【摘要】文章指出了地源熱泵技術(shù)在鐵路沿線建筑運用的可行性，并結(jié)合具體項目工程實例，探討了地源熱泵技術(shù)在鐵路沿線建筑的具體運用，其中包括項目工程的技術(shù)指標(biāo)，節(jié)能目標(biāo)，實施方案等內(nèi)容。將地源熱泵技術(shù)運用到鐵路沿線建筑中，不僅能夠降低能耗，還能夠獲得良好的經(jīng)濟和環(huán)境效益，將來在鐵路沿線建筑中值得進一步推廣和運用。
【關(guān)鍵詞】地源熱泵技術(shù)；鐵路沿線建筑；運用；效益
1.地源熱泵系統(tǒng)介紹及工作原理
在自然界中，水總是由高處流向低處，熱量也總是從高溫傳向低溫。人們可以用水泵把水從低處抽到高處，實現(xiàn)水由低處向高處流動，熱泵同樣可以把熱量從低溫傳遞到高溫。
所以熱泵實質(zhì)上是一種熱量提升裝置，工作時它本身消耗很少一部分電能，卻能從環(huán)境介質(zhì)（水、空氣、土壤等）中提取4-7倍于電能的裝置，提升溫度進行利用，這也是熱泵節(jié)能的原因。地源熱泵是熱泵的一種，是以大地或水為冷熱源對建筑物進行冬暖夏涼的空調(diào)技術(shù)，地源熱泵只是在大地和室內(nèi)之間“轉(zhuǎn)移”能量。利用極小的電力來維持室內(nèi)所需要的溫度。在冬天，1千瓦的電力，將土壤或水源中4-5千瓦的熱量送入室內(nèi)。在夏天，過程相反，室內(nèi)的熱量被熱泵轉(zhuǎn)移到土壤或水中，使室內(nèi)得到?jīng)鏊目諝�。而地下獲得的能量將在冬季得到利用。如此周而復(fù)始，將建筑空間和大自然聯(lián)成一體。以最小的低價獲取了最舒適的生活環(huán)境。
工作原理
地源熱泵則是利用水與地能（地下水、土壤或地表水）進行冷熱交換來作為地源熱泵的冷熱源，冬季把地能中的熱量“取”出來，供給室內(nèi)采暖，此時地能為“熱源”；夏季把室內(nèi)熱量取出來，釋放到地下水、土壤或地表水中，此時地能為“冷源”。
2.地源熱泵技術(shù)在鐵路沿線建筑運用的可行性
2.1緩解能源壓力
在我國能源消耗中，建筑物供熱和制冷所用能耗占建筑總能耗的30―50%，其中單位面積采暖能耗相當(dāng)于氣候條件相近的發(fā)達國家的2―3倍。不僅造成了巨大的能源壓力，也帶來了廢氣排放、溫室效應(yīng)和酸雨等環(huán)保問題。
2.2降低鐵路運輸成本，提高能源利用效率
目前，鐵路運輸系統(tǒng)中，有相當(dāng)多的是用燃煤、燃油鍋爐、燃氣鍋爐和電鍋爐。許多鐵路企業(yè)在冬季供暖的能源消耗費用支出增加了50%―70%，不僅增加了鐵路運輸成本，還在提高能源利用效率、保護環(huán)境方面面臨很大的壓力。因此，鐵路系統(tǒng)迫切需要一種綠色節(jié)能環(huán)保的供暖、制冷方式。
2.3地源熱泵技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢和特點，適應(yīng)了鐵路沿線車站建筑采暖需要
地源熱泵技術(shù)屬清潔、經(jīng)濟有效的可再生能源利用技術(shù)，環(huán)境效益顯著。由于采用了特殊的能源方式，使它具有高效、節(jié)能，環(huán)保、無污染，運行維護費用低，控制簡單，運行靈活，節(jié)省占地空間，使用壽命長，一機多用等優(yōu)點。其節(jié)能、環(huán)保、應(yīng)用范圍廣、不受地域限制等特點恰恰順應(yīng)了鐵路沿線車站建筑采暖需求，因而在鐵路行業(yè)得到了迅速的應(yīng)用和發(fā)展。
3.地源熱泵技術(shù)在鐵路沿線建筑的具體運用
3.1項目簡介
