【正文】 技術(shù)在這方面取得了一定的突破，其主要表現(xiàn)在于：（1）輸出熱水溫度高：最高輸出熱水溫度為75℃。我國目前正在對城市燃煤采暖系統(tǒng)進(jìn)行改造，為了適應(yīng)原采暖系統(tǒng)的室內(nèi)末端設(shè)備，必須有較高的熱水溫度，高溫?zé)岜镁途哂羞@一特性；（2）運(yùn)行費(fèi)用低。采用高溫?zé)岜貌膳到y(tǒng)，一個(gè)冬季供暖費(fèi)（4個(gè)月），接近燃煤采暖費(fèi)用，比燃油（氣）采暖費(fèi)用低約40%。（3）采用專用制冷劑，對環(huán)境沒有污染，綠色環(huán)保。（4）一機(jī)多用，可滿足不同用戶的空調(diào)、采暖、制備生活熱水的要求。高溫?zé)峄厥招偷卦礋岜每照{(diào)機(jī)組筆者開發(fā)的高溫?zé)峄厥招偷卦礋岜脵C(jī)組屬于空調(diào)設(shè)備領(lǐng)域，綜合利用了地源熱泵技術(shù)和高效熱回收技術(shù)。附圖1，該熱泵空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)系統(tǒng)包括用銅管依次連接的壓縮機(jī)、油分、電磁閥、四通閥、冷凝器、單向閥、熱力膨脹閥、蒸發(fā)器和氣液分離器，還包括高效熱回收換熱器，其與電子膨脹閥相連，連接于高壓恒壓裝置與四通閥在之間，用于回收空調(diào)冷凝廢熱，從而減少了制熱成本，提高了能效比，具有節(jié)能、環(huán)保、安全等優(yōu)點(diǎn)。說明附圖1 （1）壓縮機(jī)所產(chǎn)生的高壓冷媒，經(jīng)油分離器一方面將含油量較高的高溫高壓氣態(tài)冷媒進(jìn)行油氣分離，另一方面由于使用油分離氣容積比常用制冷機(jī)組要大，將高溫高壓且含油量較低的氣態(tài)冷媒維持在比常用制冷機(jī)組高的壓力，使得超熱態(tài)的冷媒蒸汽能在高壓下，在熱回收器處進(jìn)行散熱。由于壓力蓄積且保持一個(gè)恒定的壓力，使得裝有本裝置的空調(diào)機(jī)組比沒有本裝置的空調(diào)機(jī)組冷媒保持在更接近壓縮機(jī)出口處的高溫高壓狀態(tài)，因此熱回收器中的冷媒與外界冷源的溫差變大，使得在相同冷源條件下可以散去更多的熱量。（2）超熱態(tài)冷媒蒸汽，經(jīng)過熱回收器后可以在比常用技術(shù)更高溫高壓的狀態(tài)下進(jìn)入飽和狀態(tài)，故不僅蒸汽壓力可以保持，且液態(tài)冷媒壓力亦較常用的空調(diào)機(jī)組高，飽和狀態(tài)亦在低壓降的情況，可以使冷媒的液氣比逐步提高。（3）冷媒經(jīng)電子膨脹閥后對高溫高壓的超熱態(tài)冷媒進(jìn)行預(yù)冷使之進(jìn)入飽和狀態(tài)。整個(gè)空調(diào)制冷機(jī)組的冷媒密閉系統(tǒng)中，高壓側(cè)的壓力得以保證，低壓側(cè)亦因而比常用技術(shù)的壓力更高，液態(tài)冷媒更容易被汽化，制冷效率因此提升，不僅制冷效果佳，且EER值亦可明顯提高，達(dá)到節(jié)能的目的。（1）壓縮機(jī)的選擇：目前熱泵設(shè)備常用壓縮機(jī)類型主要有螺桿壓縮機(jī)、全封閉渦旋壓縮機(jī)與半封閉活塞壓縮機(jī)等，經(jīng)過對不同類型壓縮機(jī)工作特性進(jìn)行比較研究，目前者一般選用全封閉渦旋壓縮機(jī)；（2）工質(zhì)的選擇：根據(jù)高溫?zé)岜迷O(shè)備最大工作壓力≤25bar，采用對環(huán)境友好的R134a作為制冷劑為工質(zhì)，對臭氧層無破壞作用；（3）在設(shè)備內(nèi)部增設(shè)一電子膨脹閥與油分互相配合，增加設(shè)備運(yùn)行時(shí)壓力的穩(wěn)定性；由于油分離器容積比常用制冷機(jī)組大，相同時(shí)間下容納的高溫高壓冷媒蒸汽比常用制冷機(jī)組大，壓縮機(jī)啟動是阻力小，啟動電流低，，不僅省電，而且有效地保護(hù)壓縮機(jī)