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摘要：结合建筑设计项目中的空调、热水等能耗的需求，本文就几种常用可再生能源形式进行分析，作为指导建筑空调、热水能耗设计工作的依据。
关键词：可再生能源 土壤源热泵 水源热泵 太阳能热水系统 空气源热泵
前言
可再生能源是一种清洁且可持续利用的能源，大力发展可再生能源,是改善我国能源结构，增加能源供应,保障能源安全，保护环境,实现经济社会可持续发展的重要措施之一。可再生能源主要包括地热能 、水能、太阳能、风能、生物能等。
1土壤源热泵
土壤源热泵是利用地下常温土壤温度相对稳定的特性，通过深埋于建筑物周围的管路系统与建筑物内部完成热交换的装置。冬季从土壤中取热，向建筑物供暖；夏季向土壤排热，为建筑物制冷。它以土壤作为热源、冷源，通过高效热泵机组向建筑物供热或供冷。
制冷时，土壤源热泵中央空调系统中的末端设备将建筑物内的热量通过热泵机组转移到地下岩土中，实现了制冷的目的，同时省去了非热泵空调系统中的冷却塔设备；制热时，流体从地下收集热量，地源热泵机组中的制冷剂将在流体中吸收热能，利用少量的电能将制冷剂压缩到高温高压状态，将吸收的全部热量(电能 吸收热能) 一起释放到采暖系统中，从而达到了吸收可再生低温热源的热能并输送到高温热源的目的，实现了可再生地能对传统锅炉的取代。
土壤源热泵适用条件：1）土壤源热泵系统适用使用在年冷热负荷较为接近的地带，该系统才能实现土壤吸热与放热的平衡，从而避免热岛效应。2）需要足够的地面面积打井换热，而垂直打井方式的地质条件需具备地下打井要求。3）项目的用能及地埋管应比较集中，不宜铺设过长的管路系统，否则会因管路系统铺设过长而造成系统的能耗损失，降低系统能量使用的效率。
土壤源热泵优点包括1）机组性能系数高， 节能效果好，环保、无污染。2）系统可靠性强， 使用寿命长。
土壤源热泵缺点包括1）地下换热器的传热性能受土壤性质影响较大。2）由于土壤热导率较低，地下换热器与周围土壤的传热量较少，因此与空气源热泵相比，土壤源热泵地下换热器的预设换热面积较大。
2水源热泵
水源热泵是利用地球水所储藏的能源作为冷、热源，进行转换的技术。水源热泵工作原理：通过输入少量高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。水体分别作为冬季热泵供暖、热水的热源和夏季空调的冷源，即在夏季将建筑物中的热量“取”出来，释放到水体中去，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，以达到夏季给建筑物室内制冷的目的；而冬季，则是通过水源热泵机组，从水源中“提取”热能，送到建筑物中采暖或热水。
水源热泵系统的分类：分为地下水水源热泵、地表水水源热泵、污水水源热泵等。
（一）地下水水源热泵应用安装条件：1）需要有足够的地面面积供地下水水源热泵打井进行热交换。2）取水换热后地下水应回灌到取水层相同的承压水层。
地下水水源热泵的优点包括1）初期投资费用较高，维护费用高，运行费用低。2) 高效节能、灵活应用、运行安全可靠。3) 相对普通空调节约成本、利于环保。
地下水水源热泵的缺点包括1) 对地质条件要求高，打井成本高。2) 投资成本，由于打井的成本并不与取水量的大小成正比，因此较大系统的投资效益比较高。
（二）地表水水源热泵应用安装条件：1）水源应保持澄清、水质稳定、不腐蚀、不滋生微生物或生物、不宜结垢。2）地表水水源热泵适合安装在距离江、河、湖、泊以及水库较近的位置，较适合500米以内的距离。如距离太远，增加了管网输送的水头损失和降低系统的热效率。
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地表水水源热泵的优点包括1）和空气相比，热源热汇的温度较为可靠，能效比较高，其运行效率要比空气源高出20～60%，运行费用仅为普通中央空调的40～60%。 2)环保效益显著，运行稳定可靠，维护方便，使用寿命长。
地表水水源热泵的缺点包括1) 受可利用的水层的地理结构及水源条件限制。 2)系统容易腐蚀、结垢或堵塞，盘管易受损坏且初投资比较高
（三）污水源热泵应用安装条件：1）采用污水源热泵的首要条件是附近有污水取水源，并且能取用的污水水源达要达到一定的水量。 2）污水源热泵其安装应在距离污水源500m左右的位置，否则管路太长，热损耗大，而达不到制热的要求。
