4地源热泵技术
地源热泵技术是以地热(冷)源作为热泵装置的热源或热汇，对建筑进行供暖或制冷的技术。地源热泵通过输入少量的高品位电能，可实现能量从低温热源向高温热源的转移，在冬季向室内供热，夏季则对室内制冷，实现对建筑物的空气调节。地源热泵系统工作原理如图3所示。
根据地源热泵所采用热源和热汇的形式不同，可将其大致分为以下三种类型，即大地耦合式热泵(CCHP)，地下水热泵(GWHP)和地表水热泵(SWHP)。
4.1大地耦合式热泵
大地耦合式热泵就是以地表浅层的土壤作为热源或热汇，它与传统的空气热泵(ASHP)相比，具有如下优势：
(1)相对于地表的空气和水而言，一定深度地下土壤的温度波动较小，更适合作为热泵的热源和热汇，保证系统能稳定和高效运行；
(2)用地下土壤作为热源和热汇可以部分或全部代替传统空调系统中的冷却塔和锅炉，节省常规能源，并能减少对环境造成的污染；
(3)大地耦合式热泵不存在除霜问题，与土壤的热交换也不需要风机，因此能够减少噪音污染；
(4)可以和太阳能集热装置联合使用，发挥土壤的巨大蓄热和蓄冷能力，能够获得较好的供热和制冷效果。
但是，大地耦合式热泵也存在着以下缺点：一是土壤的传热性能较差，需要较大的传热面积，从而导致占地面积较大，二是埋设在地下的管道造价较高，且维修不便；三是当地下换热器周围受热干燥后，传热能力下降，影响到系统的正常运行。
4.2地下水热泵
地下水热泵是以地下深井水作为热源或热汇来对建筑物进行供热或制冷的技术，也是迄今为止技术最成熟，应用最为广泛的一种地源热泵技术，它具有如下优势：
(1)占地面积小，布局紧凑。由于该系统与地下水之间的热交换是通过水井系统实现的，不需要在地下敷设大量管道，因此系统的占地面积较小；
(2)相对大地耦合式热泵系统，不需要埋设地下热交换设备，只需要一对较高流量的抽水井和回灌井，其造价相对较低；
(3)不会造成地面沉降。在系统运行过程中，只要将地下水回灌到蓄水层，保持地层中含水量不变，即可保证不会引起地面的沉降；
(4)技术比较成熟，推广相对容易。由于地下水热泵技术已在许多商业系统中使用多年，积累了不少经验，形成了系列产品，技术和施工都相对完善和成熟，比较容易推广；
(5)系统运行相对稳定。
由于深井水位较低，水温随季节和气候的变化很小，利用井水作为热源或热汇对建筑物进行供热和制冷时，系统比较稳定，对热泵的运行也比较有利。
该系统存在的问题是：
(1)当利用地下井水作为冷源或热源时，其水温会受到一定限制；
(2)如钻井施工不佳或水质较差，可能造成地下水污染，且回灌井的选址需要考虑到水文地质条件等因素；
(3)由于水泵取水位置一般较深，因此水泵的运行费用比较高。
4.3地表水热泵
地表水热泵技术是利用地表的小溪、池塘、河流或湖泊等水源作为热源和热汇对建筑进行空调的热泵技术。由于地表水温度随季节、气候等因素影响较大，不能完全保证系统在严冬季节的供暖需要，因此需要安装辅助加热装置，采用双联热泵采暖系统。
在系统运行时，可以将换热器置于水中，通过制冷剂的循环吸收地表水的热量，也可以通过盐水循环间接获取热量。但这两种方式均需要对置于地表水中的换热器进行定期清理，以保证换热效率。此外，还可以用泵抽取地表水送人热泵的蒸发器进行热交换，但在进入水泵前需要对地表水进行过滤。
采用地源热泵技术对建筑物进行采暖空调，既可以节省能源，又可以减少环境污染，而且运行费用也大大降低。实际运行效果表明，与传统空调设备相比，运行费用能够减少30％～40％，因此具有广阔的发展前景。
5热管在建筑废热(冷)回收中的应用
热管作为一种具有低热阻、大能流密度的高效传热元件，在化工、冶金、建材等领域的余热回收中已得到了广泛应用，并表现出明显的优势，但在建筑节能中的应用研究还处于起步阶段，缺乏成熟的技术支持。
热管回收废热和废冷技术，是指利用热管换热器将建筑物空调系统排放的废热(冷)进行回收，用来预热或预冷新风，从而达到节能的目的。
5.1建筑废热(冷)能流的特征
虽然流入建筑物的能源形式有多种，但经过能量转换后，最终都以废气、废水或通过围护结构散热等形式排出，并具有如下特点：
(1)具有一定的温度，所含热(冷)量较大
对于大型建筑物，一般都设有集中排风和进风系统，排出气体的温度和湿度接近室内的温度和湿度，排出废气中所含的热量或冷量可达总负荷的30％～40％，有较高的利用价值。
