浅谈夏热冬暖地区建筑节能适度技术应用

更新时间:2024-04-07 作者:用户投稿原创标记本站原创
摘要:以地源热泵系统在夏热冬暖地区建筑节能适度技术的应用进行了详细的分析,同时也对混凝土小型空心砌块在墙体保温方面的应用进行了分析,两者分别结合建筑设计提出了对应的应用原则。
关键词:夏热冬暖地区;空心砌块;地源热泵;原则
1 地源热泵技术
对热泵的狭义定义就是指“那些能够通过实现蒸发器与冷凝器功能转换的制冷设备”。但是,根据对具体的工程实践以及多个施工项目的工作积累,笔者认为“地源热泵”的概念要远远超出该限制。根据地源热泵的工作原理可以将地源热泵分为这样两类:其一,将传统的热泵空调系统中的冷凝器向地下延伸,与大地进行人热交换,进而实现热交换介质的相变目的。当前广泛使用的一种地热源热泵就是这种类型的热泵。其

二、就是通过液态热交换介质的流动实现了土壤热源和室内空气的热量交换。

上述两种热泵系统都是依靠土壤和地下水的热稳定性来实现稳定运行的。由于一定深度范围当中土壤的温度在季节变化的过程动的幅度并不大,相对空气而言将十分的小,且夏季温度低于大气,冬季又高于大气,基本与当地的年平均气温保持一致。
总的来讲,地源热泵系统是一种将传统热泵冷凝器以及蒸发器延伸到地下,且能够和浅层岩土以及地下水进行热交换;或者说是一种通过导热介质在一个封闭的循环路径当中实现对地表层以及建筑物内部环境进行热交换的一种建筑节能技术与措施。
1.1第一类地源热泵系统
该类型的地源热泵主要包括地下水热泵以及地埋热泵两种基本的类型。两种热泵都是采用了将传统热泵系统中的冷凝器(蒸发器)向地下延伸的方式实现热量的交换。
其中,地下水热泵属于一种开放式的热泵系统,它将地下水中的热量进行交换。这种热泵需要开设80~600m深的地下深井,将处于地下水层的水开采出来。在夏季可以作为冷凝器当中热量交换用到的冷却水源,而在冬季则可以作为蒸发器中的热水源。在利用的过程中,为了能够有效的防止地面出现沉降,机组在抽取地下水时还应该向该地下水层中回灌同样量的水。从这个条件来看,使用该套系统设备的建筑物所处的环境应该有对应的水文要求。
由于在实际的操作过程中,由于回灌水量远远要小于抽水量,该系统在使用过程中容易造成水资源的浪费。而且设备在运行的过程中由于需要抽取地下水,这就不可避免的对受到铁锈、管网污垢等污染,再次回灌到地下水层之后容易对地下水造成污染。
而地埋管热泵属于一种封闭式的热泵系统,它通过在土壤中设立水平或者是竖直方向的管道实现和土壤进行热交换。首先在土壤的井孔当中埋设PE管,之后将PE管和热泵机房进行连接,然后将水注入到PE管中进行封闭式的闭路循环,通过PE管来与地层中的岩土进行热量交换。因为这种地埋管热泵能够达到与地下水热泵相同的热交换效果,而且基本不会对地下水资源造成危害,因此国际地源热泵协会极力推广该种热泵系统。
1.2第二类地源热泵系统
该类型的地源热泵和第一类地源热泵系统不同,其实际上已经不包含有传统意义之上的“热泵”含义,而仅仅只是指一个相对单纯的封闭式的热介质循环系统。将热交换器埋设在地下,然后在其中加入液态的导热介质进行热量循环,在冬季将土壤中的热量输入到室内进行采暖,这时的土壤是作为整个系统中的“热源”。;在夏季则将室内的热量向土壤中转移,这时的土壤是作为整个系统的“冷源”而存在的。在建成之后只需要给水泵提供对应的电力支持就可以,实现真正意义上的节能。与传统的空调系统相比,其节能量可以达到近50%,而且在运行的过程中所带来的噪声也极其小,维护程序和维护费用等也很低。同时这种系统不存在室外机组,因此对建筑的整体观感不会造成负面影响,尤其适宜对历史保护建筑的改造工程。
但是,这种系统也存在一定的局限性,那就是需要预选埋设大量的地热桩。因此这种系统主要应用于那些拥有一定的庭院面积的中小型建筑,而对于那些建筑密度大或则是容积率很高的建筑而言,这种系统并不合适。同时,该系统的除湿问题也需要进一步的改进。
2 地源热泵技术在夏热冬热地区节能适度中的应用
2.1地源热泵技术在该类型地区的使用具有的优势
主要包括:其一,该类型的地源热泵系统可以充分的利用地表存在的热源,与传统的空气热源热泵空调系统相比,这种热泵系统具有更加明显的节能优势,在夏热冬暖地区的应用尤为明显;其二,由于冬冷夏热地区的土质一般属于淤泥性质的土壤,其蓄热量要比砂质土壤明显增大,而且该中土质的热传导性很好,在该类地区使用第一类地源热泵当中的地埋管式系统或者是第二类地源热泵将具有很高的热效率;其三,夏热冬暖地区的地下水资源相对较为丰富,而且有利于第一类地缘热泵系统中地下水热泵系统的使用;其四,这种地源热泵系统虽然在初始投资方面比传统的空气热源泵的投资大,但是其节能效果尤为明显,能够在建成之后通过使用费用的降低来实现使用效益的提高。尤其是在经济发达地区以及能源供应紧张的地区,采用这种技术具有明显的优势。
2.2地源热泵技术在该类型地区的使用具有的问题和不足
在夏热冬暖地区使用地源热泵系统所存在的问题和不足主要包括这样几个方面:其一,在该地区,夏季的特点是“高温高湿”,假若采用第二类地源热泵系统,将可能导致建筑物内的温度虽然得到了控制,但是湿度却依然,使得其中的人感觉到不舒服;其二,处于深层的地下水资源是一种非常宝贵的资源,其自我洁净的周期是非常长的,一旦被污染将难以得到有效的恢复与治理;其三,处于30~300m之间的地下恒温地层中间的地层并不是那种取之不尽,能够不断再生的低温地热资源。因为地壳的导热系数一般很小,而且热容量相当的大,要想使得太阳光照射的能量或者是地幔中的热量能够通过热传递的方式逐步的传递到该层面,其所需要的时间将是几十年,甚至是上百年。若在开采和使用的过程中对之不加节制,只是单纯的连续向该恒温带输送热量,而不去考虑进行热量平衡,这将导致该地区地层的温度上升,地源热泵系统的工作效率也将逐步下降。
3 混凝土小型空心砌块在墙体保温中的应用
随着小型空心砌块在建筑墙体中的应用越来越广泛,其在建筑物节能中的应用地位得到了逐步的认同。当前,在夏热冬暖地区所采用的外墙保温材料主要包括:EPS外墙外保温、XIS外墙外保温热量供应系统、EPS与混凝土结合的外墙整体浇筑系统以及胶粉聚苯颗粒等外墙敷设保温系统。
小型空心砌块在使用过程中由于具有施工简单,施工成本相对较低、节能效果明显以及不占用使用空间等方面的优点。同时,可以结合其他的保温措施进行保温、节能。例如,采用小型空心砌块的同时还采用粘结EPS板,形成一个综合的外墙保温系统。该种保温系统集防水、保温以及装饰等多种功能于一体,尤其适合夏冷冬暖地区的住宅建筑对外墙节能方面的要求,具有较为广阔的市场应用前景。
参考文献
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