摘要：近些年来，能源短缺问题不断出现，已经成为制约经济社会发展的一个瓶颈，建筑作为耗能大户，能耗占全社会能耗的25%左右，其中供热采暖能耗约占一半。如果采用节能环保的暖通空调新技术是行业发展的必然趋势，本文就地源热泵与传统中央空调的能耗和经济性进行了相关对比分析。
关键词：地源热泵；中央空调；能耗；经济性；对比；分析
引言
随着全世界范围内的能源短缺和环境污染，人类的生存和发展已经开始被严重威胁。在20世纪，发生了两次世界范围内的石油危机，同时，长期使用化石煤炭等一次能源给人类的生存环境带来了严重威胁，越来越多的环境污染问题暴露在眼前，这使得人们开始将大量的注意力和研究转移到可以替代化石能源的各种可再生能源方面。本文主要就地源热泵系统与传统中央空调系统的经济性进行了相关对比，力求证明地源热泵系统的优越性。
1 地源热泵的技术原理及其特点介绍
地源热泵在国内学术界有被称之为地热泵。地热泵空调核心结构为“热泵”可制冷也可供热。在进行供暖工作时，通过对地热吸收排放给向用户；再进行制冷工作时，对用户室内进行热量吸取再排放给向地下。
1. 1技术原理
主要介绍埋管式地源热泵空调系统技术，其应用原理为凭借较少的电力，促使压缩机驱动随后进行制冷循环，根据土壤温度具有相对稳定的特性，将闭环管线系统深埋进土壤并通过其实现热交换，天气热时将热量释放至向地下，天气寒冷时吸取地下热量，通过对供热特殊的地下低位热量完成制冷或供热。
埋管式地源热泵空调系统技术正是将单、双U型竖直埋管深埋地下、并和水平连管或盘管等各式换热器相连组成闭合式的水环路运转体系，直接取热于常问土或向直接排热于常问土内。
在施工过程时，从地面开始钻孔，以预定深度为标准进行下钻孔，在孔中放入已完成预制的换热管，接下来将不同材料回填至孔中，对于换热管已成型的换热器进行深埋，此时回填料作为导热介质连接换热管与大地，明显提升了换热管导热性。通过水平集管并联全部埋在地表层处的换热器，进而形成地埋管方式的换热系统。
对地下水的开采不会限制此方法换热，利用高品位能源的少量输入至位口电能，保证低温位热能转移向高温位。
1.2埋管式地源热泵空调系统的技术特点
根据业内专家的鉴定与评测，埋管式地源热泵空调系统技术根据专家的鉴定、监测具备的主要优势把控：
（1）高效节能。不使用燃油、燃气、燃煤等材料。土壤源是突出可循环再利用资源，使用能源实效比可超过4之高。
（2）绿色环保。可以做到对地下水资源没有破坏，没有污染，噪音相对较小的应用资源，同时在应用过程中不排出污染物与废气，不会造成空气热污染，是高品质的零污染技术。
（3）节省投资。通常应用此技术的设备，可应用于两个季节中，一改以往设备利用率不高，系统仅用半年之久的不足，采用“一机两用”的空调系统，在夏季运转可致冷，在冬季运转可供暖，有效降低了投资成本。
（4）节约费用。缩减传统模式中的运行成本消耗，降低成本运行费用可到达30－60%。
（5）节约用水。此系统运行时使用全封闭式水循环系统，水的散热以取冷都借助地下土壤源的温度，运转过程中不存在水蒸发、更不需要补水、如此不断循环，实现节约用水。
（6）灵活控制。此技术更坚持以人为本的理念进行系统运行，通过分户计量灵活把控空调的运行。
（7）健康舒适。因设备运转不用冷却塔，从源头处预防了军团菌的生长，可见对使用者的身心健康予以保障。
（8）性能可靠。其科学合理的构建系统与主机运行相匹配，选用进口的强度大、密度高的聚氯乙烯管材，使用年限可超过50年。经优化设备装置配比，主机、系统、末端组合科学，保证系统平稳运行，操作便捷。
（9）安全实用。运行系统不存在燃烧隐患，有较高的自动化程度，运行中可自动调节关键部位的参数，可远程自动操控系统，做到占地合理、外形美观、节能减排，安全可靠。
