刍议地源热泵在暖通空调设计中的应用`

刍议地源热泵在暖通空调设计中的应用`

宋艳艳

天津中机建设工程设计有限公司天津300381

摘要：本文主要介绍了地源热泵技术的工作原理、特点及应用的优劣势，探讨了地源热泵在暖通空调设计中的应用。

关键词：地源热泵；暖通空调设计；应用

前言

地源热泵技术是集中央空调、家庭采暖和生活热水三位一体的节能环保产品，由于其节能、环保、热稳定等特点，引起了世界各国的重视。

1地源热泵技术的工作原理

热泵实质上是一种热量提升装置，采用热泵可以把热量从低温运送到高温。它本身消耗一部分能量，把环境介质中贮存的能量加以挖掘，提高温位进行利用，而整个热泵装置所消耗的功仅为供热量的1/3或更低，这也是热泵的节能特点。热泵与制冷的原理和系统设备组成及功能是一样的，对蒸汽压缩式热泵（制冷）系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器、和节流阀组成，还应有起到输送能量的循环工质。作为地源热泵，与传统的蒸汽压缩制冷不同的是地源热泵制冷省略了庞大的冷凝设备，而以深井水取而代之。

2地源热泵的特点

2.1属可再生能源利用技术

地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源（通常小于400m深）作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热源可以称之为地能（（EarthEnergy），是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。

2.2环境效益显著

地源热泵的污染物排放与电供暖相比，相当于减少70%以上，如果结合其它节能措施，节能减排会更明显。虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25%的充灌量，属自含式系统，即该装置能在工厂车间内事先整装密封好，因此制冷剂泄漏机率大为减少。该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，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，节约土地资源，且不用远距离输送热量。供冷时省去了冷却塔，避免了冷却塔噪音及霉菌污染。

3地源热泵系统的使用优势

地源热泵系统使用过程中最明显的优势表现为它的美观性上，由于热泵长期埋在地下，所以不会影响建筑物的外部美观，而且它不会占用地面空间，充分利用了土地资源。除此之外，设备遭到损坏的几率也在一定程度上有所降低，节约了设备维护和维修成本。因为它本身具有的清洁性、安全性等特点，地源热泵系统不仅充分利用了大地的热能，而且不会对人体和环境产生较大的危害，能够净化大气，具有节约资源和保护环境的优势。

4地源热泵系统的使用劣势

地源热泵系统的核心设备就是热泵，各种热泵的驱动方式呈现出一定的差异，使用方法在一定程度上也表现出多样性，这就对技术人员的专业素质提出了更高的要求。不仅需要对技术人员进行定期的培训，而且需要技术人员时刻保持高度警惕，合理协调，对数据有一定的敏感度，做好充分的技术经济分析，保持一颗缜密的心。土壤的性质直接影响着地源热泵系统的性能好坏，而且由于地下原本就存在着一些管道，所以地源热泵系统的运行也受到土地因素的制约，在安装过程中要因地制宜，既要保护地下原有管道不会被破坏导致重大的事故和经济损失，又要提前对土壤条件进行检测，以保证地源热泵的正常投入运行。

5地源热泵在暖通空调设计中的应用

5.1地源热泵应用的注意事项

5.1.1地源热泵在暖通空调设计中的运用要因地制宜。将地源热泵运用到暖通空调设计中具有很大的技术优势，但是在实际使用过程中，地源热泵的设计却会受到客观环境的诸多限制，因此地源热泵在暖通空调设计中的运用应当是因地制宜的。当大地夏季储存的热能不足，无法满足建筑物的冬季供暖时，系统设计就要增加制热装置来增加热能，使热能满足相关规定的要求，当大地冬季储存的冷能量不足，无法满足建筑物的夏季制冷需求时，系统设计就要增加冷却装置，以满足人们的使用需求。在增加制热和冷却装置的同时，系统的设计成本也会增加，因此设计人员需要经过合理计算来确定采用地源热泵技术是否合理。

