地源熱泵中央空調系統在建筑中的應用與安裝

吳尚瑜

摘 要：隨著科學技術的不斷發展，許多新型能源被研發出并投入使用，地源熱泵就是其中的一種。地源熱泵是利用淺層地熱源研發而成的，并被應用到中央空調系統中。中央空調系統通過運用地源熱泵，降低了成本，減少了污染，這在建筑業中起到了非常關鍵的作用。

關鍵詞：地源熱泵；中央空調；節能；環保

中圖分類號：TU96+2 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）10-0043-02

地源熱泵已成功利用地下水、江河湖水、水庫水、海水、城市中水、工業尾水、坑道水等各類水資源和土壤源作為其冷、熱源。地源熱泵是一種利用淺層地熱能源的高效節能系統，既可供熱又可制冷。將地源熱泵應用到中央空調系統中，在冬季，可作為熱泵供熱的熱源；在夏季，可作為制冷的冷源，為中央空調系統的應用提供了高效、節能的能源支持。

1 地源熱泵的工作原理

隨著科學技術的不斷進步，空調業也在快速發展，中央空調系統的使用也越來越多。地源熱泵是中央空調系統最重要的組成部分，可以這么說，地源熱泵的存在才體現出了中央空調系統的優勢。現階段，環保、節能、經濟、安全可靠的中央空調系統被廣泛使用，本文從建筑業方面對其進行詳細的分析。

地源熱泵是利用地層水和土壤資源蓄熱和蓄冷的特性，地下常溫土壤和地下水相對穩定的特性，通過建筑物周圍地下管道或地下水，根據熱泵的原理，實現了低位熱能向高位熱能的轉移，從而完成建筑物的熱交換。地源熱泵采用雙管路水系統將建筑物中的所用地源熱泵機連接起來，從而形成封閉環路的中央空調系統。該系統工作原理：在寒冷的冬季，地源熱泵通過埋在地下的管道收集地層的熱能（比如太陽能、常溫土壤熱能），并將收集到的熱能通過環路帶到中央空調系統管道中，最后將這些熱能在壓縮機和熱交換器作用下產生的暖氣釋放到室內；在炎熱的夏季，其工作原理正好與冬季相反——是將室內的熱量吸收并通過系統轉移到地源中釋放，在吸收熱量的同時也實現了制冷的效果，從而實現了建筑物使用空調制冷的目的。

2 地源熱泵中央空調系統的應用特點

與傳統的空調系統相比，地源熱泵中央空調系統存在著明顯的優勢。也正是因為具有這些優勢，中央空調系統才在建筑業中被廣泛運用。以下就地源熱泵中央空調系統在建筑業中的應用，對其優勢作了詳細的介紹。

2.1 節能減排

節能減排是地源熱泵中央空調系統的一大優勢。地源熱泵采用的能源是自然界中的天然能源，摒棄了傳統燃料燃燒能源的情況。同時，地表淺層的太陽能是取之不盡用之不竭的，完全可以給地源熱泵提供所需的熱能，再加上地下層土壤四季恒溫，冬季溫度高于外界空氣溫度，夏季低于外界溫度，因此，使用地源熱泵中央空調系統既能節能又能節省運行費用。地源熱泵作為一種新型的技術能源，在其使用過程中進行了能量之間的交換，并沒有浪費資源，同時還減少了二氧化碳的排放，實現了節能減排的城市環境建設目標。

2.2 經濟環保

地源熱泵中央空調系統的能量來源是太陽能，這種純天然的熱能省去了能源材料費，帶來不少經濟效益。傳統空調系統采用的是化石燃料熱量，不僅成本高，而且燃料燃燒后產生的大量二氧化碳給空氣造成嚴重污染。而地源熱泵采用的太陽能不僅節省了成本，而且它采用的能量交換技術既避免了資源流失，又減少了二氧化碳的排放，并且因地制宜在南方設置了冷卻塔進行降溫，以此解決南方制冷大于制熱產生的土壤熱能積累問題。地熱資源取之不盡、用之不竭，淺層地表溫度穩定，提高了地源熱泵空調系統的運行效率，節省了運行成本。地源熱泵中央空調系統穩定又經濟的特點特別適合建筑業這種大規模工程的使用。

2.3 安全可靠

與傳統空調系統相比，地源熱泵中央空調系統運行流程較為簡單。地源熱泵采用地熱能能量交換技術代替傳統空調系統中的加熱和冷卻系統，這樣也就省去了系統中不必要的機械部件，從而降低了維護費用。同時，地源熱泵系統采用室內和地下安裝，這樣延長了機械部件的使用壽命，并采用電腦遠程自動化控制，減少了人工操作，避免因人工錯誤操作帶來的安全問題。

綜上所述，地源熱泵中央空調系統節能減排、經濟環保、安全可靠的優勢完全符合建筑業的建設要求。地源熱泵中央空調系統在建筑業中的運用，給建筑業的發展帶來了極大收益，同時也是現代科技發展的需要。

3 地源熱泵中央空調系統的安裝

地源熱泵中央空調的安裝不同于傳統的空調設備安裝。地源熱泵中央空調采用鉆孔、U型管制備、灌注等工藝進行安裝，這種安裝工藝是針對地源熱泵的使用特點和現代技術制定出來的。

3.1 鉆孔

使用鉆機在地下垂直鉆孔。地源熱泵室外地埋管一般選用的都是垂直方式，根據不同的地質特征選用不同的鉆機技術，土質較好的采用裸孔鉆機，比如巖層這種土質需要下套管。鉆機施工完成后必須保持孔壁完整。

3.2 U型管的制備

按照設計要求盡可能將U型彎接頭的熔接作業在室內完成，以此保證熔接接頭的牢靠性。在U型管中注入防凍液，以此增加U型管的整體重量，方便下管，并可以作為傳熱介質。U型管的下放深度決定著熱量的采取情況，因此必須保證U型管的下放深度。U型管最常用的下放方式是人工下放，人工可憑感覺判斷U型管的下放是否符合要求，另外，人工下放方式可保證U型管完全進入孔內。

3.3 灌注

U型管與鉆孔孔壁間不能存在間隙，因此需要通過注漿將間隙填充，這樣才能更好地完成傳熱性能。同時要選用熱阻抗較小的材料，避免因填充材料影響系統的傳熱效果。

4 結束語

地源熱泵中央空調系統因其節能減排、經濟環保、安全可靠等優點被廣泛推廣和應用。隨著建筑業的快速發展，對建筑技術的要求也越來越高，建筑系統的很多功能都需要用到地源熱泵中央空調系統。因此，無論是對機械設備的降溫和增溫，還是人們日常生活的取暖和除熱，都與地源熱泵中央空調系統息息相關。基于這一點，建筑業對地源熱泵中央空調系統的應用和安裝也將加大力度，以適應生活、環境的需要。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