暖通空調(diào)設計中地源熱泵的應用分析

文/車丹 北京維拓時代建筑設計股份有限公司 北京 100000

隨著近年來經(jīng)濟發(fā)展水平的提升，群眾對生活質(zhì)量的要求也在不斷提升，在室內(nèi)的環(huán)境控制過程中對于溫度的適宜性要求也有了進一步增加，所以人們對空調(diào)機的依賴性不斷提升。但是空調(diào)機的應用不僅會出現(xiàn)較為顯著的能源消耗，還會對環(huán)境發(fā)展造成負面影響。而地源熱泵系統(tǒng)的能量是在大地中直接獲取，在暖通空調(diào)設計中對這項技術的有效應用，不僅能有效控制和降低能源消耗，還能避免對環(huán)境產(chǎn)生的負面影響。為此，本文就將對暖通空調(diào)設計中地源熱泵的應用問題展開詳細研究，希望對群眾生活質(zhì)量提升提供更為顯著的幫助和影響。

1、暖通空調(diào)設計中對地源熱泵應用的主要優(yōu)勢

1.1 能源可再生優(yōu)勢

地源熱泵主要就是借助地源，在地球表面400 米以內(nèi)的范圍中獲取熱量資源，這部分資源屬于冷熱源，能基本滿足暖通空調(diào)系統(tǒng)中所需要的能源轉(zhuǎn)換需求。冷熱源是一種重要的地能資源，主要是地下水、地下河流和湖泊所吸收的低溫位熱能[1]。在物理角度上分析，地球表面淺層屬于一個太陽能集熱器，有著較高的效率和分布范圍，地表每天都可以吸收百分之三十五以上的太陽能資源。這些資源有著取之不盡用之不竭的特點，并且太陽能資源的應用不會受到地域和資源的限制，是當前社會發(fā)展中不可忽視的可再生能源。

1.2 高效節(jié)能性優(yōu)勢

很多歐洲國家早就開始了對地源熱泵的應用，相關研究人員指出，在熱交換能力的作用下，地源熱泵的COP 可以達到4 以上，換言之，用戶每消耗4kWh 的冷熱能，只需要消耗1kWh的能量。和傳統(tǒng)空調(diào)機相比，這種工作方式的節(jié)能性優(yōu)勢更為顯著。因為這一系統(tǒng)中的能源主要來源于地表，在熱交換的作用下可以始終保持室內(nèi)溫度的平衡，不僅能滿足群眾的舒適度需求，同時還能發(fā)揮顯著的節(jié)能效果，具備其他資源不具備的節(jié)能性優(yōu)勢[2]。

1.3 良好的社會效應

上文中提出，地源熱泵的能量主要是太陽能資源，并且在結構裝置的工作中并不會出現(xiàn)環(huán)境污染問題，所以既可以應用在工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)，還可以安置在居民區(qū)。同時在這項工作的開展過程中不需要為燃料準備存儲空間，這不僅能實現(xiàn)對空間的節(jié)省，同時還能有效控制和預防污染。在目前地源熱泵的應用過程中，這一設備已經(jīng)實現(xiàn)了廣泛分布，不僅能為群眾提供基本的冷熱交換服務，還能對傳統(tǒng)系統(tǒng)設備起到替代作用，在節(jié)約運維費用的同時，可以發(fā)揮更為顯著的社會效應，因此這一系統(tǒng)產(chǎn)生的社會效應也應該是目前我們關注的重點。

2、地源熱泵在暖通空調(diào)設計中的實際應用

2.1 地下水熱泵

地下水熱泵是當前地源熱泵系統(tǒng)中應用最廣泛的技術手段，借助地下的深井水提供充足熱源，不僅能實現(xiàn)室內(nèi)冬季的保暖，在夏季還能有效發(fā)揮制冷作用。地下深井水在地層中，深度本身就比較淺，水資源的溫度不會出現(xiàn)明顯變化。地下水熱泵的應用優(yōu)勢在于地源熱泵系統(tǒng)技術中，其占地標記較小，設計師和工程師在方案布局的過程中需要發(fā)揮嚴謹性特點，所以不論是地下水的回灌還是抽取都不會對這一工作的開展造成影響，有助于回灌和抽取效率的穩(wěn)定提升。此外，地源熱泵系統(tǒng)的實際應用并不需要高昂的成本，因此在工作方案設計的過程中可以選擇一個流量較大的水井，這對于地源熱泵系統(tǒng)的有效運行也將起到更為顯著的積極影響[3]。

在很多靠近江河水系的區(qū)域而言，本身就具備較為豐富的地下水資源，所以含水層較厚，水溫比較高，適宜采用地下水源熱泵技術，這項技術對于區(qū)域供熱和制冷都能發(fā)揮更為顯著的優(yōu)勢作用。

3、地源熱泵應用中需要注意的問題

在對地源熱泵系統(tǒng)的應用過程中應該充分發(fā)揮針對性原則優(yōu)勢，按照區(qū)域發(fā)展的實際情況進行系統(tǒng)分析，由于這一系統(tǒng)本身就具備較大的優(yōu)勢作用，因此在使用環(huán)節(jié)中環(huán)境發(fā)展也會受到一定影響。如果夏季系統(tǒng)工作中不能對熱量進行有效存儲，那么在冬季中的冷能就會受到明顯影響，不能滿足建筑物的制冷和供熱要求[4]。所以，在地源熱泵系統(tǒng)設計過程中更需要加強對冷卻裝置的增加，雖然這一設計會出現(xiàn)成本增加，但是可以在實際工作中發(fā)揮更穩(wěn)定的優(yōu)勢作用，因此工作人員在設計過程中就需要按照預算進行分析，判斷是否需要增加冷卻裝置。

此外，還應該選擇和地源熱泵系統(tǒng)相適應的機組，市場上流通的機組類型比較多，由于缺乏統(tǒng)一管理，因此各個廠家的地源熱泵系統(tǒng)也存在較為顯著的差異性，這也要求設計人員在實際工作中針對系統(tǒng)情況選擇更為合理的機組設備，如果機組類型和實際工作難以實現(xiàn)相互適應，必然會對地源熱泵系統(tǒng)的正常應用造成影響，甚至限制建筑物供暖制冷效果的穩(wěn)定發(fā)展[5]。建議對地源熱泵系統(tǒng)的控制系統(tǒng)進行合理管控，特別是系統(tǒng)的控制過程中更應該加強對自動化裝置的合理調(diào)配，減少人工操作的影響，通過人員只要在操作過程中借助計算機進行實時監(jiān)控即可。

結語：

綜上所述，在當前社會穩(wěn)定發(fā)展背景下，設計工作的創(chuàng)新和發(fā)展也實現(xiàn)了進一步完善。在建筑行業(yè)中對地源熱泵系統(tǒng)的應用不斷實現(xiàn)廣泛化發(fā)展，因此我們更應該加強對這一系統(tǒng)工作的開展，保證對可再生能源的有效應用，在充分發(fā)揮其穩(wěn)定性和社會效益優(yōu)勢的基礎上，發(fā)揮其高效節(jié)能作用，只有這樣才能實現(xiàn)工作效率的穩(wěn)定提升，有效控制和降低對環(huán)境產(chǎn)生的負面影響。