档案馆建筑绿色技术系列介绍(五)——地源热泵技术

　　文/米士刚

　　众所周知，自然资源是有限的生存资源，过度开采会对自然资源造成不可逆转的伤害，尤其是党的十八大以来，我国一直致力于从国家层面大力倡导和探索对可再生资源的利用。事实也证明，这不仅是我国未来经济社会绿色发展的有效途径，也是档案馆建筑未来绿色转型的重要技术支撑。既符合习近平总书记在党的二十大报告中提出的“推动绿色发展，促进人与自然和谐共生。大自然是人类赖以生存发展的基本条件。尊重自然、顺应自然、保护自然，是全面建设社会主义现代化国家的内在要求”的思想，也符合我国档案事业“十四五”规划里绿色发展的要求。为了一以贯之践行习近平总书记提出的绿色发展理念，我国部分档案馆，如上海市闵行区档案馆、江苏省苏州市档案馆、山东省临清市档案馆等多家单位都已经率先推广使用一种高效利用可再生能源的技术—地埋管地源热泵技术（以下简称“地源热泵技术”）。

　　地源热泵系统是通过循环液（一般选用水、丙醇、乙二醇或其他水溶液作为工作介质，在寒冷地区在工作介质内还需要添加防冻剂）在闭式循环管路中流动来将土壤中的热量取出利用的系统。在冬天，岩土体温度要比环境温度高得多；循环液通过在管路里的循环流动吸收土壤中的热量，通过地源热泵提升温度送到室内供暖。在夏天，岩土体温度又要比环境温度低，热泵系统通过循环液在管路里的循环流动将室内的热量释放到土壤中，用以给室内制冷。相对于空气源和地下水源这两种热泵形式来说，地埋管地源热泵既不需要抽水，保护了水资源，还保留了利用土壤作为热源和热汇。

　　地源热泵具有以下技术优势：一是高效节能。地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%，设计安装良好的地源热泵，平均可以节约30%～40%的供热制冷空调的运行费用。二是环保。地源热泵装置的运行没有任何污染，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地和远距离输送热量。三是用途广泛。地源热泵可以做到一机多用，既可供暖、供冷，还可提供生活热水，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。四是运维费用低。地源热泵非常耐用，它的机械运动部件少，部件不是埋在地下就是安装在建筑体内，从而避免了室外环境对系统的影响，其地下部分寿命可达50年，地上部分可达30年，因此地源热泵维护费用非常低。

　　地源热泵的安装需要满足一定的条件，并不是所有的档案馆建筑都适合安装地源热泵。埋管式地源热泵系统适用于档案馆建筑附近缺乏水资源或因各种因素限制，无法利用水资源，但是档案馆附近有足够场地敷设“地埋管”的情况。由于地埋管换热器换热效果受岩土体热物性及地下水流动情况等地质条件影响非常大，使得不同地区、甚至同一地区不同区域岩土体的热物性差别都很大。为满足使用要求，档案馆建筑通常在应用设计前需要对现场岩体热物性进行测定。

　　经济性分析：以某档案馆为例，在采用了地源热泵空调系统后，夏季地源热泵机组每耗电100度，而传统空调系统需要140度；冬天，地源热泵的节能效果更明显，每耗电80～90度，而传统空调要耗电130～140度。产生同样的制冷取暖效果时，地源热泵能省电30%～40%。截至2021年年底，全国共有国家综合档案馆3320个，总建筑面积1410.8万平方米。根据《中国建筑能耗研究报告(2019年)》数据显示，2017年我国全年公共建筑单位面积碳排放强度为每平方米64.21千克二氧化碳，以此估算，全国各级综合档案馆每年碳排放强度约为90.58万吨，按节省30%计算，每年可减少27万吨二氧化碳排放。由此可见，通过广泛应用地源热泵系统，无疑可以在档案馆建筑领域实现巨大的节能潜力。

　　作为档案工作者，我们要认真学习贯彻党的二十大精神，深入理解绿色发展理念在新时代的伟大意义，积极推动档案事业可持续性发展，努力加快实现档案馆绿色节能降碳先进技术更新和推广应用。

　　作者单位：国家档案局科研所

　　责任编辑：周拯民