建盈技建筑节能视点向天地Cg）能源一一地源热泵、太阳tiSv系在建筑中的应用徐伟本文作者长期从事建筑节能工作，多次参与过国家“九五”重大科技攻关专题技术研究。在本文中，作者介绍了地源热泵、太阳能热泵的原理和系统组成；针对当前工程中所存在的问题进行了分析和探讨；对地源热泵、太阳能热泵的发展前景进行了展望5并提出了当前急需要做的几项工作。

　　图为本文作者在上海举行的中国国际建筑节能研讨会上（本刊记者刘朝锋/摄）随着我国建筑业的迅猛发展，人们对建筑节能的要求越来越高。减少我国冬季暖所造成的大气污染，降低供暖空调系统的能耗、节约能源是建筑节能和暖通空调工作者一直追求的目标。地源热栗供暖空调系统通过吸收大地的能量，包括土壤、井水、湖泊等天然能源，冬季从大地吸收热量，夏季向大地放出热量，再由热泵机组向建筑物供冷供热。该系统和常规的供热空调系统相比大约节能50，是一种利用可再生能源的高效节能、无污染的既可供暖又可制冷的新型空调系统，可广泛应用于商业楼宇、公共建筑、住宅公寓、学校、医院等建筑物。

　　地源热泵。太阳能热泵原理和系统组成1.地源热泵蒸气压缩/制冷循环的运行系统，该系统将热量排人地表层或从地表层吸收热量。大致有土壤热交换器地源热泵、地下水地源热栗系统、地表水地源热泵系统。而地下水地源热泵系统分为两种，一种通常被称为开式系统，另一种则为闭式系统。

　　2.太阳能热泵将太阳能作为热泵热源的热泵系统称为太阳能热栗系统。可以说太阳能是地球上一切能量的主要来源。我国地域辽阔，年日照时间大于2000h的地区约占全国面积的2/3，处于利用太阳能较有利的区域内。

　　3.地源热泵、太阳能热泵的系统组成（见右图示意）地源热泵、太阳能热泵系统通常是由室外热源和冷源（如：土壤换热器、地下水换热器、地表水换热器、太阳能集热器）、水环管路和热泵机组以及室内末端输配系统（加压送风系统或地板盘管、风机盘管）组成，有时还要增加辅助锅炉和冷却塔。

　　地源热泵。太阳能热泵应注意问题1.地源热果应用时注意事项*热泵用于冬季采跋时，应根建筑节能视点据其实际工况下的供水温度，校核末端设备的供热能力。

　　*应作好水源的可行性研究，调查欲利用水源的条件（水量、水温、水质以确定具体的供水方案。

　　*利用地下水或地表水作热泵热源时，应保证水质符合机组的使同要求。

　　*利用地下水作为热源的热泵，地下水要在封闭管路内运行，防止地下水源污染，并应回灌。

　　*为预防和处理回灌井的域塞，应适当回扬。

　　*地表水水温随季节、伟度和海拔不同而变化，在长江以北冬季地表水可能结冰，热象系统应取必"的防冻措施。

　　*当热泵停止工作时要有可靠的防冻措施。

　　*在建筑容积率较低的地区，可以使用利用土壤作为热源的热泵。

　　2.解决好太阳能利用的间歇性和不可靠性问题于太阳能是一个强度多变的低位热源，一般都设太阳能蓄热器，常用的有蓄热水槽、岩石蓄热器等热栗系统中的蓄热器可以用于储存低温热源的能量。蓄热器有的分别装在热泵低温侧（1）和高温侧（30~50°C）两边，有的只装在低温侧。因为只在高温侧一边设置蓄热槽，热泵热源侧的温度变化大，影响热栗工况的稳定性。日照不足的过渡季可简单地用卵石床蓄热。

　　*设计太阳能热泵集热系统时，两个必需计算研究主要设计参数②太阳能集热器安装倾角。

　　在太阳能集热器的选型上，要合理确定冬季热泵供热用太阳能集热量和夏季生活热水用热量以及冬季辅助加热量，作到投资运行佳效益。

　　地源热泵。太阳能热泵的技术经济分析1.地源热泵的技术特点由于地热泵系统采取了特殊的换热方式，使它具有普通中央空调系统不可比拟的优点：*高效，节能夏季高温差的散热（制冷的冷凝温度降低）和冬季低温差的取热（热泵的蒸发温度提高）。

　　使得地源热泵机组能效比提高。因此在制造同样热量或冷量的时候。只需消耗更少的压缩机功率就可实现。从而达到节能的目的。高效的地源热栗机组。平均产生1冷吨的冷量仅需88kW的电力消耗，其耗电量仅为普通冷水机组加锅炉系统的3 *环保。无污染地热泵系统在冬季供暖时。

　　不需要锅炉或增加辅助加热器。因而无污染。

　　*运行费用低系统的高效率。压缩机的低功耗，带来了电费的大幅减少。

　　*维护费用低简单的系统组成。使得地热泵系统无需专人看管。也无需经常维护。

　　*简单的控制设备暖。制冷三档）到复杂的可编程智能控制方式。并可进行远程集中控制与诊断。

　　*运行灵活。系统可靠性强每台机组可独立供冷或供热，个别机组故障不影响整个系统的运行。

　　*节省占地空间没有冷却塔和其它室外设备。没有中央空调集中占地问题，节省了空间和地皮。产生附加经济效益。并改善了建筑物的外部形象。

　　*较长的使用寿命经国外运行验证，机组寿命均在15年以上。

　　*易于管理实现机组独立计费，分户计量。方便业主对整个系统的管理。

　　*应用灵活灵活性强，可用于新建工程或扩建，并可实现分期投资。

　　*可提供生活热水在机组上添加热回收附件和储水罐后。便可提供4CTC以上的生活热水，方便经济。

　　2.投资概算据测算，如采用地下水式地源热栗，初投资约为300-400元/m2左右，与采用国产2管冷水机组加锅炉央空调系统的初投资大致相同或略低，如采取土壤地源热泵系统，初投资约为400-500元/m2左右。