5.1.2正确选择与地源热泵类型相适应的机组。目前，市面上的机组类型繁多，也缺乏统一的规范与管理，因此在暖通空调设计中要根据地源热泵的类型来挑选合适的机组，同时，地源热泵对机组的的能效比与性能系数有着很高的要求，而且各个厂家生产的机组，其能效比和性能系数可能存在不同，因此设计者必须根据地源热泵的使用要求选择正确的能效比和性能系数。如果机组类型或者机组的能效比与性能系数与地源热泵类型不相适应，就会影响地源热泵系统的正常使用，影响建筑物的冬季供暖和夏季制冷。

5.1.3控制系统的合理管控。地源热泵的控制系统主要有三个：一是热泵机组的自动控制系统。这个系统主要借助自动化装置进行制冷以及制热的合理调配，不需要人工操作；二是水池的控制系统。这个系统的调控依据是水位的高低，当水位达到一定高度时，系统会开启或者关闭深井盖；三是井群控制系统。这个系统主要进行分组管理，并促进其他控制系统控制能力的正常发挥。

5.2地源热泵在暖通空调设计中的应用

5.2.1大地耦合热泵。大地耦合热泵主要是以地表浅层的土壤作为热源或热汇，在实际使用过程中，这种热泵具有以下三个优势。

土壤温度波动小：与其他环境介质相比，一定深度地下土壤的温度变化比较小，同时土壤对于地表温度以及空气温度的变化具有延迟和衰减的作用，因此将土壤作为热泵装置的热源和热汇是十分明智的选择。土壤是一个巨大的蓄热蓄冷体，因此将大地耦合热泵与太阳能集热装置搭配使用，可以有效的提高能源的利用率，也可以保证系统的高效运行；绿色环保：将土壤作为热源和热汇可以部分代替或者完全取代冷却塔和锅炉，可以减少暖通空调对环境造成的污染；系统稳定性高：大地耦合热泵深埋在地下，借助大地的能量进行室内温度的调节，因此夏季高温和冬季低温均不会对大地耦合热泵产生影响，因此热泵也无需进行除霜等防护处理。

5.2.2地下水热泵。地下水热泵是目前使用最为广泛的地源热泵技术之一，也是地源热泵技术的研究重点。地下水热泵通过地下深井水提供热源或者热汇，从而保证建筑的冬季供暖和夏季制冷，由于地下深井水处于地层当中，且深度较浅，很多深井水的水温常年保持不变，因此通过地下深井水提供热源或者热汇对于热泵的运行是十分有益的。从整体上看，地下水热泵在实际应用中主要有以下几个优势。占地面积小：布局严谨。地下水热泵的水井系统占地面积比较小，但是地下水的抽取与回灌却不会受到占地面积的影响，同时，严密的水井系统布局也使地下水的抽取与回灌效果大大提升；运行成本低：大型地下水热泵系统的单位容量成本比较低，只需要一个流量较高的井就可以满足整个暖通空调系统的正常运行；系统维护成本低，对环境的影响较小：合理的地下水热泵循环系统设计可以保证系统高效、稳定的运行，甚至不用进行日常维护，由此可以节省大量的维护费用，同时，通过地下水回灌，地层的实际含水量基本不变，因此地下水热泵循环系统对环境造成的影响比较小。

结束语

现阶段，随着社会经济的的发展，我国的暖通空调安装率已经达到了百分之百，空调已经成为了人们日常生活的一种最基础的配件。自发明暖通空调地源热泵以来，其结构原理和运用一直在不断的更新和改进，我们应该对相关资料进行综合归纳，并从更深层次的角度对暖通空调设计中地源热泵的运用做全面的解析。与此同时，对暖通空调的结构原理等做进一步的详细说明，为广大空调用户提供具有较强的技术知识性、实用性的指导意见

参考文献：

[1]谢林丽.刍议地源热泵在暖通空调设计中的应用[J].2015（5）：67-68.

[2]李晓．浅析暖通空调设计中地源热泵的运用［M］．合肥：合肥工业大学，2014∶124．