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水源热泵:室内空气热环境最佳解决方案
 
慧聪网   2005年8月1日10时49分   信息来源:慧聪网水工业行业频道    

    产品创新是房地产业永恒的话题,而创新是否成功、是否恰当,则完全由创新动机决定。暖通空调专家、中国建筑科学研究院顾问、副总工程师郎四维提醒我们,商品住宅暖通、空调新方式很多,但如果仅从方便收取采暖费用出发应用新技术,明显有欠考虑。安全、健康、卫生、节能和环保,被公认为是住宅建设的方向。

    日前,就热点话题——水源热泵技术是否成熟、优缺点何在、以及是否可能在我国住宅产业中广泛应用?郎四维提出了自己的观点。

    节能催生热泵

    通常的冷暖两用机,能够夏季制冷、冬季供暖的设备就是“热泵”。热泵的功能就是转移热量,夏季把室内热量搬出去,冬季把热量搬到室内来。所以,郎四维把他所从事的专业称为“搬热量”。

    与传统的暖通空调方式相比,热泵本身就是节能产品,是能源危机催生了热泵。

    根据转移热量介质的不同,热泵可以分为风冷热泵和水源热泵等。郎四维首先提出了风冷热泵的缺点:在很冷或很热的环境中,它能发挥的作用与实际需要刚好相反。因为要在室内外空气环境间转移热量,因此,室外越冷,能够向室内供应的热量越少;室外越热,室内热量可能转移出来的也越少。换句话说,在北京及其以北地区,在很冷的气候环境中,靠风冷热泵供热非常困难。相比之下,用水作介质的水源热泵,受气候环境的影响就不那么明显。而且由于用水交换热量的强度比空气大,水源热泵效率更高,这就意味着能耗更省。

    水源决定水源热泵

    根据水源情况的不同,水源热泵有四种形式,采用何种形式的水源热泵,需要根据具体情况确定。

    一是地表水水源热泵。如果居住地附近有河、湖,水源热泵可以应用江湖水、海水等地表水。地表水夏季水温约为27—28摄氏度;在冬季,南方不结冰的地表水水温至少有4—5摄氏度,即使是冬季结冰的北方地区,如果深层水体没有结冰,至少有4摄氏度的水温,这为在地表水和室内环境间转移热量创造了条件。

    二是地下水水源热泵。在地下10米到70米之间,地下水温度与土壤温度一样,土壤的温度等于大气全年的平均温度,在北京,大气全年的平均温度约为14—15摄氏度,这种形式的水源热泵就是利用冬暖夏凉的地下水与室内空气进行热量交换。

    三是地热源水源热泵。这种技术是在土壤里埋设塑料管道,水流过管道就能获得土壤里的热量或将热量释放到土壤中,通过热泵设备在室内空气和土壤间实现热量转移。这种做法在北欧比较多。

    四是闭环水源热泵。用封闭水系统将水源热泵设备联在一起,在该水系统中,夏季增设一个冷却塔,以此来降低带有室内热量的水温;冬季增加一个热源,为室内提供热量。

    由于一些方形(具有内外区的)建筑,内区没有外窗,往往常年需要空调,而外区在秋冬季节需要采暖。这时候就可以通过闭环水系统将内区的热量“搬”到外区用作采暖,既不需要冷却塔,也不需要辅助加热设备。郎四维认为,其优点在于不破坏地下水,与传统采暖方式相比,减少能耗,冷却塔对环境的影响减小很多,冬季采暖效率也较好。

    与风冷热泵相比,以同样的能量(指驱动热泵设备耗费的能量,下同),水源热泵转移热量的效率更高,也不会导致热岛效应比,对环境的影响很小。

    他同时指出,地下水水源热泵也存在一些问题:首先,地下水抽出后,地下水位会下降,因此必须回灌。而且因为地质构造复杂,要把这些水回灌到同一水层存在难度。其次,还存在一些不可知因素,比如随着水的抽取,一些细小的沙粒等固体微小颗粒,也可能随之发生转移,时间长了可能会影响地质构造。而在转移过程中如果水体受到污染,其后果更难以预料。采用地表水可以避免这些问题,但水源的水量够不够大会成为制约。

    地热源热泵不会影响地下水乃至地质结构,但可能提高成本,需要打60—70米深的孔,埋设120—140米深的U形管,每根管大致可以得到3.5千瓦的冷量。如果在一个多层甚至高层的小区里,还存在一个埋管面积是否够用的问题。

    产品标准将出台

    据悉,近期相关部门将组织对我国水源热泵产品的国家标准的审查。

    郎四维认为,与风冷热泵相比,水源热泵耗能少,效率更高,而且所采用的地热源属于土壤的可再生能源,总体上对环境影响很小,其制约因素在于如何合理采水。地下水的水量、地管长度或者地表水的水体大小,水系统的相关因素对采取何种水源热泵形式形成制约。热泵设备本身在国内外都有成熟的产品。

    因此,他建议,第一要防止随意打井。如果没有勘测就打井采水、打井回灌,往往会导致失败,这需要环保和地质部门的专业支持。第二是深层次的问题,比如地下水水源中微小固体颗粒转移的问题,需要根据环保部门的政策来做。第三要考虑空闲土地面积是否够用,别墅或低层公寓比较合适采用埋设地管的方式,这也可以作为家用热水的一个来源。

    同时,郎四维愿意提醒开发企业,虽然这项技术在国际上已经是成熟技术,但在我国只有两三年的发展历史,还缺乏经验数据,比如地管应该埋多深,需要多长的地管等等。尽管国外的数据可用,但土壤情况国内外并不相同。

    据了解,目前国内一些科研机构已开展这方面的研究,也有了一些应用实例。中国建筑科学研究院就承担了北京科委、北京建委的一个研究课题,做地热源水源热泵的技术经济分析。

    水源热泵机组本身的成本,一般来说与锅炉、冷水机组的投入相接近。虽然水源热泵要增加埋管或打井、回灌等费用,但这些投入在后期使用中能节省回来。

 
 
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