　　采用地源热泵作为楼宇空调系统，运行费用可大大降低。据国外实际运行数据并结合我国具体情况计算分析，用地源热泵系统供暖时，其运行费用可比传统中央空调系统降低25-50；用地源热泵系统制冷时，其运行费用可比传统中央空调系统降低15-30=存在的问题与思考1.应用地下水地源热泵的限制条件地下水地源热泵中央空调系统是一种高效、节能、环保型产品，但并不是在任何条件下都可以应用，其制约条件是水源。

　　2.政府的水源使用政策为了保护有限的水资源，我国制订了《中华人民共和国水法》，许多城市纷纷制订了自己的城市用水管理条理。审批的标准中对类似地下水热泵技术的要哌盈m技建筑节能视点求没有规定，所以地下水热泵很容易被用水指标所限制。即使通过了用水审批，由于有些地方将水源的抽取和排放两次收费，地下水热泵的经济性变差。所以地下水热泵的推广需要政府从可持续发展的角度，综合能源、环保和资源等各个方面的考虑，调整地下水热泵水源使用的政策，促使其健康有序的发展。

　　3.水源的探测开技术和发展地下水热泵应用的前提之一就是必须了解当地的水源情况，在地下水热泵实施的前期，必须实地对水源状况进行调查：地下是否有水，水量是否足够；场地是否适合打井和回灌。而探测开技术的提高和费用的降低，会推动地下水热泵机组的更好应用。

　　4.地下管井的设计与施工管井质量是地下水热泵系统成败的关键之一。管井的设计与施工应由专业队伍进行，作好每一工艺环节。

　　5.地下水的回灌技术地下水热泵若利用地下水，必须考虑水源的回灌，以利于水资源的保护；必须结合当地的地质情况来考虑回灌技术方式。实际上，城市地下水的管理仍然很不规范，因此已建成的地下水热泵系统有相当一部分未采用回灌措施，或者回灌失败。其主要原因是：（1）地下水回灌的技术方案不合理，以至无法回灌或回灌量减少；（2）为节省回灌井所需要的一次投资，不设回灌井；（3）如用压力回灌，需要消耗一定电力，势必增加空调系统的运转费用，因此不设回灌井。

　　此外，专家呼吁，近年来大量开地下水而诱发的地面沉降、海水入侵和突发性岩溶坍塌等一系列地质环境问题，应当引起篼度重视。

　　58建设科K 6.地下水的水质处理地下水往往因为水质的原因不能直接被热泵系统使用，须取相应的技术措施，如：安装除砂器与沉淀池，使用净水过滤器或电子水处理仪，使用板式换热器将水源水和热泵机组隔离开。当前，许多工程由于水质处理不够，导致热泵系统效率下降或发生故障，不能正常使用。

　　7地源热泵系统的整体设计地下水热泵系统的节能作为一个系统，必须从各个方面考虑。推广应用，需要各个专业各个领域更我的人来共同配合，从政府政策、主机设计制造、系统的设计和运行管理等各个方面来共同参与。

　　8.忽视设计基础资料的收集工作地源热泵系统设计基础资料是决定地源热泵系统能否成功的关键。但是令人遗憾的是，这项重要的工作，在以往的工程实践过程中常常被忽视，由此造成系统失败，或效率大打折扣的例子并非罕见。

　　9.国产热泵产品的性能和质量有待提高，水源热泵系列产品有待开发的厂家已经超过20个，但是产品的性能和质量令人担忧。大部水-水热粟产品未进行正确、严格的设计计算，也未进行过权机构的检测，因此产品的性能与产品样本差异较大，导致工程失败的例子屡见不鲜。国产水-水热泵的质量急待提高，由于目前国内尚无水-水热泵的国家标准，也没有检测制度，因此产品规格、型号、性能参数形形色色，五花八门，难以评价。目前国内用于地源热泵系统的产品规格型号较少，难以满足工程的需要。

　　发展前景地源热泵、太阳能热栗在建筑中的应用是综合利用可再生能源、走可持续发展道路成熟而有效的手段。我国地域广阔，蕴藏着丰富的地表浅层地能资源和太阳能资源，在建筑中因地制宜地用不同形式的地源热泵和太阳能热泵技术进行暖和空调，可有效的促进建筑节能水平的提高和人民生活质量的改善，既节约了能源，又保护了环境，符合国家资源和环境战略，地源热泵、太阳能热泵有着非常广阔的发展前景。

　　政府、技术研究、工程设计与安装，以及设备制造商等部门应共同努力做：好以下几方面工作1调查现有的地源热泵、太阳能热泵工程，发现问题，总结经验。

　　2收集现有的用于地源热泵的全国水文地质资料，建立基本资料库。

　　3总结和完善地源热泵、太阳能热栗的设计方法尽快出台地源热泵工程技术规程和太阳能热泵工程技术规程，以指导设计和安装。

　　4建立专业的地源热泵用管井设计和施工队伍，完善地埋管换热器的安装和施工队伍。

　　5开发适合国情的地源热泵、太阳能热泵机组，完善产品系列和规格。

　　6总结和完善太阳能集热器和建筑有机结合的方法，形成标准系列。

　　7开展的地源热泵、太阳能热录工程示范以得到正确可靠的技术数据，指导工程设计、安装和运行。