地源热泵系统在橡胶厂建设中应用的探讨
摘要：针对地源热泵这一先进技术，从其工作原理出发，描述了该技术在橡胶厂建设中的应用性，并与其他几种形式对比，其经济性、环保性、节能性上的优势是很明显的，尤其在能源利用方面。
为了达到能源资源多元化的目的，有关部门早在20世纪就在推广地源热泵系统。近几年，作为一种有益于环境保护和可持续发展的冷热源形式，地源热泵系统在民用建筑中得到广泛提倡，但在专业工程建设领域里，由于受很多工艺条件的制约，地源热泵系统应用实例很少，尤其是在橡胶厂的建设中，如何能合理利用地源热泵系统，将是专业人员研讨的方向。
1地源热泵系统介绍
地源热泵技术是利用地热能而形成的低温低位热能资源，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。热泵机组工作原理就是将地层的蓄能分别在冬、夏季作为供暖热源和空调的冷源，即在夏季，由于地层内温度低于室外环境，故将建筑物中的热量转移到地层中；而冬季，则从地层中提取能量，由热泵原理通过水提升温度后送到建筑物中。
地源热泵系统可根据所利用地热能资源方式的不同分为埋管式土壤源热泵和深井回灌水源热泵。土壤源热泵是利用土壤深层的温度采用闭式管道系统，其实质就是一个地下的热交换器，通过中间介质(通常为水或者是加入防冻剂的水)作为热载体，使中间介质在埋于土壤内部的封闭环路中循环流动，从而实现与大地土壤进行热交换的目的。深井回灌式系统是通过建造抽水井群将地下水抽出，通过二次换热或直接送至水源热泵机组，经提取热量或释放热量后，由回灌井群灌回地下。
2地源热泵系统的设计
在橡胶厂的建设中，根据厂区所处地理位置的不同，对冷热源需求的不同以及当地的水源情况，而应综合考虑利用地能的设计方案。一般厂区都建在偏僻地区，适于打井，如当地的水量充足、水温适度、水质适宜、供水稳定，则可采用深井回灌式，如水源条件不满足，则可采用埋管式。
目前，即便在我国不采暖地区，考虑到生产工艺需要保证室内温度及工作的舒适性，在冬季大部分车间厂房还是会采用空调采暖，而象炼胶车间更是采用散热器和空调联合供暖的方式，热源是通过锅炉房加热至系统末端，主
要燃料还是煤，也有地区采用燃油的，但造价相对高。夏季，多数采用电制冷方式，空调用电在运行成本中占相当大比例。如果引入热泵系统，地下水源或土壤的温度一年四季相对稳定，一般为10～25℃,冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，这种温度特性使得冬季热泵循环的蒸发温度提高，通过热泵机组产生的热水可以直接供应空调机组和散热器，而原有蒸汽加热系统需经过减压后才能使用，这必然会造成能源的浪费。在我国北方地区，如果冬季采暖热负荷大，甚至可以打千米深井，出水温度能直接满足采暖要求而不需增加任何加热设备，通过经济比较虽然打井费用高一些，但节省了燃料费用、锅炉等加热设备的初投资及寿命成本，从长远利益看，该方案还是经济的。夏季，采用热泵机组可以使制冷的冷凝温度降低，所以冷却效果要好于风冷式和冷却塔式，机组效率明显提高。热泵的制热、制冷系数可达3.5～5.5。与锅炉(电、燃料)供热系统相比，锅炉供热只能将90％以上的电能或70％～90％的燃料内能转化为热量，供用户使用。就以煤作为燃料举例，煤燃烧所排放的气体虽然污染环境，但却是我国目前最经济的一种燃料，一个年产30万套的轮胎厂，在一个采暖期内大约消耗25O0t煤，合125万元人民币。而热泵系统除了消耗电能以外就没有其他的燃料消耗费用，据估算，一个采暖期可节省1/3的燃料费用。热泵系统与传统的空气源热泵相比，空气源热泵的制冷、制热系数通常为2.2～3.0，地源热泵方式的能量利用效率要比空气源热泵高出40％以上。所以称热泵系统是一种既可供热又可制冷的高效节能系统.
3地源热泵的特点
由于热泵系统是利用浅层地热以及地下蓄能为建筑物提供冬夏季供暖及空调，所以具有以下优点：
(1)属可再生能源利用技术
地源热泵利用了储存于其中取之不尽的地能。埋管式的水系统是封闭的，深井回灌式系统的水经过热泵机组后，只是交换了热量，水质几乎没有发生变化，便回灌至地层，不会造成对于原有水源的污染。所以说水源热泵技术应用的能源是清洁的、可再生的。
(2)属经济有效的节能技术
由于利用地热能，冬季节省了燃料，夏季节省了电能，这在我国能源紧缺的情况下，把地能作为冬季供热的热源和夏季制冷的冷源是适合我国国情的。
(3)自动运行稳定可靠
土层温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动。这种恒定的特性使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。不存在空气源热泵受室外环境高温及寒冷的影响，机组存在冬季除霜、效
率下降等难点问题。
(4)环境效益显著
地源热泵使用电能，机组的运行没有任何污染，没有燃烧，没有 排烟，也没有废弃物。
(5)一机多用，应用范围广
地源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。
4结论
从环保、节能、经济的综合角度看，地源热泵系统是目前值得推广的一项绿色技术，得到了国家政府的支持，我们应深入研究该技术在工业领域中的应用。
