威立雅（哈尔滨）热电有限公司
摘要：结合我国南方地区的气候特点，针对实际工程，提出了带排风多级热回收的地源热泵供暖空调与热水供应集成系统。介绍了该系统的节能原理，在分析建筑全年动态负荷特性的基础上计算了系统的节能性。结果表明，该系统全年供暖空调及供热水平均COP为5.3，投资回收期约5.5年，且冷热负荷不平衡率大大降低，具有较好的节能性、经济性和广阔的应用前景。
关键词：排风多级热回收；地源热泵；集成系统；动态负荷特性；节能性
一、地源热泵与排风多级热回收技术应用的价值与意义
1.应用价值
采用排风多级热回收装置可以在全年高效回收排风中的冷量或热量，大大减少地源热泵机组容量以及地埋管数量；新风负荷占总负荷较大比例，采用排风多级热回收装置对排风进行全热回收，可以降低地源热泵系统末端的潜热要求，使地源热泵机组能够运行在较高的蒸发温度下，提高了机组的性能系数；采用排风多级热回收技术与冷凝热回收技术，可以改善地源热泵系统的土壤热平衡问题，提高地源热泵系统长期运行的性能系数及可靠性。
2.重要意义
随着我国城市建设的飞速发展和经济水平的提高，大型公共建筑供暖空调及生活热水总能耗增长迅速。回收建筑余热及使用可再生能源是降低该类建筑能耗的主要途径，建筑排风能量回收和地源热泵技术均是减少矿物能源消耗的有效技术手段。为了使热回收装置在较长时间内均有较好的回收效果，可在常规的热回收装置基础上增加热泵热回收装置，充分利用排风中的高品位热（冷）能。地源热泵系统的应用要保证地下换热区域吸放热平衡，目前在我国南方地区多采用冷却塔辅助的混合式热泵系统，带有空调冷凝热回收功能的地源热泵系统也是解决热平衡问题较好的技术手段。排风热回收技术和冷凝热回收技术均可有效降低地源热泵系统冷热负荷的不平衡率，同时由于公共建筑中的新风负荷占较大比例，排风能量的多级全热回收，可以有效改善地源热泵系统空气处理设备的运行工况，进而使地源热泵系统的运行更加可靠。
二、系统设计背景、思想及节能原理
1.背景分析
基于传统的地源热泵供暖空调与热水供应系统存在的诸多问题，考虑到生活热水供应热量品位与供暖空调冷凝热热量品位接近，将热水供应系统与供暖空调系统进行有机集成，同时设置多级新、排风热回收系统，高效回收排风中的冷（热）、湿量。供暖空调系统与热水系统独立设置，夏季的空调冷凝热由地埋管换热器散至土壤中，而生活热水通过消耗矿物燃料或者电能来制备，这样不仅增加了地埋管换热器的冷却负荷和地埋管换热器数量，进而增加了初投资，对于全年建筑冷负荷大于热负荷的地区，还会加剧地源热泵系统应用时地埋管排热和取热的不平衡。
2.设计思想
新风负荷占总负荷较大的比例，且新风负荷中除湿负荷占主导地位，而在传统的地源热泵供暖空调系统中，新风负荷和室内负荷通常由表冷器或者风机盘管等空气处理设备一起处理，使得地源热泵机组容量较大，增加了初投资，同时为了达到除湿要求，地源热泵系统必须运行在较低的蒸发温度下，以获得较低温度的冷水，降低了热泵机组的运行性能。温、湿度均相对较低的排风直接排放到室外环境中，浪费了大量的冷量。利用显热交换器和全热交换器进行新、排风热回收，可以显著降低空调负荷，但是增加了通风能耗，在室内外焓差较小时，回收的冷（热）、湿量较小，通风能耗所占比例随之增加。
3.原理
地源热泵供暖空调与热水供应集成系统由两部分组成：多级排风能量回收新风系统和带冷凝热回收的高效地源热泵供暖空调和热水供应系统。多级热回收新风机组不仅利用了排风中的能量，同时还使用了以室外空气为热源的热泵技术，这样使得新风处理终状态点温湿度可低于室内状态点。当室外空气比焓较大时，全热回收装置具有较好的性能，承担较大比例的新风负荷；当室外空气比焓较小时，虽然全热回收装置性能下降，但是热泵装置具有较好的性能，二者具有较好的互补性。带冷凝热回收的高效地源热泵供暖空调和热水供应系统采用多级排风冷（热）、湿回收处理新风，地源热泵制备的冷量仅用于消除室内负荷，减小了地源热泵的设计容量，同时减少了地埋管的埋管数量，由于室内负荷中除湿负荷所占比例相对较小，可以使地源热泵机组运行在较高的蒸发温度下，提高了机组的运行能效。
三、地源热泵与排风多级热回收技术影响因素
1.排风多级热回收技术
对于排风热回收系统的应用应该客观对待，不能仅仅看到其对于节能有利的因素，而忽略其对节能不利的因素，要综合客观地评价。不能根据排风量的大小和新排风温差就断言是否使用排风热回收系统。对规范的理解不应仅仅停留在表面上；在应用排风热回收装置时必须同时注重选用技术成熟、维护保养费用低、附加能耗小、初投资合理的设备，不能一味地追求热效率；在工程设计中，节能技术手段是多种的，应实事求是结合具体工程合理分析判断采用哪一种节能技术，应避免走追求概念的误区；关于节能技术和节能设计工作尚有诸多的事宜有待行业内的专家学者进行更多更广泛的探讨和交流，甚至有些在用的节能技术还缺乏精准的应用判断条件和大量的可信数据的支持，在节能减排和绿色建筑领域我们要走的路还很远。
2.地源热泵技术
技术先导。首先我们在技术上做了大量基础工作，逐渐建立技术体系、标准体系和人才队伍，有了这些基础的建立，才保证了可再生能源从项目示范顺利过渡到城市示范；行业推进。建设行业、工程与地质行业等都在积极推动；政府引导。自2006年起，国家不断出台鼓励措施，政策上的支持至今已持续了五年。像中国这样大力推动地源热泵技术应用的国家并不多；市场选择。在地源热泵技术的应用中，尽管政府的推广有很强的力度，有技术的先导，有行业的推进，但最终还是需要市场选择，没有市场而仅仅靠政府、专家、行业组织的力量是不够的，所以中国地源热泵的推广应用最终要由市场决定。
结语
目前，地源热泵与排风多级热回收技术在工程中的综合应用已经站在了一个新的起点上，要保证它健康科学的发展，需要通过各方的共同努力，我们必须对其正确认识、正确理解、正确使用。它作为一种全新的技术凭借其节能环保、高效长久等优势,逐渐得到广泛的应用，并在技术与应用实效性方面均得到大幅的提升，成为当前主要的绿色节能技术。
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