一、熱泵的分類
根據熱泵所利用能源的不同,熱泵可作如下分類:
1、空氣源熱泵
以空氣作為“源體”,空氣源熱泵,通過冷媒作用,進行能量轉移。目前的產品主要是家用熱泵空調器、商用單元式熱泵空調機組和熱泵冷熱水機組。
2、水源熱泵
以地下水作為冷熱"源體",在冬季利用熱泵吸收其熱量向建筑物供暖,在夏季熱泵將吸收到的熱量向其排放、實現對建筑物供冷
3、地源熱泵
地源熱泵是以大地為熱源對建筑進行空調的技術,冬季通過熱泵將大地中的低位熱能提高對建筑供暖,同時蓄存冷量,以備夏用;夏季通過熱泵將建筑物內的熱量轉移到地下對建筑進行降溫,同時蓄存熱量,以備冬用。
4、復合熱泵
為了彌補單一熱源熱泵存在的局限性和充分利用低位能量,運用了各種復合熱泵。如空氣-空氣熱泵機組、空氣-水熱泵機組、水-水熱泵機組、水-空氣熱泵機組、太陽-空氣源熱泵系統、空氣回熱熱泵、太陽-水源熱泵系統、熱電水三聯復合熱泵、土壤-水源熱泵系統等。
二、各類熱泵的實用分析
對于空氣源熱泵來說,它工作適用范圍廣,適用溫度范圍在-7至40℃,并且一年四季全天候使用,且運行成本低,節能效果突出,投資回報期短。性能穩定,環保無污染,無任何燃燒外排物。安全方便,使用壽命長、維護費用低,使用壽命長達15年以上,自動化程度高。
雖然目前空氣能熱泵機組在我國有著相當廣泛的應用,但它存在著熱泵供熱量隨著室外氣溫的降低而減少和結霜問題,而水源熱泵克服了以上不足,而且運行可靠性又高,近年來國內應用有逐漸擴大的趨勢。
但像任何事物一樣,水源熱泵也不是十全十美的,更不是萬能的。其應用也會受到制約。水源熱泵理論上可以利用一切的水資源,其實在實際工程中,不同的水資源利用的成本差異是相當大的。所以在不同的地區是否有合適的水源成為水源熱泵應用的一個關鍵。目前的水源熱泵利用方式中,閉式系統一般成本較高。而開式系統,能否尋找到合適的水源就成為使用水源熱泵的限制條件。而且對于從地下抽水回灌的使用,必須考慮到使用地的地質的結構,確??梢栽诮洕鷹l件下打井找到合適的水源,同時還應當考慮當地的地質和土壤的條件,保證用后尾水的回灌可以實現。受到不同地區、不同用戶及國家能源政策、燃料價格的影響,水源的基本條件的不同;一次性投資及運行費用會隨著用戶的不同而有所不同。雖然總體來說,水源熱泵的運行效率較高、費用較低。但與傳統的空調制冷取暖方式相比,在不同地區不同需求的條件下,水源熱泵的投資經濟性會有所不同。
地源熱泵是利用淺層地能進行供熱制冷的新型能源利用技術,是熱泵的一種,熱泵是利用卡諾循環和逆卡諾循環原理轉移冷量和熱量的設備.地源熱泵通常是指能轉移地下土壤中熱量或者冷量到所需要的地方.通常熱泵都是用來做為空調制冷或者采暖用的.地源熱泵還利用了地下土壤巨大的蓄熱蓄冷能力,冬季地源把熱量從地下土壤中轉移到建筑物內,夏季再把地下的冷量轉移到建筑物內,一個年度形成一個冷熱循環。
三、熱泵系統的發展方向探析
作為暖通設計的核心,現代熱泵的發展的主要方向是高效化、節能化、集約化。
目前對于應用廣泛的空氣源熱泵來說,整體上雖然較普通方式有較大節能,但在綜合使用效率和能耗方面依然有較大提升空間,而且在使用、保養過程中,任然要耗費大量資源。而水源熱泵在經濟性上雖然有所突破,但是受使用環境制約過大,而且在環境資源的綜合使用上存在不足?,F今發展的主要方向和技術主攻方向為地源熱泵和依靠地源熱泵的復合型熱泵暖通系統。
其中的原因,一方面是由于全世界范圍內比以往更加關注能源、環境與可持續發展的問題,對于中國由于以燃煤為主的能源結構已經造成了極為嚴重的大氣污染,因此,要實現經濟的可持續發展,必須盡可能多地利用清潔的可再生能源,必須加大節能的力度,而既能在冬季供暖、又能在夏季制冷空調的地源熱泵系統是很好的一個選擇;
另一方面是地源熱泵系統經過多年的研究,在技術上已經比較成熟,而且經過多年的示范與實踐,確認了地源熱泵系統的很多優點:節約能源、舒適、安全、性能穩定、清潔、使用靈活等。
對于地源熱泵來說,首先它屬可再生能源利用技術。地源熱泵是利用了地球表面淺層地熱資源(通常小于400米深)作為冷熱源,進行能量轉換的供暖空調系統。儲存于地表淺層近乎無限的可再生能源,使得地能也成為清潔的可再生能源一種形式;其次,它是一種經濟有效的節能技術。地能或地表淺層地熱資源的溫度一年四季相對穩定,冬季比環境空氣溫度高,夏季比環境空氣溫度低,是很好的熱泵熱源和空調冷源,這種溫度特性使得地源熱泵比傳統空調系統運行效率要高40%,因此要節能和節省運行費用40%左右。另外,地能溫度較恒定的特性,使得熱泵機組運行更可靠、穩定,也保證了系統的高效性和經濟性;第三,地源熱泵環境效益顯著。地源熱泵的污染物排放,與空氣源熱泵相比,相當于減少40%以上,與電供暖相比,相當于減少70%以上,如果結合其它節能措施節能減排會更明顯。雖然也采用制冷劑,但比常規空調裝置減少25%的充灌量;屬自含式系統,即該裝置能在工廠車間內事先整裝密封好,因此,制冷劑泄漏機率大為減少。該裝置的運行沒有任何污染,可以建造在居民區內,沒有燃燒,沒有排煙,也沒有廢棄物,不需要堆放燃料廢物的場地,且不用遠距離輸送熱量。而且,地源熱泵系統可以一機多用,應用范圍廣。地源熱泵系統可供暖、空調,還可供生活熱水,一機多用,一套系統可以替換原來的鍋爐加空調的兩套裝置或系統??蓱糜谫e館、商場、辦公樓、學校等建筑,更適合于別墅住宅的采暖、空調。此外,機組使用壽命長,均在15年以上。機組緊湊、節省空間;維護費用低;自動控制程度高。
結束語:地源熱泵以其節能環保和高效的優勢受到了空調行業的青睞,近年來有了巨大發展。但從大部分實際工程來看,該系統的設計和施工仍存在著眾多的問題亟待研究和解決。在地源熱泵系統設計中的一些細節計算。安全及環保問題,諸如防凍液對人的危害,地面沉降,土壤溫度、地下水溫的改變都需要在實際設計中進行深入的分析,防止對環境的再次破壞。