地源热泵与地板散热方式相结合的供暖系统

摘要：随着社会的进步，生活水平的提高，人们对舒适性的要求也越来越高。同时，对环境保护的认识也越来越深刻。为了适应人们的需求，降低传统空调、供暖方式的污染，提高人们舒适程度，以及节能。本文通过对地源热泵以及地板散热供暖原理与特点进行分析，并试图结合两者，发挥其共同优势，对两种系统相结合的技术方式以及优势进行探讨。

关键词：地源热泵；地板散热；供暖系统

前言

随着环境与能源问题逐渐被人们所重视，以及生活方式的健康、舒适的需要日益增强。怎样对能源合理的使用，如何降低环境污染的程度，已经成为当前人们所在意的主要问题。并且，国家也在呼吁节能减排，在这种情况下，对于供热来说，选择一种节能、环保、舒适的温度调节方式，是当前需要思考的问题。而地源热泵与地板散热技术相结合，正是解决这些问题的有效手段。

1地源热泵

1.1地源热泵的供热特点

地源热泵是一种可再生能源的利用技术，是以地表温度为热源，通过对自然界温度冷热的利用与调节，实现能量转换的空调技术。由于太阳光的照射，致使地表成为一个巨大的太阳能收集器。可这个收集器并不能按照人的意志为转移，进行放热。而是自然收集、自然消散。消散的这部分来自太阳的热能，就是地源热泵所着眼的巨大能源。这种能源具有天然、无污染、使用无限制、具有清洁性等特点。并且，由于太阳的照射面极广，所以这种能源无处不在。为地源热泵的能源取用提供了方便。

地源热泵技术具有耗能小，效率高的特点。据研究统计，其收集热能所消耗的能量，仅仅是其产生热能的25%。

地源热泵技术，具有无污染的特点。适用于任何对能源污染有限制之处。由于其具有不排烟、无燃烧以及使用后没有废弃物的优势，使得地源热泵可以应用在各个例如办公场所、居民区等对环境有所要求的地方。

地源热泵具有用途广泛的特点，可以实现供暖、空调等功用，还可以对生活用水等进行提供。

地源热泵由于其机械部分全部安装在地下，所以其损坏的几率较低。地上面机械部分较少，因而为使用者降低大部分的维修费用。其自动化程度较高，不需要人员顾守。相对于电能供热来说，地源热泵的污染物排放量可降低70%。对空气环境几乎没有污染。地源热泵埋在地下的结构，一般选用聚乙烯和聚丙烯等材料，其寿命相对于一般空调可高出20年左右。其工作原理是利用自然界的冬夏气温变化，经由地源热泵对热能进行储存释放，以达到人为因素对环境影响降低的目的。可以保持生态环境平衡。地源热泵相对于其他热能设备来说，占地面积小，因而间接的成就了其经济性特点。

1.2地源热泵的技术原理

地下浅层的部分，包含着大量来自太阳照射所获得的热能。而地源热泵技术，就是通过对地面表层的土壤、水、以及其他地面事物作为冬季的放热能源与夏季的吸热能源。通过地源热泵的机组，将冷暖源的温度向目标建筑进行传输。由于每年地表温度变化不大，所以这种方式具有良好的季节适用性。

2散热地板的供热

2.1地板散热技术原理

地板散热即地板辐射采暖，通常是采用60℃以下的水作为热源，将其置于地板之下。装设管道的循环系统，通过热水在管道内往复循环，从而提高室内温度的方式。

地板散热的方式，在人类历史中应用的很早。可以追溯到公元前1300多年的土耳其王宫。而古罗马也有类似的设计，即在浴室中采用。而直到现代社会，对高温、高压具有较强耐受能力的材料出现，地板散热技术才正式成型。由于管材的抗高温、高压性能，以及其可以弯曲的程度，都为地板散热采暖带来的方便与益处。

2.2地板散热的特点

地板散热，对人体构造来说，是最为适合与舒适的一种散热方式。由于人脚部与地面接触，而一旦地面过冷致使脚部血液循环不畅，会对人体健康产生影响，而底板散热，从地面开始升温，直接作用于人体。因此，地板散热具有人性化的特点。

地板散热的热效率较高，并且其热量直接作用在人体，所以其热能使用率也高。由于管道铺设在地板之下，所以其热量传输损失较小。相对其他供热方式，具有节能的特点。并且，该系统主要布设在地板之下，所以其损坏的几率较小，节省维修费用。由于地板散热系统具有保温层，所以对楼上楼下的噪音，具有一定程度的消减作用。