(2)废热(冷)的排放和利用在时间上相一致
建筑废热(冷)的排放具有一定周期性，与新风的处理时间同步，因此在利用时不需要采取蓄热措施。且排风管道与新风管道往往布置在一起或相距较近，为废热(冷)的回收利用创造了条件，比较简单方便。
(3)废热(冷)与所需能源的品位比较接近，可以利用热管内部工质相变换热和低热阻的特点充分回收利用。
5.2热管换热器的优点
和普通换热器相比，热管换热器具有以下优点：
(1)效率高，节能效果明显
由于热管内部是靠工质的相变传热，热阻小，导热能力强，可实现小温差传热，提高换热效率。
(2)热管壁温可调性强
在设计热管换热器时，可以通过调整蒸发段和冷凝段的长度来调节加热面和冷却面的大小，进而控制加热段和冷却段的热流密度，实现对热管壁温的控制。
(3)可以利用热管的单向导热性控制热流方向，在不利条件下能自动终止热交换过程，避免热损失。
(4)能够防止新风和排风的交叉污染
由于热管的吸热段和放热段是二次问壁换热，即使有个别热管的一端因腐蚀而穿透，仍能保证新风和排风之间不会出现互相混合而产生交叉污染，因此用热管换热器回收废热(冷)，具有适应范围广，环境适应性强等优点，可用于医院等特殊场合。
5.3热管技术在建筑节能中应用的形式
热管技术在建筑节能中应用的形式有多种，主要有：
(1)用于自然通风和集中排风的热(冷)回收
对于大规模和人员密度高的公共建筑，如医院、宾馆等公共场所和有特殊工艺要求的生产车间，换气频率较高，换气量较大，排出的热量和冷量也较大，有较高的回收利用价值，可以利用热管换热器对废热或废冷进行回收，用于对新风的预热或预冷。根据实测，对大型建筑，排气所带走的能量占总负荷的30％～40％，如果采用该技术加以回收，可使空调系统节能7％以上。
(2)热管用于太阳能热水器
普通的集热板式太阳能热水器容易发生冬天冻裂，夜间热量逆向传递等缺陷，而真空管热管太阳能热水器则由于其结构和单向传热的特点，完全可以克服这些缺点。据统计，目前我国年产销太阳能热水器600多万m2，产值达50多亿元，太阳能热水器的保有量超过2700万m2，其中真空管热管型热水器所占比例逐渐增加，已成为世界上最大的产销国。
(3)用于太阳能空调
太阳能空调器虽然具有节能、环保和运行费用低等优势，但由于该系统设备体系比较庞大，一次性投资高，加之传统集热器的效率和温度都比较低，因此直接影响到太阳能空调器的发展。用真空管热管作为太阳能集热器的传热元件，能够把集热器温度从70℃提高到120℃，大大提高了集热器的热性能，为太阳能空调的发展提供了技术基础；而且随着热管技术的不断完善和广泛使用，热管集热器的价格将不断降低，为太阳能空调器的大规模应用提供了经济基础。
5.4热管技术在实际应用中存在的问题
虽然热管技术用于建筑节能具有许多优势，且前景诱人，但在实际应用中仍有一些问题需要解决。
一是用于大型建筑废热(冷)回收时，会增大排风和进风的流动阻力，从而需增大风机的压头；二是设备投资加大，且需要占用一定空间。
6相变蓄热材料的应用
由于现代建筑的围护结构大部分为轻质材料，热容小，室内温度昼夜波动大，这不仅影响着室内环境的舒适度，而且也增大了空调的负荷，造成能源的消耗加大。如果向普通建筑材料中加入相变蓄热材料，就可以制成具有较高热容的轻质建筑材料，减小室内温度的波动，达到降低能量消耗目的。
利用相变材料作建筑物的围护结构，如蓄热墙或蓄热地板，在冬季，白天可以将照在外墙或通过窗户进入室内的太阳能储存在蓄热材料中，晚上则由蓄热材料向室内释放热量，从而使室内温度波动减小；在夏季，可通过窗帘的遮挡和相变蓄热材料的吸热作用，延缓室温的升高，增加居住环境的舒适度，而且也能够降低用于室内空调的能量消耗。
7结束语
我国正处于城镇化和工业化快速发展时期，既有建筑总量和每年新建建筑面积都很大，而能够达到建筑节能标准的比例却很低，造成能源的极大浪费，但节能潜力也很大。因此积极开发和大力推广建筑节能新技术，在改善人们居住环境的同时降低建筑能耗水平，建设节约型社会，对保持国民经济持续发展，缓解能源的供需矛盾，具有十分重要的现实意义和长远的社会意义。因此，外墙保温技术，太阳能光热和光电技术，地热源技术，热管技术和相变蓄热材料等新技术、新能源、新材料的开发和应用具有广阔的发展前景。