安全，用戶不需要因電流大而增容；（4）運(yùn)行穩(wěn)定，壓縮機(jī)使用壽命長，特別是制冷供回水溫度低于7℃、產(chǎn)生80℃以上的高溫?zé)崴畷r(shí)，其運(yùn)行電流仍在額定電流的88%以內(nèi),不會跳機(jī)或燒機(jī)，突破了以往熱泵主機(jī)熱水達(dá)到65℃會燒機(jī)的瓶頸；（5）熱回收效率高，通過較大的油分離器與電子流量控制閥的流量控制，可獲得較常規(guī)雙效熱泵機(jī)組更高的熱回收率；（6）整個(gè)機(jī)組的冷媒密閉系統(tǒng)中，高壓側(cè)的壓力得以保持，低壓側(cè)亦因而較常用技術(shù)的壓力更高，在低壓側(cè)的飽和態(tài)冷媒，完全被汽化，無液體冷媒存在，避免了不可壓縮性的液態(tài)冷媒進(jìn)入壓縮機(jī)，造成負(fù)荷過重而損壞壓縮機(jī)，也就是通常所說的液擊現(xiàn)象。（7）系統(tǒng)控制的優(yōu)化：采用平均壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間的優(yōu)化控制模式，保證整體機(jī)組的長時(shí)間高溫穩(wěn)定運(yùn)行和使用壽命，并根據(jù)地源溫度和冬季熱源溫度，調(diào)節(jié)高溫?zé)岜眠\(yùn)行工作狀態(tài)和條件。高溫?zé)峄厥招偷卦礋岜每照{(diào)機(jī)組作為一種高效、環(huán)保、節(jié)能的供熱制冷設(shè)備，可以應(yīng)用于多種采暖空調(diào)和熱水供應(yīng)系統(tǒng)，并可以和其它新能源技術(shù)有機(jī)結(jié)合，提高綜合利用效率。目前，高溫地源熱泵在工程中的實(shí)際應(yīng)用主要有如下幾種途徑：（1）燃煤或燃油（氣）鍋爐改造工程。直接替代供熱鍋爐，具有占地少，工程量小，環(huán)保，安全，運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)勢，可以直接連接散熱器采暖系統(tǒng)而不需要改造末端系統(tǒng)，雖然一次投資高于普通供熱鍋爐，但因其運(yùn)行費(fèi)用僅相當(dāng)于燃煤鍋爐1/3，其增加的投資可以在35年內(nèi)收回；（2）建筑采暖、空調(diào)和衛(wèi)生熱水三聯(lián)供。衛(wèi)生熱水供水溫度60℃以上，特別是在夏季，制冷的同時(shí)回收空調(diào)余熱免費(fèi)提供衛(wèi)生熱水，經(jīng)濟(jì)效益顯著；（3）低溫地?zé)岷偷責(zé)嵛菜?。對于許多溫度在50℃以下的地?zé)豳Y源，直接利用效益不佳，可以采用高溫地源熱泵，以其作為熱源，向采暖系統(tǒng)供熱或提供生活熱水。對于50℃以上的地?zé)豳Y源，一般地?zé)崴诮?jīng)過采暖系統(tǒng)或生活熱水系統(tǒng)后直接排放或回灌，地?zé)嵛菜臏囟仍?0℃左右，可以利用高溫地源熱泵回收地?zé)嵛菜械臒崃肯蛳到y(tǒng)供熱，使地?zé)嵛菜欧艤囟冉档椎?0℃左右，大大提高地?zé)豳Y源的利用率，使一眼地?zé)峋a(chǎn)生兩眼井的效益。（4）與太陽能供熱系統(tǒng)的結(jié)合。目前太陽能越來越多的應(yīng)用到建筑熱水供應(yīng)和空調(diào)采暖系統(tǒng)之中，但是因?yàn)樘柲苜Y源的不穩(wěn)定性，基本上需要常規(guī)能源作為輔助，如采用電鍋爐、染油（氣）鍋爐輔助加熱。將高溫地源熱泵與太陽能結(jié)合用于建筑熱水供應(yīng)和采暖系統(tǒng)，一方面可以節(jié)省大量的能源費(fèi)用，減少對環(huán)境的污染，另一方面，對太陽能熱水的溫度要求降低，在滿足用戶供熱溫度的同時(shí)極大的提高了太陽能集熱器的吸熱效率，減少集熱器的投資。