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如果發(fā)展地源熱泵系統(tǒng)當(dāng)注重系統(tǒng)集成創(chuàng)新
近幾年，地源熱泵得到了大量應(yīng)用和迅猛發(fā)展，也暴露出不少嚴(yán)重甚至難以逆轉(zhuǎn)的問題，如有些地區(qū)經(jīng)過長期使用，土壤溫度持續(xù)下降或上升，影響系統(tǒng)運(yùn)行能效；有些系統(tǒng)引用地表水卻出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，造成能效下降甚至干脆停機(jī)。針對(duì)此類問題，系統(tǒng)集成創(chuàng)新的概念被業(yè)內(nèi)提出。其原理十分簡單，即用新技術(shù)、新系統(tǒng)改造傳統(tǒng)地源熱泵系統(tǒng)，或者將新技術(shù)、新系統(tǒng)與傳統(tǒng)方式的技術(shù)要素整合利用，可稱之為熱泵空調(diào)集成系統(tǒng)、復(fù)合式地源熱泵系統(tǒng)或混合式系統(tǒng)。
熱源多元化是這一過程的基礎(chǔ)性問題。熱泵熱源種類很多，其特點(diǎn)不盡相同，如何將這些熱源集成起來，讓它們充分發(fā)揮優(yōu)勢并組合成新熱源，以改善熱泵運(yùn)行特性和精密性，是當(dāng)前行業(yè)人士的探索方向?？照{(diào)制冷大市場專家認(rèn)為，以下幾種模式值得參考借鑒：
一是地埋管 地表水復(fù)合地源熱泵系統(tǒng)。地表水在部分地區(qū)特別是南方城市較為樂觀，但冬季水溫偏低也是常見問題，在夏熱冬冷地區(qū)常降至4℃以下。對(duì)此，采用串聯(lián)式地埋管和地表水集成系統(tǒng)（雙熱源系統(tǒng)），當(dāng)冬季水溫偏低，地埋管投下去后可讓機(jī)組內(nèi)的出水先經(jīng)過它發(fā)熱，然后進(jìn)入地埋管，換熱后再返回機(jī)組，從而使機(jī)組的地表水和土壤兩方面都獲得熱量，減輕地表水溫偏低的問題。需注意的是，當(dāng)?shù)乇硭疁仄邥r(shí)應(yīng)關(guān)閉地埋管，使之成為單一的地表水源熱泵系統(tǒng)。而當(dāng)?shù)乇硭疁卣５坎欢鄷r(shí)，需要有相應(yīng)對(duì)策。
二是地埋管 太陽能復(fù)合地源熱泵系統(tǒng)。眾所周知，太陽能是無窮無盡、無公害的清潔能源，更是21世紀(jì)后最有希望的能源。但太陽能也是“不穩(wěn)定”的品類。目前，我國年日照時(shí)間在2000小時(shí)以上的地區(qū)占2/3，考慮到陰天和晚間等不安全性、不可靠因素，讓地埋管和太陽能構(gòu)成復(fù)合系統(tǒng)成為可能。從供熱的安全角度看，地埋管必須按照滿負(fù)荷設(shè)計(jì)，以滿足最不利工況要求。同時(shí)，從經(jīng)濟(jì)角度考慮太陽能完全免費(fèi)，因此在集成系統(tǒng)中必須優(yōu)先采用太陽能并充分利用，要安全又要經(jīng)濟(jì)，就需從運(yùn)行模式考慮并解決問題。
三是地下水 海水源熱泵復(fù)合系統(tǒng)。我國一些港口和島嶼可利用的海水資源十分豐富，其夏季水溫通常在20℃ 30℃的區(qū)間，是比較理想的冷卻水源。冬季部分水域水溫降到0 13℃，甚至表面出現(xiàn)結(jié)冰狀況。遇到這種情況， 天津濱海新區(qū)某項(xiàng)目采用地下水和海水源熱泵組合的運(yùn)行模式，充分利用了海水資源，并保證了系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性。
四是室內(nèi)余熱可作為資源，即水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)。項(xiàng)目可將太陽能、水、空氣、土壤里面的能量引入并結(jié)合，如果這些能量較低，可將相應(yīng)的熱泵引入系統(tǒng)，以此替代輔助加熱的鍋爐，組成太陽能水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)或井水源水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)、土壤源水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)、空氣源水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)等復(fù)合運(yùn)行模式。
五是地埋管熱泵 冰蓄冷熱泵系統(tǒng)。在 北京某項(xiàng)目中，這套系統(tǒng)地埋管按冬季采暖負(fù)荷設(shè)計(jì)，由于空調(diào)負(fù)荷大于采暖負(fù)荷，因此夏季難以滿足運(yùn)行需求，其差值恰由冰蓄冷系統(tǒng)來解決，不但對(duì)電網(wǎng)資源起到了削峰填谷的積極作用，用戶還享受了電價(jià)優(yōu)惠，使運(yùn)行費(fèi)用下降。
六是土壤蓄冷 土壤熱泵耦合集成系統(tǒng)。這種設(shè)想將蓄冷裝置與熱泵地下吸熱裝置合二為一，通過 冷水機(jī)組實(shí)現(xiàn)集成系統(tǒng)熱泵、蓄冷和空調(diào)功能。這種復(fù)合模式雖然通過土壤蓄冷來削峰填谷，是對(duì)蓄冷空調(diào)的原始創(chuàng)新，但面臨問題同樣不少，包括仿真模擬環(huán)節(jié)、對(duì)土壤蓄冷溢冷過程的熱力特性和冷量損失等問題都需要認(rèn)真研究。
此外，還有自然供冷 地埋管熱泵系統(tǒng)以及分體空調(diào)器 熱水供應(yīng)空調(diào)系統(tǒng)等創(chuàng)新復(fù)合模式。特別是后者已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商品化，但不少細(xì)節(jié)問題仍需要商榷，解決不徹底會(huì)影響自身發(fā)展。
在國家“十二五”政策支持下，2015年我國地?zé)峁┠芸偯娣e有望達(dá)到3.5億至4億平方米，更有專家預(yù)測地?zé)崮荛_發(fā)利用市場總額將超過700億元人民幣，可見這一市場之巨大、前景之光明。一言蔽之，科學(xué)和理性發(fā)展是地源熱泵行業(yè)取得健康成長的關(guān)鍵，切不可形而上學(xué)、搞“大躍進(jìn)”。地源熱泵市場興起是一把“雙刃劍”，為此要有四點(diǎn)認(rèn)識(shí)：
首先，復(fù)合式熱泵空調(diào)系統(tǒng)形式很多，應(yīng)根據(jù)不同集成創(chuàng)新目標(biāo)，提出不同的系統(tǒng)形式。其次，系統(tǒng)創(chuàng)新推動(dòng)地源熱泵發(fā)展，一定要有機(jī)集成而不是機(jī)械拼湊。目前“湊出來”的工程不在少數(shù)，應(yīng)引起高度注意，特別是為了某些政策性補(bǔ)貼而搞出來的低質(zhì)工程。再其次，創(chuàng)新要從工程出發(fā)，以節(jié)能、省錢為基本原則，只節(jié)能不省錢或只節(jié)錢不省能都是不可能持續(xù)的。最后，要加強(qiáng)混合系統(tǒng)模擬預(yù)測分析，同時(shí)加強(qiáng) 自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)展，共同帶動(dòng)復(fù)合系統(tǒng)成熟。 |
