摘要：長期以來，人們在使用傳統(tǒng)空調(diào)的同時(shí)也承受著高能耗高成本高環(huán)境污染的煎熬，工業(yè)企業(yè)的重要廠房在使用傳統(tǒng)空調(diào)的同時(shí)也承受著高成本的巨大壓力。地源熱泵技術(shù)用于中央空調(diào)系統(tǒng)，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。該項(xiàng)技術(shù)目前已在民用建筑行業(yè)得到推廣應(yīng)用，取得了較好的效果，此技術(shù)若能在大型工業(yè)企業(yè)的重要或精密制造車間中央空調(diào)系統(tǒng)中得到推廣應(yīng)用，將為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也會(huì)帶來良好的社會(huì)效益。

 

  關(guān)鍵詞：地源熱泵；中央空調(diào)系統(tǒng)；工業(yè)廠房；技術(shù)優(yōu)勢

 

  大型工業(yè)企業(yè)的較重要聯(lián)合廠房如總裝配車間、發(fā)動(dòng)機(jī)裝配車間、精密機(jī)械加工及裝配車間等，一般對環(huán)境溫度及通風(fēng)都提出了較高的要求，這對于改善操作者周圍環(huán)境、保證產(chǎn)品質(zhì)量起到了積極的作用。過去一般都采用傳統(tǒng)的工業(yè)中央空調(diào)系統(tǒng)，冬天對車間進(jìn)行供熱，夏天對車間供冷氣，以崗位送風(fēng)的形式實(shí)現(xiàn)大型車間空氣調(diào)節(jié)的目的。采用傳統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)，一方面能耗大，企業(yè)使用空調(diào)的成本壓力很大，另一方面在滿足人們冷熱基本需求的情況下都會(huì)產(chǎn)生一定的環(huán)境污染。

 

  隨著空調(diào)工業(yè)的發(fā)展，先進(jìn)的中央空調(diào)系統(tǒng)不斷出現(xiàn)，人們對空調(diào)的要求也不斷提高。環(huán)保、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、可靠成為人們共同的追求目標(biāo)。隨著國際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作的不斷深入，地源熱泵中央空調(diào)技術(shù)進(jìn)入了我國，并通過了在工程中的成功運(yùn)用，特別是在民用建筑、大型商場、學(xué)校、園藝溫室等得到了推廣應(yīng)用，得到了空調(diào)界人士的認(rèn)可，成為我國中央空調(diào)系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。地源熱泵中央空調(diào)技術(shù)體現(xiàn)了節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、舒適的新理念。美國環(huán)境保護(hù)局已經(jīng)宣布，地源熱泵系統(tǒng)是目前可使用的對環(huán)境最友好和最有效的供熱、供冷系統(tǒng)。

 

  一、地源熱泵中央空調(diào)技術(shù)原理

 

  在太陽的照耀下，地殼淺層的水體和巖土體中貯存了大量清潔的可再生能源，稱為淺層地?zé)崮?/a>，簡稱地源。

  地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)是以巖土體、地下水或地表水為低溫熱源，由熱泵機(jī)組、地?zé)崮?/a>交換系統(tǒng)、建筑物內(nèi)終端系統(tǒng)組成的空調(diào)系統(tǒng)。它是一種由雙管路水系統(tǒng)連接起建筑物中的所有地源熱泵機(jī)組而構(gòu)成的封閉環(huán)路的中央空調(diào)系統(tǒng)。其工作原理是：在冬季，熱泵系統(tǒng)通過埋在地下的封閉管道（稱為環(huán)路）從大地收集自然界的熱量，而后由環(huán)路中的循環(huán)水把熱量帶到室內(nèi)。再由裝在室內(nèi)的熱泵機(jī)組驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)和熱交換器把大地的能量集中，并以較高的溫度釋放到室內(nèi)。在夏季，此運(yùn)行程序則相反，熱泵機(jī)組從室內(nèi)吸收熱量并轉(zhuǎn)移釋放到地源中，實(shí)現(xiàn)建筑物空調(diào)制冷。

 

  二、地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢

 

  地源熱泵系統(tǒng)能充分利用蘊(yùn)藏于土壤和湖泊中的巨大能量，循環(huán)再生，實(shí)現(xiàn)對建筑物的供暖和制冷，因而運(yùn)行費(fèi)用較低。

 

  地源熱泵比風(fēng)冷熱泵節(jié)能40%，比電采暖節(jié)能70%。比燃?xì)鉅t效率提高48%。所需制冷劑比一般熱泵空調(diào)減少50%。

 

  地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)部件要比常規(guī)系統(tǒng)少，因而減少維護(hù)，系統(tǒng)安裝在室內(nèi)，不暴露在風(fēng)雨中，也可免遭損壞，更加可靠，延長壽命。

 

  地源熱泵系統(tǒng)在運(yùn)行中無需燃燒，因此不會(huì)產(chǎn)生有毒氣體，也不會(huì)發(fā)生爆炸。

 

  因此，地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)相比具有高效節(jié)能、環(huán)保清潔、舒適低噪、一機(jī)多用、節(jié)省空間、安全可靠、控制簡單、維護(hù)費(fèi)用低等諸多優(yōu)勢。

 

  三、地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成及分類

 

  系統(tǒng)一般由模塊式地源熱泵機(jī)組、循環(huán)水泵、地下埋管環(huán)路和室內(nèi)末端系統(tǒng)等組成，如圖2所示：

 

  [圖片]

 

  根據(jù)利用地熱源的種類和方式不同一般分為以下三類：土壤源熱泵系統(tǒng)、地下水熱泵系統(tǒng)、地表水熱泵系統(tǒng)。

 