（10）设施美观。因此系统不用设置锅炉房，不存在堆煤占地等问题，不需要室外机，这就使建筑美观耐看。
2 地源热泵空调与其他空调的技术经济比较
随着科技的高速发展、国家的日益壮大，在经济增长的同时带来了能源过度消耗的问题。据有关统计，在建筑领域其消耗约占总能源的四分之一，而一大半则是用于供暖而进行的耗能。随着国民经济的增长，能源增长率却不能满足需求，因此就必须要重视对节能资源技术与产品的研发和利用，使得建筑行业内在取暖、制冷领域有所突破与提升。
埋管式地源热泵空调系统技术可根据土壤的特性满足制冷、取暖的需求，有助于缓解我国当前能源消耗压力巨大的现状。由于其应用过程中主要依靠电力因此并无燃烧少所带来的污染。此为其所具备的全封闭式水循环系统，结合土壤热交换，可对大气污染进行一定程度的缓解并降低臭氧层的破坏率。
此技术主要应用三种方式进行供暖与制冷，分别是在常见的锅炉集中供热中添加制冷机、中央空调、空气源热泵以及埋管式地源热泵方式。以下综合比较三种方式对其技术应用优势的探讨。
相比于传统的燃煤锅炉供暖添加中央空调的优点:
2.1环保性
以使用埋管式地源热泵空调系统占地面积每100万平方米建为例，节约标准煤每年可达到1 19万吨，减少排烟1. 3亿m3，有效控制温室效应问题。相比于传统燃煤锅炉供热可知，埋管式地源热泵空调系统的优势在于可对减污物排放量大大提升，保证即使在冬季，城市依旧充满新鲜空气。排放量减少全面数值如下表1。
表1：地源热泵方式相比于燃烧锅炉供暖加中央空调
图2：消耗1kg标准煤为单位空调系统间冷量的获取
根据图1、图2的比较明显可得出结论，消耗同样1kg标准煤，埋管式地源热泵空调系统对热量和冷量的获取数量有较大的优势，节能效果显著。
2.3能效比的比较
能效比也就是制冷量或制热量比于输入功率的值，即1kw 功率可在不同空调系统中得到的冷量或热量。
根据表2、表3比较在确定1KW的额定功率时，埋管式地源热泵空调系统获得了较多的冷量、热量，因此推论在满足同等制冷、供热标准需求时，埋管式地源热泵空调系统的耗能值明显较低。
表2 输入1KW功率可获得的热能效比
供热方式 制热能效比
集中燃煤锅炉供暖 0.8
空气源热榜 2
埋管地源热泵 4
表3 输入1KW功率可获得的制冷能效比
制冷方式 制冷能效比
集中燃煤锅炉供暖 1.3
空气源热榜 28
埋管地源热泵 4
2.4运行费用
埋管式地源热泵空调系统相比于传统集中锅炉采暖加空调运行消耗费用如表4。
表4 两种空调系统的运行费用比较
注：夏季供冷期100天和冬季供热期120天为检测标准，采暖费为北方某市2010年收费标准
3 结束语
随着绿色、低碳、生态的理念越来越深入人心，人们近来也越来越重视对低碳绿色的追求。在进行建筑建设时，国家也突出强调运用绿色可再生资源的重要性，因此构建绿色生态建筑成为主要的发展趋势。作为重要的可再生能源地源热泵系统有较好的应用前景。成功应用此技术的建筑项目在推广地源热泵技术时可作为重要经验别借鉴与参考。以此推动热泵系统应用在更多的建筑建设中，促进城市在节能减排方面取得显著成效，降低一次性能源的污染度，让城市始终拥有让蓝天。
参考文献
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论文作者:冯杰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第5期
论文发表时间:2018/7/5
标签：源热泵论文; 空调系统论文; 系统论文; 技术论文; 管式论文; 热量论文; 能源论文; 《建筑学研究前沿》2018年第5期论文;