地源热泵技术在暖通空调节能中的应用

地源热泵技术在暖通空调节能中的应用

刘峰 1 郭玉莎 2

1. 北京城建设计发展集团股份有限公司 北京 100037

2.山东建大建筑规划设计研究院 山东济南 250013

摘要：地源热泵技术作为一种高效、节能、环保的供热、制冷技术，属于暖通空调系统中较为先进的能源利用形式。地源热泵系统所有的能源都是来自地下的能源，经过浅层岩体的冷储热功能，来完成对建筑体的供暖与制冷，是当前可以使用的对环境最好且最能发挥作用的设施。地源热泵技术也有其缺点，怎样更有效地应用地源热泵技术是地源泵技术的重要的探究课题。对地源热泵技术在空调中的使用，如何使用此技术来更好地实现暖通空调的节能。此技术的优劣以及对社会的效益如何，均是我们未来探究的方向。

关键词：暖通空调；地源热泵技术；应用

引言

暖通空调系统为人们提供供热、制冷的同时，也消耗了较大能源，造成了严重的环境污染和能源紧张。地源热泵技术属于清洁的可再生能源技术，通过与消耗少量的能源以实现能量交换，从而达到供暖或降温的目的，对节约能源、维持生态平衡具有重要意义。同时，地源热泵系统构建主要埋设于地下和组建于室内，免受日晒和酸雨腐蚀，其使用寿命较长，且机组支持无人值守，因而维护成本较低，经济效益和社会效益都非常显著。

1地源热泵技术

1.1原理

地源热泵又分为地表水源热泵、地下水源热泵以及地埋管。其中，地埋管是将大地与系统进行有效连接的主要方式，传热的实现主要是通过介质循环来完成，其组成结构主要包括埋管以及换热器。通常情况下，换热器在布置上可以采取竖直或是水平的方式。进行竖直布置时，主要使用的填实材料是灌浆材料，在埋设后还需注意对其进行填实处理，埋设管道形状通常是U形管。系统的原理为在夏季温度较高，系统便会将多余的热量传递给大地，供冬季采暖使用，同时对建筑热量进行吸收使建筑物温度降低。

1.2特点

第一，利用可再生能源。对地热资源的利用其实主要就是依赖可再生能源来实现降温供暖的功能。第二，具有环保节能优势。由于地源热泵技术主要利用的能源是可再生能源，因而地源热泵技术与传统的空调系统相比，能源使用更为长效，对环境无污染，较为环保、节能。第三，维护成本低。地源热泵部件主要布置在地下或是室内，且内部的机械运动部件比较少，因而其耐久性较强，且其机组支持无人值守、自动化水平高、结构较为紧凑、平均寿命高，属于无需维护的新型空调系统，因而其维护成本较低。

2地源热泵技术在暖通空调节能中的运用价值探讨

为了使地源热泵技术在暖通空调节能中能够得到科学运用，则需要了解这类技术的运用价值。具体表现为：（1）重视地源热泵技术在暖通空调节能中的运用，可使这类空调运行中的热能利用效率逐渐提高，保持暖通空调应用过程中良好的节能技术含量及优势；（2）重视暖通空调节能中地源热泵技术的运用，可使该空调节能方面的作业计划实施更具科学性，并为地源热泵技术应用范围的扩大打下基础，优化暖通空调的使用功能；（3）关注地源热泵技术在暖通空调节能中的运用，也能实现对地下所储存热能的充分利用，确保暖通空调节能有效性，丰富其所需的节能方式。

3暖通空调在地源热泵中的应用

3.1完善空调系统节能方案方面的应用

在了解当前形势变化的基础上，为了完善暖通空调系统的节能方案，为相应的节能计划实施提供科学指导，则需要重视地源热泵技术的运用，具体表现为：（1）为了提高暖通空调方案的经济性，提高能源利用率，建筑中除了有特殊要求的消防、电梯机房等房间之外，其余房间均采用集中空调方案。同时，通过对地源热泵技术应用优势的考虑，在完善暖通空调节能方案的过程中，也可通过对地埋管换热器的有效使用，优化空调系统运行中的换热性能，确保暖通空调应用中的节能状况良好性；（2）基于暖通空调节能方案的制定与实施，可通过对地源热泵技术与热回收机组的配合使用，有效应对暖通空调运行中的热污染问题，并实现对废热的高效利用，提升节能方案在暖通空调系统运行中的潜在应用价值。

3.2地源热泵暖通空调的主要形式

依据热量来源的各不相同，地源热泵暖通系统能够分为土壤源和地下水源、地表水源这三种。埋管式土壤源热泵系统是将使用水当做是工作介质，在土壤内换热管道和热泵机组间流通，来完成机组和土壤的热交替，由于埋管的不同，有能分为垂直和水平两种，这是使用最多的地源热泵的形式，不用抽取地下水。直接在地下水源热泵将地下水当做是能量源，在抽取水后会把水输送到换热器与热泵机组中，提取或释放热量后重又回到地下。这一方案的应用需要得到地方政府的准许，同时地下因为有充分的水量，回灌工作是其要点，地表水源热泵使用地表水当做是冷热源，抽取江河湖水以及海水，从而形成一个开放式的循环或是闭环系统。其中前者是直接抽取地表水来开始热交换，后者使用水盘管道热交换仪器与地表水形成热替换。依据地源水使用手段的不同，将地源热泵系统分为开环和闭环两类。其中闭环换热器的公租介质不与外界的水或是土壤接触，在热泵机组与地下埋管间进行反复循环更替。开环系统抽取外部水当做介质，通常使用板式换热器和外部水进行热流通，以便保护内部的热交换仪器。

3.3社会收益

在我国一些一线城市在冬夏的保暖和制冷上所消耗的能量已经占据了建筑物总耗能的40%/50%。尤其是冬天的采暖大多使用锅炉，这样是极易耗费能源的，同时也会对城市造成严重的污染，对人们的身体健康和经济发展都不利。而使用了空气热泵空调后，不但不用燃烧煤炭污染环境，而且保证了用电量，不会产生电力不足的情况。

3.4提高空调系统换热能力方面的应用

若暖通空调系统缺少足够的空间容纳地下换热器，则需要根据室内冬季热负荷需求，通过对地源热泵技术支持下辅助热源的利用，逐渐提高暖通空调系统换热能力。具体表现为：（1）在暖通空调节能过程中，重视地下埋管加冷却塔方式的使用，有效应对暖通空调系统运行中的负荷问题，且在地源热泵系统的支持下，保持暖通空调系统良好的换热状况，提高其应用过程中的换热能力；（2）当地源热泵技术作用的暖通空调换热能力逐渐提高后，不仅可实现热能方面的高效利用，也能减少节能方面的成本费用，并体现出地源热泵系统的应用价值，保持暖通空调良好的节能状况及效果。

结语

社会经济的飞速发展，使得能源短缺问题也会逐渐成为了急需解决的问题。而作为一个全新的空调系统，地源热泵技术具有节能环保、高效长久的优点，渐渐获得广泛的应用。同时技术性与时效性上都有很大的提升，是目前主要使用的环保技术。基于此，需要有关人员深入分析，提高创新力度，给人们的使用提供更加优质的服务。

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