  四、地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用前景

 

  地源熱泵是一種利用低位能源（空氣、土地、水、太陽能、工業(yè)廢熱等）代替高位能源（煤、石油、電能等）以實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的的高新技術(shù)。由于其所具備的高熱能轉(zhuǎn)換效率（1∶4），無污染，運(yùn)行成本低，便于物業(yè)管理，系統(tǒng)使用壽命長等特點(diǎn)，備受世界能源、環(huán)保組織和發(fā)達(dá)國家推崇，并被市場廣泛接受。在美國，1985年只有14000臺(tái)水/地源熱泵，1999年末統(tǒng)計(jì)，已安裝了400000臺(tái)。水/地源熱泵系統(tǒng)已占空調(diào)總保有量的20%，其中新建筑中占30%。由此可降低溫室氣體1百萬噸，相當(dāng)于減少50萬輛汽車的污染物排放，年節(jié)約能源費(fèi)用達(dá)4.2億美元。在西歐、北歐，據(jù)1999年統(tǒng)計(jì)，水/地源熱泵在新建房屋中的利用率，瑞士為96%，奧地利為38%，丹麥為27%。

 

  當(dāng)前，中國面臨著巨大的能源及環(huán)保壓力。中國經(jīng)濟(jì)在保持較高速度增長的同時(shí)，必須考慮環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展問題。所以要求提高能源利用率，要求能源結(jié)構(gòu)調(diào)整。國家建設(shè)部1999年提出在10年內(nèi)建筑節(jié)能效率要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提高50%；北京市政府已明令在四環(huán)以內(nèi)，撤掉所有燃煤鍋爐，改造建筑取暖方式，使用清潔能源。我國目前集中供暖單位建筑面積平均能耗是氣候相近發(fā)達(dá)國家的2～3倍。

 

  今年來，我國住宅空調(diào)安裝率迅速增長。上海居民住宅空調(diào)擁有率已超過60%，北京34%，城鎮(zhèn)居民擁有率20%，空調(diào)成為冰箱、彩電后普及的又一種主要家電。這樣，對于黃河、長江中下游地區(qū)的城市，住宅環(huán)境就不再僅僅是采暖問題，而是要滿足統(tǒng)一考慮空調(diào)需求的綜合性問題。為此，采用具有很多優(yōu)勢的地源熱泵技術(shù)將滿足這種需求，成為最具競爭力的建筑空調(diào)方式。

 

  五、地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)在大型工業(yè)廠房中應(yīng)用的可能性

 

  工業(yè)廠房特別是大型聯(lián)合廠房，一般情況下其廠房面積和容積都很大。使用傳統(tǒng)的采暖或空調(diào)系統(tǒng)，無論利用燃煤，燃?xì)膺€是電能方法實(shí)現(xiàn)，耗能都很大。同時(shí)還伴隨著環(huán)境的嚴(yán)重污染。僅采暖或空調(diào)成本一項(xiàng)，一般的企業(yè)都很難忍受，而不得不采用限時(shí)或限量的方法加以控制使用，從而達(dá)到有限的降低企業(yè)成本的目的。但采用限時(shí)或限量的方法控制使用，往往根本達(dá)不到采暖或空調(diào)的效果。地源熱泵技術(shù)在民用建筑中央空調(diào)系統(tǒng)上的成功應(yīng)用，也為該技術(shù)在工業(yè)廠房系統(tǒng)中的應(yīng)用與推廣帶來了希望和可能性。

 

  根據(jù)地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知，其空調(diào)機(jī)組和使用終端與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)基本相同，設(shè)備安裝、使用特點(diǎn)亦相同。只有地下埋管環(huán)路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工及安裝具有其鮮明的特點(diǎn)。一般要經(jīng)過地質(zhì)勘探、熱泵形式的確定、地下負(fù)荷計(jì)算、地下?lián)Q熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)如確定井的數(shù)目及間距、豎井埋管管長、管材及管徑的確定、打井或挖溝、埋管施工等過程。

 

  近年來，隨著地源熱泵中央空調(diào)技術(shù)的推廣應(yīng)用，一些集地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)施工的科技公司應(yīng)運(yùn)而生。這些專業(yè)公司在國內(nèi)成功地建設(shè)了很多如大型商場、學(xué)校、園藝溫室、居民區(qū)的地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)。在工業(yè)廠房建設(shè)地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)也有成功案例。因此，在大型工業(yè)廠房中推廣使用地源熱泵中央空調(diào)技術(shù)是可行的。

 

  六、結(jié)語

 

  地源熱泵空調(diào)技術(shù)在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)有了幾十年成功應(yīng)用的歷史，我國引進(jìn)并成功應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)也有二十多年的歷史。近幾年，隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，能源需求以及環(huán)境保護(hù)的要求越來越多地引起社會(huì)的廣泛關(guān)注以及政府的高度重視。工業(yè)企業(yè)節(jié)能降耗、最大限度地降低生產(chǎn)成本，已經(jīng)成為我國企業(yè)促進(jìn)發(fā)展的核心問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國建筑能耗占全社會(huì)終端能耗的21%，因此建筑節(jié)能具有巨大的經(jīng)濟(jì)潛力和社會(huì)效益。而地源熱泵中央空調(diào)技術(shù)作為環(huán)保、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、可靠的成熟技術(shù)在建筑節(jié)能領(lǐng)域有著舉足輕重的地位。因此大力推廣地源熱泵空調(diào)技術(shù)在工業(yè)廠房空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用有著現(xiàn)實(shí)和長遠(yuǎn)的意義。