包神鐵路煤制烯烴專用線河西站處于內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市轄區(qū)內(nèi)，項目位于黃河沿岸，地質(zhì)構(gòu)造由粘土細砂交錯夾雜形成，地下賦水條件好，地下水位高。該項目所處地區(qū)冬季氣候寒冷，采暖期長，夏季空調(diào)期短，屬冬、夏空調(diào)冷熱量不平衡地區(qū)。主要建筑包括工作區(qū)、生活區(qū)、接觸網(wǎng)工區(qū)、配電所。采用地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)為河西站空調(diào)采暖房間提供，夏季制冷和冬季供暖及單身公寓全年生活洗澡用熱水。系統(tǒng)形式為：空調(diào)采暖采用地埋管換熱器+地源熱泵機組+末端風(fēng)機盤管的空調(diào)形式，生活熱水采用地埋管換熱器+地源熱泵機組+獨立熱水水箱進行加熱，加熱方式采用夜間一次性加熱到設(shè)定溫度，全天隨時使用。系統(tǒng)形式為在工作取建筑周圍埋設(shè)134個地埋管換熱器，機房設(shè)置1臺空調(diào)用地源熱泵機組和1臺洗澡用熱泵機組，通過循環(huán)泵實現(xiàn)系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)移。末端風(fēng)機盤管吊裝與室內(nèi)裝修相配合。
3.2項目的技術(shù)指標(biāo)和目標(biāo)
3.2.1技術(shù)指標(biāo)。根據(jù)《暖通空調(diào)設(shè)計規(guī)范》河西站地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)投入使用后，預(yù)期達到運行參數(shù)為夏季空調(diào)供、回水溫度為7/12℃，冬季空調(diào)供、回水溫度為45/40℃；洗澡熱水出水50℃以上�？照{(diào)房間夏季室內(nèi)溫度22-26℃，冬季室內(nèi)溫度18-22℃。
3.2.2節(jié)能目標(biāo)。按照發(fā)改委2008年公布的各種能源平均低位發(fā)熱量及折算標(biāo)準煤的系數(shù)：1度用戶消耗電能折合0.404kg標(biāo)準煤，1kg原煤折合0.7143kg標(biāo)準煤。并強制推行所有形式的能源節(jié)約數(shù)值全部通過折算成標(biāo)準煤進行比較分析。使用地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)采暖年運行所消耗的電量為230784kwh，折算成標(biāo)準煤92t。使用煤鍋爐進行采暖年運行所消耗的原煤為780t，折算成標(biāo)準煤為546t。經(jīng)比較分析河西站采用地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)僅冬季采暖一項每年可節(jié)省能源相當(dāng)于454t標(biāo)準煤。
3.2.3環(huán)保目標(biāo)。按照發(fā)改委公布的煤燃燒1t原煤所排放的SO2為0.014t，煙塵0.011t，固體廢氣物0.3t。河西站通過使用地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)，建筑用采暖相對與使用燃煤鍋爐系統(tǒng)每年可減少燃燒原煤780t，相當(dāng)于減少燃煤所排放的SO2為11t，煙塵為85.8t，固體廢棄物234t。
3.3項目的實施方案
3.3.1技術(shù)特點。
3.3.1.1高效節(jié)能。常用的地源熱泵是取之距地表面30米以下深度的土壤熱量，這種地?zé)岢从诘厍騼?nèi)部的熱能向上傳遞外，地表淺層也收集了大量太陽輻射的熱能，是取之不盡、用之不竭的可再生能源。并且地?zé)釡囟缺容^穩(wěn)定，基本不受季節(jié)變化的影響。在地源熱泵供暖、制冷時，70%的能量來源于地?zé)�，相�?dāng)于替代了70%的燃料，真正做到了最大程度的高效節(jié)能。
3.3.1.2運行費用低。夏季高溫差的散熱和冬季低溫差的取熱，使得地源熱泵具有很高的換熱效率。其供熱系數(shù)≥3.5，制冷系數(shù)≥5.0。由于相當(dāng)于有70%的能量是不需要化錢的，僅用30%的電能來搬運這些能量。所以供暖時，運行費用比其他采暖設(shè)備節(jié)省30―70%左右；制冷時，運行費用比常規(guī)空調(diào)節(jié)省50%左右。 3.3.1.3應(yīng)用廣泛、安全可靠。地源熱泵對土壤和地下水的要求，只要達到10―20℃即可正常運行。適用于任何大小建筑，及新建、改建工程，也可分期、分批施工。地源熱泵在運行中全部為自動化控制，一般情況下不需專人值守。機組壽命長（20年以上），故障率低，其他附屬設(shè)施少，維修量極小。由于無儲煤、儲油及天然氣、煤氣的輸送，無安全隱患。
