地熱換熱器的吸放熱不平衡現象在地源熱泵空調系統中是普遍存在的。如對北方寒冷地區而言,地熱換熱器冬季從大地提取的熱量遠大于夏季向大地釋放的熱量,而南方則反之。地下溫度場的變化,將造成地源熱泵系統性能的下降。復合低溫源地源熱泵系統作為解決冷熱不平衡的有效方法已日益受到人們的廣泛關注。為了科學、有效可靠的應用這項技術,需要對該系統進行全面、深入的研究。本文就是針對太陽能+地源熱泵暖通空調創新技術進行簡單地研究,首先是對太陽能及地源熱泵進行簡要地概述茫然和針對這個系統的創新性特點,指出太陽能+地源熱泵暖通空調的設計。
1 太陽能+地源熱泵概述
上世紀90年代以來,歐美國家的科技工作者的聯系更加密切,共同對地源熱泵有關的環境問題開展了廣泛和深入的研究。1995年的國際地熱學術會上,英國學者Curtis代表國際地熱組織發表了一篇關于應用地源熱泵系統的調查報告,其中總結性地結論為:1)地源熱泵系統是世界能源市場的成熟技術之一,與現存的用電供熱/制冷技術相比具有穩定性能好、可靠性高、花費更少的優勢;2)地源熱泵系統經濟上與燃油和燃氣鍋爐不相上下;3)如果考慮到包括環境效益、能源保障和長期利用在內,地源熱泵系統是最好、技術含量最高的替代產品。
地源熱泵的英文簡稱為GSH,它作為一個廣義的專業術語,是這樣的一種系統,即同時對土壤、地表水以及地下水中具有的熱源進行最大化的理由。其運行原理主要為機械蒸汽壓縮——制冷進行循環運行的系統。該系統最大的功效就是可以將熱量從地表層排出或者是從地表層吸收熱量,這主要是根據內外的溫差進行控制的,這就可以有效地節省電的使用,也是非常智能的。地源熱泵主要包括如下四種系統,這四種系統互相影響,互相作用,缺一不可:水平地埋管土壤地源熱泵系統、垂直地埋管土壤地源熱泵系統、地表水地源熱泵系統、地下水地源熱泵系統。
對于太陽能而言,太陽向地球輻射的能量十分巨大,地球對于太陽能的利用潛力十分巨大,而每年地球僅僅用了太陽能不到1%的部分,因此將太陽能運用于暖通空調的設計之中,具有十分重要的價值和意義。
2 太陽能+地源熱泵設計要點分析
基于以上關于太陽能+地源熱泵的簡要概述可知,當前運用此系統體現了“低碳、環保、節能、綠色”的理念,因此應該積極地加強對其進行設計,下面就是針對設計要點進行簡單地闡述。
2.1 系統的構成
太陽能一地源熱泵系統由太陽能集熱器、蓄熱水箱、地熱換熱器、熱泵機組及其附屬設備組成,末端采用地板輻射空調系統。該系統的運行原理可以用如下圖1所示:
A-熱泵機組,B-太陽能集熱系統,C-地源熱泵系統,D-地板輻射空調系統,a-蓄熱水箱,b-太陽能集熱器,c/d-系統分/集水器,g/f-地板系統分/集水器,e1,e2……,en-地熱換熱器,h-室內地板盤管,p1,p2,p3-循環水系統(中水系統)。
2.2 下水系統設計
如果地下水有足夠的量、水質也較好,有開采手段,當地規定又允許,就應該考慮此系統設計,現場調查將對以上問題給予確認,以下是一些基本原則:
(1)水井流量要求是由計算的最大得熱量和最大釋熱量確定。
(2)地下水系統應使用304號不銹鋼板式熱交換器進行水井水和建筑物循環水熱交換。
(3)對一個開放式系統,建筑物最好是低層結構以便減少水泵的耗能。
2.3地表水系統設計
如果存在地表水或通過開發能夠產生的話,則應該考慮該系統。以下是一些基本原則:(1)通常在商業/公用建筑開發過程中要解決排水問題,要徑流保存、或從美學觀點看要有“反射”池,這樣會產生大量的水。(2)沒有建筑高度的限制,僅要求水的表面積和深度與熱負荷相適應。
3 結論
綜上所述可知,太陽能+地源熱泵暖通空調的設計完全體現了“綠色環保,節能“的設計理念,能夠對能源進行節約,對熱源以及太陽能進行最大化地利用,不失為人們普遍接受的暖通空調系統。但在其實際的設計過程之中,應該注意如下幾個方面:(1)熱泵用于冬季采暖時,應根據其實際工況下的供水溫度,校核末端設備的供熱能力。(2)利用地下水作為熱源的熱泵,地下水要在封閉管路內運行,防止地下水源污染,并應回灌。(3)當熱泵停止工作時,要有可靠的防凍措施。(4)在建筑容積率較低的地區,可以利用土壤作為熱源的熱泵。筆者認為,只要在實際的設計過程之中,注意好如上幾點,一定可以設計出一種真正環保的暖通空調。