔＪ黔h(huán)境(大氣、地表水和大地)或各種廢熱。由熱泵從這些熱源吸收的熱量屬于可再生的能源。如地源熱泵冬季把大地中的熱量升高溫度后對(duì)建筑物供熱，同時(shí)使大地的溫度降低，即儲(chǔ)存了冷量，可供夏季使用;夏季通過(guò)熱泵把建筑物中的熱t(yī)傳輸給大地，對(duì)建筑物降溫，同時(shí)在大地中儲(chǔ)存熱量以供冬季使用。這樣大地就起到了蓄能器的作用，進(jìn)一步提高了空調(diào)系統(tǒng)全年的能源利用效率。

熱泵的分類及技術(shù)分析

就其性質(zhì)來(lái)分，國(guó)外的文獻(xiàn)通常把熱泵分為空氣源熱泵(airsourceheatpump,ASHP)和地源熱泵(groundsourceheatpump,GSHP)兩大類。地源熱泵又可進(jìn)一步分為地表水熱泵(surface-waterheatpump,SWHP)、地下水熱泵(groundwaterheatpump,GWHP)和地下禍合熱泵(ground-coupledheatpump,GCHP).

地下水熱泵

地下水源熱泵系統(tǒng)的熱源是從水井或廢棄的礦井中抽取的地下水。經(jīng)過(guò)換熱的地下水可以排人地表水系統(tǒng)，但對(duì)于較大的應(yīng)用項(xiàng)目通常要求通過(guò)回灌井把地下水回灌到原來(lái)的地下水層。水質(zhì)良好的地下水可直接進(jìn)人熱泵換熱，這樣的系統(tǒng)稱為開式環(huán)路。實(shí)際工程中更多采用閉式環(huán)路的熱泵循環(huán)水系統(tǒng)，即采用板式換熱器把地下水和通過(guò)熱泵的循環(huán)水分隔開，以防止地下水中的泥沙和腐蝕性雜質(zhì)對(duì)熱泵的影響。

由于地下水溫常年基本恒定，夏季比室外空氣溫度低，冬季比室外空氣溫度高，且具有較大的熱容量，因此地下水熱泵系統(tǒng)的效率比空氣源熱泵高，COP值一般在3一4.5，并且不存在結(jié)霜等問(wèn)題。最近幾年地下水源熱泵系統(tǒng)在我國(guó)得到了迅速發(fā)展。

但是，地下水熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用也受到許多條件的限制。首先，這種系統(tǒng)需要有豐富和穩(wěn)定的地下水資源作為先決條件。按常規(guī)計(jì)算，10,000m2的空調(diào)面積需要的地下水量約120m3/hr。地下水熱泵系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性還與地下水層的深度有很大的關(guān)系。如果地下水位較低，不僅成井的費(fèi)用增加，運(yùn)行中水泵的耗電將大大降低系統(tǒng)的效率。

此外，雖然理論上抽取的地下水將回灌到地下水層，但目前國(guó)內(nèi)地下水回灌技術(shù)還不成熟，在很多地質(zhì)條件下回灌的速度大大低于抽水的速度，從地下抽出來(lái)的水經(jīng)過(guò)換熱器后很難再被全部回灌到含水層內(nèi)，造成地下水資源的流失。再者，即使能夠把抽取的地下水全部回灌，怎樣保證地下水層不受污染也是一個(gè)棘手的問(wèn)題。