暖通空調設計中地源熱泵應用探究

楊聰聰

摘 要：在不斷開發與使用過程中地球上的可利用資源呈現出越來越少的狀態，我們也逐漸提高對節能減排在生產以及生活中的應用的重視程度。熱源穩定、再生能源、良好的安全性、環保、節約資源是地源熱泵的顯著優勢與特征，現階段已經逐漸實現在暖通空調設計工作中的廣泛應用。本文主要對暖通空調設計中地源熱泵的應用進行探究，這對暖通空調設計工作的順利開展有積極意義。

關鍵詞：暖通空調；設計；地源熱泵；應用

現代人民群眾的生活水平以及生活質量不斷提高，空調也逐漸實現在我們日常生產生活中的普及，但是能源資源的浪費也是空調帶來的主要問題。在暖通空調設計發展的過程中地源熱泵具有一定的指導作用，同時可實現對傳統空調系統設計的逐漸取代。在結合可利用資源實際情況的基礎上地源熱泵可在暖通空調中實現對自身優勢的最大限度發揮，這對暖通空調設計質量的提升有重要作用。

一、地源熱泵系統的含義

將傳統空調系統中的蒸發器或者冷凝器埋入地下促使其實現與大地熱交換就是指地源熱泵，中間介質在封閉的環路中經過大地進行循環流動也可對上述目標進行實現、水源在高強度、高密封性塑料管環路中的持續、循環流動可作為載體是實現對大地熱交換方式的支撐，最終實現對空氣的有效調節。

也就是說地源熱泵在實際工作中需要依靠大地進行支撐，從這個角度對其進行分析后可發現地源熱泵能實現對能源消耗的大幅度減少。在暖通空調設計當中實現對地源熱泵的科學應用是改善現代能源缺乏形式的重要手段。

1.地源熱泵系統的原理

地源熱泵系統的原理主要表現在兩個方面：

我們可主要從以下兩個方面實現對地源熱泵系統的原理的充分是說明。

首先是在夏季高溫天氣的影響下建筑物所吸收到的熱能可通過地埋管地源熱泵機組的使用將其轉移到地下，并對其進行儲存，建筑物降溫的目標可在這一過程中順利實現。

其次是在冬季低溫天氣狀況影響下，地埋管地緣熱泵系統可將夏季所儲存的熱能轉移到地上建筑物內，同時建筑物內的冷量也可在這一過程中實現向地下的轉移，進而實現為建筑物供暖的總目標。

與水往低處流這一自然現象相同，熱能在實際傳導過程中也是從低溫向高溫進行，在使用水泵的基礎之上可改變水的流向，為在真正意義上促使熱能實現向高處傳導的目標需要實現對地源熱泵的使用，因此我們說地源熱泵是一種新型系統，主要是促使溫度得以有效提升。

2.地源熱泵在暖通空調設計中應用的優點

地源熱泵最大的優點就是節約能源和保護環境，現在筆者將從以下幾個方面介紹它的優勢，促進它的推廣：

（1）一般使用暖通空調的都是北方地區，溫度較低，地源熱泵是長期埋在地下的，不僅僅不會有損建筑物的美觀，而且還不用擔心雪霜覆蓋容易損壞系統；

（2）地源熱泵在暖通空調中的使用，與傳統的空調不一樣，不排放廢氣廢水，減少對居民身體健康的影響和環境的污染；

（3）在環境介質中，大地的溫度變化是相對較小的。冬天時候大地的溫度往往比室內溫度高，而夏天的時候卻相反，地源熱泵利用了這個特點，提高了熱能的利用效率，促進能源的充分使用。

二、暖通空調設計中的應用

雖然暖通空調設計中應用地源熱泵具有很大的優勢，但是地源熱泵的設計往往容易受到客觀環境的限制，無法適合所有的系統設計。

1.熱能不足

在大地熱能不足以保證冬季取暖時，系統設計要增設特制熱的裝置來增加熱能，達到相關規定，滿足熱量的需求。而冬季儲存的冷能也不能滿足夏季制冷需求時，系統設計就得增加冷卻裝置。但是增加設備的同時也會增加經濟負擔，因此需要經過計算才能確定采用地源熱泵技術是否合理。

比如：某酒店建筑物的總面積大約為20000平方米，整改之前的裝置主要由冷卻設備和燃煤設備組成，這種裝置較落后、工作效率較低，跟不上現代空調設計的腳步。

在2007年該裝置應用了地源熱泵，滿足了把夏天的高熱能儲存在大地當中，以便冬天的時候使用；另外還可以把冬天的冷能量也儲存到大地當中，以便夏天的時候使用，減少空調設計的負荷，減少對城市環境的污染。像這種都不滿足熱能和冷能的需求，且溫度差距很大時，可以考慮使用埋管的方法，系統只需增設冷卻裝置即可，操作相對于方便，經濟負擔也降低了。

2.正確選擇機組

機組的正確選擇，就是要求機組要和地源熱泵的類型適應。目前市場上的機組五花八門，各種類型的都有，而且沒有統一的規范，因此，在挑選機組時應該注意此次工程地源熱泵的類型適合何種機組。比如工程應用的是開放式地源熱泵空調設計方法，但是采購了水環熱泵系統的機組，就會導致夏天不可以正常使用。

3.能效比與性能系數的選擇

在暖通空調設計當中有效的應用地源熱泵，對機組的能效比和性能系數有相當嚴格的要求。每個廠家生產的機組能效比和性能系數都有可能不一樣，因此設計者在選擇時需注意。

正如德國某個廠家生產的機組，在制熱的性能系數一般在4.5到7.2之間，而在制冷時小的只有0.65噸，大的有30噸，相差較大。由于廠家的測定條件不一樣，得出的值也會有偏差，另外根據工程進行的情況不一樣要求的值也會不一樣。

4.抽水井、回灌井的選擇

保證暖通空調設計的正常運行，關鍵是抽水井和回灌井的選擇，對其要求既要保證地源熱泵的正確應用，又要減少能源的浪費。根據暖通空調設計的相關規定，要求抽水井和回灌井的井深平均為100米，自由升降度為7米左右，抽水量在95m3/h左右，回灌水量在48m3/h左右，靜止水位平均約為地下32m，動水位平均約為地下38m。

5.控制系統

控制系統分別為熱泵機組的自動控制系統、水池的控制系統和井群控制系統，控制系統的各個組成部分都各司其職。比如熱泵機組的自動控制系統主要職責是通過自動化裝置對暖通空調進行制冷制熱的有效控制，減少人為的工作量；水池的控制系統主要是根據水位的高低來確定是否需要開啟深井蓋；井群控制系統主要是負責對此系統進行分組管理，促進控制系統發揮其作用。

目前，地源熱泵在暖通空調設計中的使用已經得到的我國空調設計者的認可，而且地源熱泵具有熱源穩定、再生能源、良好的安全性、環保、節約資源等特點，逐漸取代了傳統的空調設計。所以，地源熱泵對指引暖通空調設計具有重大的意義，成為暖通空調設計的一個重要發展趨勢。

結語：由于地源熱泵能量的來源主要依靠大地，在此基礎上減少了能源的開發和浪費，并且與傳統的空調設計相比未帶來環境污染，體現了我國的可持續發展戰略，與環保節能的主題相適應。但是，在采用地源熱泵技術時要與暖通空調的設計類型相適應，才能促進暖通空調設計中地源熱泵的應用。

參考文獻：

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