高溫地源熱泵技術(shù)的發(fā)展隨著各科研單位對地源熱泵研究力度的深入和大量新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，高溫地源熱泵技術(shù)將不斷發(fā)展，其運(yùn)行效率、出水溫度、應(yīng)用范圍將會不斷的改進(jìn)，滿足各種方面的空調(diào)供熱需求。相信在不久的將來，在地源熱泵市場上將會有越來越多的產(chǎn)品供供熱空調(diào)設(shè)計(jì)師和用戶選擇。地源熱泵技術(shù)對鍋爐替代可行性探討2009/2/5/11:33 來源：論文天下論文網(wǎng) 作者：厲建國隨著能源的日趨緊張，地源熱泵的的研究和應(yīng)用會更加引起政府和用戶的關(guān)注。本文就地源熱泵作簡單介紹，并對其在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題以及對鍋爐替代的可行性進(jìn)行探討。摘要：隨著能源的日趨緊張，地源熱泵的的研究和應(yīng)用會更加引起政府和用戶的關(guān)注。本文就地源熱泵作簡單介紹，并對其在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題以及對鍋爐替代的可行性進(jìn)行探討。關(guān)鍵詞：地源熱泵 鍋爐替代引言隨著全球能源的日趨緊張，節(jié)能降耗要求日益緊迫。表1為地球可利用能源數(shù)量及使用年限的列表，可見人類能源節(jié)約是關(guān)系到人類可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。節(jié)能降耗，不能只是停留在政府政府宣傳和倡導(dǎo)上，政策和法規(guī)或許是解決該問題的最好辦法。表1 地球可用能源統(tǒng)計(jì)種類項(xiàng)目煤石油天然氣備注總儲量301000億m3截止96年12月可開采量3100億t53億t181000億m3估計(jì)值已開采量約120億t約5100億m3不準(zhǔn)確數(shù)據(jù)人均余量212（t/p） （t/p）12929 m3/p人均年耗量（t/） （t/）18 m3/可用年數(shù)316（y）43 （y）718 （y）可延至年份2312年2039年2714年樓宇系統(tǒng)日常運(yùn)行能耗中，空調(diào)、取暖系統(tǒng)占有半壁江山。如何減少能源消耗，降低樓宇運(yùn)營成本，是國家和工程設(shè)計(jì)人員的主要工作和任務(wù)之一。目前主要從兩個(gè)方面著手解決樓宇節(jié)能降耗的問題：開發(fā)和使用隔熱性能好的新型建筑材料，減少維護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱，如：隔熱門窗結(jié)構(gòu)，環(huán)保隔熱墻體等，這是我國建設(shè)部極力支持和推廣的建筑節(jié)能方法之一。提高能源綜合利用效率、加強(qiáng)能量回收利用（充分利用廢熱、廢冷，提高機(jī)組效率等）技術(shù)的發(fā)展，是節(jié)能降耗的重要突破環(huán)節(jié)。地源熱泵是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源（也稱地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵利用地能一年四季溫度穩(wěn)定的特性，冬季把地能作為熱泵供暖的熱源，夏季把地能作為空調(diào)的冷源；即在冬季把高于環(huán)境溫度的地能中的熱能取出來供給室內(nèi)采暖，夏季把室內(nèi)的熱能取出來釋放到低于環(huán)境溫度的地能中。通常地源熱泵消耗1kW的能量，用戶可以得到4kW左右的熱量或冷量。在節(jié)能環(huán)保要求日益提高的今天，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)正以其不可替代的優(yōu)勢，越來越受到人們的重視。 地源熱泵的基本原理根據(jù)熱工學(xué)理論，熱泵系統(tǒng)能夠?qū)⒌蜏責(zé)崃刻嵘粮邷責(zé)崃?。