3地源热泵与地板辐射相结合

3.1地源热泵与地板散热结合的方式

地源热泵可以通过对地表取热的方式，对水进行加热。加热到适宜温度后，将带有温度的水输入地板散热管道中。也就是改变地板散热系统的供热源，或者说将地源热泵的放热部分改造成地板辐射散热结构。两者相结合的方式延续了两者各自的优点。

如果需要制冷的话，还可以改换成通风系统与地源能相结合，用以控制室内气温。对一些普通建筑，居住与办公用途来说，其制冷程度足够。据相关研究表明，最适宜的温度应以地板温度不低于15℃，不超过20℃为宜。而室内空气温度，最好控制在26℃左右。并且，由于地板在室内完全分布，所以供热、供冷完全覆盖。其温度散布均匀。设计时，需要使室内温度的梯度分布为1.5～2K/m。

其具体工作内容为：在冬季，室内温度要求高。需要热泵机组对传输冷媒做功，通过冷媒的汽态与液态转化，实现对室外热源的吸收，再通过蒸发冷媒，吸走收集来的热量，经由管道循环系统，将热量散布到室内。失去热量的冷媒又变回液态，经由管道流到室外，重复进行。实现对室内温度的调节。

在夏季，室内需要供冷的情况下，对冷媒以压缩机进行做功。经由换向阀转换冷媒的流向。室内冷媒受热蒸发，带走室内热量。其蒸发后的汽体由管道传到室外，通过冷凝，使得水路循环将室内热量散布到室外空气土壤中。一般循环水的水温，保持在15℃以上，20℃以下即可。

3.2地源热泵与地板散热结合的优势

地源热泵与地板散热各自具有相当的优势与特点，然而其各自使用的过程中都有各自的局限。将两者结合起来，统合其环保、节能、人性化、经济性、稳定性、以及占地面积小、能源清洁卫生等特点。具有极高的技术优势。

地源热泵与地板散热联合结构，应该包含作为能量源的地表能源转换系统，作为传输装置的热泵机组以及起到供热作用的室内地板散热管道系统。并且，对热能进行双向转换，将室外的热（冷）能传输到室内，将室内的热（冷）能传输到室外。通过热泵机组以及地板下管道系统内的水或者风，对建筑物室内的温度进行调节。

这种结构，整体上具有节能的优势，由于冬季地表土壤与水的温度相比气温要高。因此，热泵循环也具有较高的蒸发温度。而夏季时，土壤与水的温度与气温相比较低，所以供冷系统具有较低的冷凝温度。其使用的能效比极高，机组效率好。与常规的空调相比较，其节能效果显著。据相关研究表明，在供热、供冷时，相比常规空调来说，可以降低30%～40%的费用。

由于地源热泵联合地板辐射结构，其供暖、供冷与自然界相协调，并且其温度散布也自然。所以在相同的室内温度下，采取这种结构可以让人的体感温度相对于实际温度提升2℃。相对于传统方式的其他供热、供冷系统，最高可以节能30%左右。

并且由于管道设计的可控制性，可以对各个区域进行闭路供热、供冷。使得建筑物内每户之间的供热独立。根据用户的不同需求，进行有针对性的温度供给。

地源热泵作为能源提供者，相对于过去的各种供热方式来说，其能源的清洁程度极高。避免了锅炉以及冷却塔的搭建，没有燃烧与排烟。不产生危险与危害。使用过程中没有废弃物，不污染环境，不需要堆积废弃物的场地。由于使用的是可再生能源。因此一旦大规模推广的话，可以有效降低煤炭使用量，在保护环境的前提下，对不可再生能源也是一种有效的保护手段。另外，地板中的隔热层，采用泡沫板结构，在隔热的同时，对噪音有着阻隔作用。

地板辐射供暖降低了传统供暖方式中墙周供热器对人体的热辐射。其供热均匀，从足部开始，温度由下而上，符合中医养生的观点，即对足部保温，保持头部凉爽。其舒适性与保健功能，是其他空调设备所不能达到的。

4结语

本文通过对地源热泵以及地板辐射散热这两种供热方式进行讨论，对其特点与工作原理进行分析，充分考虑两者特性的情况下，试图将两者合二为一，统合其优势，破除两者各自的局限。通过对两种技术手段的结合，实现节能减排与安全舒适的目标。降低污染物的排放以及人为原因产生的热能排放，对保护生态平衡具有积极意义。

参考文献：

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