污水源热泵的优点包括1)高效节能，环保效益显著。 2)投资运行费用低，系统原理简单，设备的可靠性强，维护量小，平时无设备的维护问题。
污水源热泵的缺点包括1)污水源热泵只能利用周边污水资源，可利用的水源条件受限制。
3太阳能热水系统
在太阳能的热利用中，关键是将太阳的辐射能转换为热能。由于太阳能比较分散，必须设法把它集中起来，所以，集热器是各种利用太阳能装置的关键部分。集热器是吸收太阳辐射并将产生的热能传递到传热介质的装置。
其运行原理是：在太阳光照条件下，在太阳能集热器的出水末端增加一个温度探头（水箱内的水位可以采用机械浮球控制，也可以采用控制器控制水位探头）。当集热器内的水温达到设定值时，控制器发出信号，控制打开电磁阀，冷水把已经达到设定温度的热水顶入储热水箱并储存起来；当集热器内水温低于设定值时，控制器开始动作使电磁阀自动关闭。如此不断循环使储热水箱内的高温水不断增多，当储热水箱内的水位达到最高水位时，系统关闭，不再进水。
太阳能热水系统的优点：
1）较少投入，赢得高回报
太阳能中央热水系统一次投资，长期受益，3—5年内即可收回投资，免费使用10多年；房地产楼盘，平均每平方米投入20—50元，就能增加楼盘的新卖点和附加值，提升楼盘档次，促进销售。
2）安全可靠
太阳能热水系统是高效地吸收太阳辐射能将其转变为热能的装置，完全避免了常规能源热水器可能发生的漏电、漏气、漏油等的不足和不安全因素。同时它又克服了燃气、燃油、传统电热水器不安全、不卫生、不节能的缺点和隐患。
3）美化建筑，提升楼盘品位
可结合建筑的特点量身定制，使太阳能热水系统与建筑完美结合，相映生辉，美化城市景观，提升楼盘品位。
4空气源热泵分析
空气源热泵工作原理是（通过冷媒/制冷剂）将空气中的热量吸收，释放到水中，循环将水加热，同时把失去大量能量的低温空气释放到需要制冷的地方，用于制冷需要。空气在失去能量降低温度的同时，大量的水蒸气被冷凝，因而释放的冷气湿度大大降低，相当于具有除湿效果。因此可以集中央热水、制冷、供暖功能于一体，大大提高性价比。空气源热泵的工作温度是零下10至40摄氏度。使用这一技术，能有效节约能源，其运行成本只有电热水器的1/4，如按照现有的电价和油价，烧热同样多的热水，它的运行成本只有燃油锅炉的1/2。
空气源热泵系统的优点：
1）安全：利用吸收空气中的热量来加热水温，水电彻底分离，并设多重保护，不存在任何安全隐患。
2）节能：用少量的电能将空气中的热能搬运到水中给水加热,消耗能源是电热水器的1/5；煤气热水器的1/6；燃油热水器的1/4；普通太阳能的2/3；并且可以利 用低谷电达到更节能的效果。
3）不受环境影响：是一种全天候的热水供应系统，不论阴天、雨天、春夏秋冬、白天黑夜，只要有空气就有热水，就能将-10℃～30℃的低温热能通过热泵机组的作用，提供温度达到60℃左右的热水。
4）智能化：可自动运行，无需值守，自带温控装置和保温层，可自动补水、加热、断电，可24小时提供热水，兼具热水、空调、暖气的多重功能。
5）安装方便：空气能热水器占地空间很小，外形与空调室外机相似,可直接接保温水箱或与供暖管网连接,适合于大中城市的高层建筑，对于大型中央供热问题，是最好的选择。不需要太阳能集热板，减少占地面积95%，与太阳能热水设备配套使用可以减少太阳能集热器的面积50%，节省大量太阳能集热器占地面积，减少蓄热水水箱的容积。
结语：可再生能源在建筑中应用，是解决建筑用能最经济合理的选择。依靠可再生能源解决建筑新增能耗需求，不仅能满足人民群众改善居住质量的要求，而且也能有效缓解我国能源供需矛盾。
参考文献：
［1］2009全国民用建筑工程设计技术措施——给水排水.中国计划出版社，2009.
［2］廖小乔.世界绿色建筑［M］.中国建筑工业出版社，2008.
［3］张铁.中外建筑节能情况对比［J］.节能与环保，2005(4).
［4］李家克.建筑节能的必由之路——绿色建筑［J］.中国建筑教育,2006(7).
论文作者:陈青唐
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第10期
论文发表时间:2017/10/26
标签：源热泵论文; 热水论文; 土壤论文; 水源论文; 太阳能论文; 系统论文; 热能论文; 《建筑科技》2017年第10期论文;