圖1為常見的空調(diào)機(jī)組系統(tǒng)原理示意圖，制冷主要是利用蒸發(fā)器吸收熱量，熱泵是利用冷凝器散發(fā)熱量，當(dāng)然，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)需外部能量的輸入。蒸發(fā)器從環(huán)境中取熱，此時(shí)從環(huán)境取熱的對象稱為熱源；冷凝器則向環(huán)境排熱，此時(shí)向環(huán)境排熱的對象稱為冷源。圖1制冷、熱泵示意圖蒸發(fā)器、冷凝器根據(jù)循環(huán)工質(zhì)與環(huán)境換熱介質(zhì)的不同，主要分為空氣換熱和水換熱兩種形式。根據(jù)熱泵（或制冷機(jī)）與環(huán)境換熱介質(zhì)的不同，可分為水—水式，水—空氣式，空氣—水式，和空氣—空氣式共四類。我們將具有熱泵功能的制冷系統(tǒng)常常稱為熱泵，以突出其產(chǎn)生可利用熱能的功能。若按照其冷熱源的性質(zhì)來分，國外的文獻(xiàn)通常把它們分為空氣源熱泵（AirSourceHeatPump，ASHP）和地源熱泵（GroundSourceHeatPump，GSHP）兩大類?？諝庠礋岜美每諝庾骼錈嵩吹臒岜茫Q之為空氣源熱泵。在供熱工況下將室外空氣作為低溫?zé)嵩?，從室外空氣中吸收熱量，?jīng)熱泵提高溫度送入室內(nèi)供暖?？諝庠礋岜糜兄凭玫臍v史，而且其安裝和使用都很方便，應(yīng)用較廣泛?？諝庠礋岜玫闹饕秉c(diǎn)是在夏季高溫和冬季寒冷天氣時(shí)熱泵的效率大大降低。而且，其制熱量隨室外空氣溫度降低而減少，這與建筑熱負(fù)荷需求趨勢正好相反。此外，在供熱工況下空氣源熱泵的蒸發(fā)器上會結(jié)霜，需要定期除霜，這也消耗大量的能量。在寒冷地區(qū)和高濕度地區(qū)熱泵蒸發(fā)器的結(jié)霜可成為較大的技術(shù)障礙。在夏季高溫天氣，由于其制冷量隨室外空氣溫度升高而降低，同樣可能導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作。空氣源熱泵不適用于寒冷地區(qū)，在我國典型應(yīng)用范圍是長江以南地區(qū)。在華北地區(qū)，冬季平均氣溫低于零攝氏度，空氣源熱泵不僅運(yùn)行條件惡劣，穩(wěn)定性差，而且因?yàn)榇嬖诮Y(jié)霜問題，效率低下。地源熱泵利用大地（土壤、地表水、地下水）作為熱源的熱泵，稱之為“地源熱泵”。由于較深的地層中在未受干擾的情況下常年保持恒定的溫度，遠(yuǎn)高于冬季的室外溫度，又低于夏季的室外溫度，因此地源熱泵可克服空氣源熱泵的技術(shù)障礙，且效率大大提高。此外，冬季通過熱泵把大地中的熱量升高溫度后對建筑供熱，同時(shí)使大地中的溫度降低，即蓄存了冷量，可供夏季使用；夏季通過熱泵把建筑物中的熱量傳輸給大地，對建筑物降溫，同時(shí)在大地中蓄存熱量以供冬季使用。這樣在地源熱泵系統(tǒng)中大地起到了蓄能器的作用，進(jìn)一步提高了空調(diào)系統(tǒng)全年的能源利用效率。但由于受水文地質(zhì)的限制，水源熱泵的應(yīng)用遠(yuǎn)不及空氣源熱泵。 地源熱泵常見形式地表土壤和水體是一個(gè)巨大的太陽能集熱器，收集近47%的太陽輻射能量，比人類每年利用能量的500倍還多。地下的水體通過土壤間接地接受太陽輻射能量，而且是一個(gè)巨大的動態(tài)能量平衡系統(tǒng)，地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發(fā)散相對的均衡，這使得利用儲存于其中的似乎無限的太陽能（或稱地能）成為可能，所以說地源熱泵是利用可再生能源的一種有效途徑。