探析地源熱泵技術在暖通空調節能設計中的應用

賈海明

寧夏創綠環保科技有限公司

探析地源熱泵技術在暖通空調節能設計中的應用

賈海明

寧夏創綠環保科技有限公司

暖通空調的功能主要是發揮采暖功能、調節室內空氣的功能和通風功能。因此需要重視暖通空調節能設計，并且暖通空調涵蓋著多方面的專業技術裝置，諸如流體力學知識、熱力學知識以及流體機械學知識等等。而目前地源熱泵技術在暖通空調節能設計中已得到廣泛應用。基于此，本文概述了地源熱泵，闡述了地源熱泵的主要形式，結合某項目對地源熱泵技術在暖通空調節能設計中的應用進行了探討分析。

地源熱泵；形式；暖通空調節能設計；應用

隨著低碳環保意識的不斷增強，為實現節能環保目標，要求對暖通空調進行節能設計。而地源熱泵在暖通空調設計中的應用，可以在滿足建筑實際需求的同時，實現節能減排的目標。

一、地源熱泵的概述

地源熱泵暖通空調系統在夏季高溫狀況影響下，地源熱泵機組能夠將建筑物所吸收到的熱能轉移到地下存儲，達到對建筑物降溫的目的。在冬季低溫天氣狀況影響下，地埋管地源熱泵系統又能夠將地下土壤在夏季所儲存的熱能轉移到建筑物內，同時將建筑物內的冷量轉移到地下儲存，達到為建筑物供暖的目的。在暖通空調節能設計中合理應用地源熱泵系統，就是通過把空調系統的冷凝器，以及蒸發器埋在地下，這樣熱量就可以通過土壤、水介質等進行熱冷的交換，尤其是在炎熱的夏季，運用地源熱泵系統就能把這些熱量貯存到一起，當冬季來臨的時候，其可以為建筑物供暖，而如果是在寒冷的冬季，該地源熱泵系統能夠把冷能量貯存到一起，供建筑物夏季制冷使用。地源熱泵系統在暖通空調節能設計中應用可以有效降低能耗。

二、地源熱泵的主要形式

地源熱泵通常分為地埋管形式、地下水源熱泵和地表水源熱泵等形式。具體表現為：(1)地埋管形式。第一、水平式地源熱泵。水平式地源熱泵通過水平埋置于地表面2～4M以下的閉合換熱系統，其與土壤進行冷熱交換，此種系統適合于制冷供暖面積較小的建筑物。第二、垂直式地源熱泵。通過垂直鉆孔將閉合換熱系統埋置在50M～400M深的巖土體與土壤進行冷熱交換。此種系統適合于制冷供暖面積較大的建筑物。(2)地表水式地源熱泵。地源熱泵機組通過布置在水底的閉合換熱系統與江河、湖泊、海水等進行冷熱交換，此種系統適合于中小制冷供暖面積，臨近水邊的建筑物。它利用池水或湖水下穩定的溫度和顯著的散熱性，但其需要建筑物周圍有較深、較大的河流或水域。(3)地下水式地源熱泵。地源熱泵機組通過機組內閉式循環系統經過換熱器與由水泵抽取的深層地下水進行冷熱交換，地下水排回或通過加壓式泵注入地下水層中。此系統適合建筑面積大，周圍空地面積有限的大型單體建筑和小型建筑群落。

三、地源熱泵技術在暖通空調節能設計中的應用分析

本文結合某小區工程，對地源熱泵技術在暖通空調節能設計中的應用進行分析。

1、某小區工程概況。某小區總面積在30萬㎡左右，而空調面積達22.8萬㎡。建筑結構多數是把環形當成重點結構，且小區內業布置了相應的綠化地。

2、加強暖通空調參數的設計。具體表現為：第一，室外參數對空調室外參數的設計必須要按照暖通工程設計的相關標準進行，對于溫度及內部結構的控制都需要達到實際標準需要。夏季室外空調計算干球溫度33.2℃，濕球溫度26.4℃；冬季室外空調計算干球溫度-12℃，相對濕度45%。第二，室內參數對空調房間參數的設計則要結構空間內部的主要結構情況，夏季溫度26℃，相對濕度≤60%：冬季溫度20%(衛生間25℃)，相對濕度≥30%。

3、地源熱泵技術在暖通空調冷、熱源系統中的應用分析。為了防止所用水中的雜質進入機組，井水必須要經過沉淀處理才能使用，然后通過旋流清理機組內的雜物，這樣是為了設備處于穩定的環境下運轉。地源熱泵系統用戶的空調循環水泵與機組選擇之間，采取的原則為“先并聯后串聯”，循環水泵和機組實現一對一供水，以此保證各個裝置之間協調運行。對分、集水器兩者需要配備相應的裝置，通常使用壓差旁通閥，這些對于空調循環水系統的使用有促進作用。

4、地源熱泵技術在暖通空調室內末端系統中的應用分析。室內空調末端設備一般選擇臥式暗裝風機盤管加以控制，這樣才能保持室內空氣的清新。通常風機盤管按照房間功能及裝修需要進行設計，多數情況選擇與房間內適合的風口形式，這種結構在商業建筑中也很適合；考慮到避免動態的熱氣會在運轉中出現異常情況，則處理時需保證風機盤管多數為高靜壓型。對各個供水管上需提供相應的調節裝置，這樣可以保證回水管上不會發生流量失衡的問題。室內連接水管需要設置在不會影響到裝置功能的位置，由此能將整個建筑內部結構美化處理，并保證空調系統作用的發揮。

5、地源熱泵技術在暖通空調節能設計中應用的注意事項。主要表現為：(1)嚴格遵循因地制宜的原則。我國地域廣闊，蘊藏著豐富的地表淺層地能資源，因地制宜地采用不同形式的地源熱泵技術可以有效地提高低溫地熱資源，同時克服傳統熱泵空調技術的局限與不足，在節約能源、防治環境污染具有重大意義。地源熱泵在實踐操作中會受到很多客觀因素的制約，因地制宜就是如果在夏季能量儲存不足，滿足不了冬季的供暖需求，那么地源熱泵系統就應該增加制熱裝置的設計，以此來增加熱能，保證居民對熱量的正常需求，如果該系統在冬季不能儲存足夠的冷能量，與之相對應的在系統設計中，就應該增加冷卻裝置，因此在設計中工作人員先進行科學的計算，最后決定使用地源熱泵技術是否合理。(2)合理選擇地源熱泵類型。當前暖通空調節能設計中有很多機組類型可以選擇，但是沒有一個統一的規范和管理制度，所以要選擇合適的機組，并且地源熱泵對機組的能效比與性能系數有著很高的要求，因此設計者必須根據地源熱泵的使用要求選擇正確的能效比和性能系數。

結束語

綜上所述，地源熱泵暖通空調系統是將空調系統的熱交換器埋在地下，以水源在高強度、高密封性塑料管環路中的持續、循環流動為載體，實現暖通空調與大地土壤進行冷熱交換的目的。為了充分發揮其作用，對地源熱泵技術在暖通空調節能設計中的應用進行分析具有重要意義。

[1]孫瑩瑩.暖通空調設計中地源熱泵的運用[J].建材發展導向，2016

[2]殷電光.淺談暖通工程中的地源熱泵技術的應用[J].企業導報，2016

[3]胡強.簡析地源熱泵在暖通空調設計中的應用[J].低碳世界，2017