3.3.1.4布置靈活、節(jié)省空間。地源熱泵機組為定型產(chǎn)品，選型、安裝簡便。既可集中安裝，也可分散安裝在地下室、樓梯間及走廊吊頂內(nèi)。由于拆除了傳統(tǒng)的暖氣片，使室內(nèi)更加寬敞明亮。另外，沒有了鍋爐房、煙囪、煤場、渣場及冷卻塔和中央空調(diào)集中占地，節(jié)省了空間和地皮，不但美化了環(huán)境，也可產(chǎn)生附加的經(jīng)濟效益。
3.3.1.5無任何污染、保護了環(huán)境。地源熱泵機組在運行中無任何化學(xué)燃燒反應(yīng)，不排放任何廢氣、廢水、廢渣等污染物。從根本上解決了傳統(tǒng)的供暖、制冷方式所帶來的溫室效應(yīng)和酸雨等問題，保護了環(huán)境。
3.3.2項目的具體實施。實施內(nèi)容：引進地源熱泵技術(shù)在河西站場內(nèi)建筑上應(yīng)用，以達到節(jié)能、減排的目的，為今后在沿線各站推廣實施此技術(shù)打下基礎(chǔ)，從而實現(xiàn)集團公司節(jié)能減排目標(biāo)，取得更大的社會和經(jīng)濟效益。技術(shù)路線為，引進相應(yīng)的技術(shù)，并對員工進行內(nèi)部培訓(xùn)，讓員工掌握相應(yīng)的施工技術(shù)，并在施工中熟練的運用。
4.地源熱泵技術(shù)在鐵路沿線建筑的運用的效益
4.1顯著降低能耗。河西站地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)項目年運行費用低，節(jié)能效益顯著；大氣污染物及廢渣廢液為“零”排放，推動了環(huán)保工作。通過運用該節(jié)能技術(shù)，可為集團公司今后鐵路沿線建筑的采暖形式確定了一個良好的發(fā)展方向，為企業(yè)節(jié)能減排找到出路，使企業(yè)的能源消耗量在短期內(nèi)有顯著的降低。
4.2經(jīng)濟效益。地源熱泵系統(tǒng)屬遠期效益顯著的項目，能降低運輸公司的日常運行成本，減少日常開支，改善員工辦公環(huán)境，降低污染給企業(yè)帶來沉重的負擔(dān)，促進公司完成年節(jié)能減排的任務(wù)目標(biāo)。
4.3環(huán)境效益。采用地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)每年減少大氣污染物的排放，對改善大氣質(zhì)量起到了模范作用，有利于今后在其它地方推廣。
5.結(jié)論及展望
綜上所述，在該項目中，通過采用地源熱泵技術(shù)，能夠達良好的節(jié)能、環(huán)保目的，不僅節(jié)省了人力和財力，降低了成本，還減少對周圍環(huán)境的影響，收到良好的經(jīng)濟社會環(huán)境效益，將來值得進一步運用，從而為有效保護鐵路沿線生態(tài)環(huán)境，建設(shè)綠色鐵路通道奠定良好的基礎(chǔ)。
參考文獻
[1]夕文.地源熱泵技術(shù)：鐵路沿線建筑采暖制冷方式的革新[J].中國鐵路，2006（10）
[2]李新，李芊.地源熱泵技術(shù)在杭州地區(qū)的適用性分析[J].建筑技術(shù)，2013（2）
[3]倪振清.地源熱泵技術(shù)在鐵路沿線建筑應(yīng)用及探討[C].鐵路暖通空調(diào)專業(yè)2006年學(xué)術(shù)交流會，2006
[4]薛強，邱慧.地源熱泵在鐵路系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀[J].鐵路節(jié)能環(huán)保與安全衛(wèi)生，2012（5）
[5]張金龍.地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用分析與問題探討[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2013（4）