與鍋爐（電、燃料）供熱系統(tǒng)相比，鍋爐供熱只能將90%以上的電能或70～90%的燃料內(nèi)能轉(zhuǎn)化為熱量，供用戶使用，因此地源熱泵要比電鍋爐加熱節(jié)省三分之二以上的電能，比燃料鍋爐節(jié)省二分之一以上的能量；由于地源熱泵的熱源溫度全年較為穩(wěn)定，一般為10～25℃，其制冷、～，與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比，要高出40%左右，其運(yùn)行費(fèi)用為普通中央空調(diào)的50～60％。因此，近十幾年來，尤其是近五年來，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在北美如美國、加拿大及中、北歐如瑞士、瑞典等國家取得了較快的發(fā)展，中國的地源熱泵市場也日趨活躍，可以預(yù)計(jì)，該項(xiàng)技術(shù)將會成為21世紀(jì)最有效的供熱和供冷空調(diào)技術(shù)。地源熱泵根據(jù)對低溫?zé)嵩吹睦梅绞降牟煌梢苑譃殚]式系統(tǒng)和開式系統(tǒng)兩種。閉式系統(tǒng)指在水側(cè)為一組閉式循環(huán)的換熱套管，該組套管一般水平或垂直埋于地下或地表水域中，通過與土壤或地表水域水換熱來實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移（其中埋于土壤中的系統(tǒng)又稱土壤源熱泵，埋于海水中的系統(tǒng)又稱海水源熱泵），見圖2。開式系統(tǒng)指從地下抽水或地表抽水后經(jīng)過換熱器直接排放的系統(tǒng)（地下水熱泵系統(tǒng)和地表水熱泵系統(tǒng)一般又稱為水源熱泵系統(tǒng)），見圖3。圖4，圖5為一國外品牌熱泵水系統(tǒng)流程圖，分別表示出地源熱泵夏季、冬季運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)管路切換情況。 圖2閉式系統(tǒng) 圖3開式系統(tǒng) 圖4地源熱泵夏季運(yùn)轉(zhuǎn) 圖5地源熱泵冬季的運(yùn)轉(zhuǎn) 地源熱泵系統(tǒng)在應(yīng)用中存在的問題雖然幾年來地源熱泵系統(tǒng)在我國得到了發(fā)展，但是，應(yīng)用這種地源熱泵系統(tǒng)也受到許多限制。使用地下水的熱泵系統(tǒng)（開式系統(tǒng)）這種系統(tǒng)需要有豐富和穩(wěn)定的地下水資源作為先決條件。因此在決定采用地下水熱泵系統(tǒng)之前，一定要做詳細(xì)的水文地質(zhì)調(diào)查，并先打勘測井，以獲取地下溫度、地下水深度、水質(zhì)和出水量等數(shù)據(jù)。地下水熱泵系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性與地下水層的深度有很大的關(guān)系。如果地下水位較低，不僅成井的費(fèi)用增加，運(yùn)行中水泵的耗電將大大降低系統(tǒng)的效率。此外，雖然理論上抽取的地下水將回灌到地下水層，但目前國內(nèi)地下水回灌技術(shù)還不成熟，在很多地質(zhì)條件下回灌的速度大大低于抽水的速度，從地下抽出來的水經(jīng)過換熱器后很難再被全部回灌到含水層內(nèi)，造成地下水資源的流失。使用地表水的熱泵系統(tǒng)（開式系統(tǒng)）地表水熱泵系統(tǒng)的熱源是池塘、湖泊或河溪中的地表水。在靠近江河湖海等大體量自然水體的地方利用這些自然水體作為熱泵的低溫?zé)嵩词侵档每紤]的一種空調(diào)熱泵的型式。當(dāng)然，這種地表水熱泵系統(tǒng)也受到自然條件的限制。此外，由于地表水溫度受氣候的影響較大，與空氣源熱泵類似，當(dāng)環(huán)境溫度越低時(shí)熱泵的供熱量越小，而且熱泵的性能系數(shù)也會降低。一定的地表水體能夠承擔(dān)的冷熱負(fù)荷與其面積、深度和溫度等多種因數(shù)有關(guān)，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行計(jì)算。這種熱泵的換熱對水體中生態(tài)環(huán)境的影響有時(shí)也需要預(yù)先加