地源熱泵在暖通空調中的應用探究

陳嘉亮

摘要：工業生產與人們日常生活質量的水平提升，導致全球性的能源危機加重，我國是人口大國，盡管地大物博但是人均資源很少，為了可持續發展，為了生態環境的保護，開始將節能環保視為發展的重要標準，地緣熱泵是一種可再生能源，逐漸在暖通空調的應用中被廣泛的推廣。本文首先對暖通空調的發展簡要概述;其次，對地緣熱泵在暖通空調中的應用優勢進行綜合分析;最后，本文針對地緣熱泵在暖通空調中的具體應用進行深入的探析。

關鍵詞：地緣熱泵;暖通空調;優化應用

隨著現代化社會的不斷完善，經濟飛速的發展為能源的消耗帶來巨大的負擔，節能減排任務一直是發展的重要課題。暖通空調是建筑工程中的重要組成部分，在暖通空調的發展與節能上，根據實用性的需求，以及對節能減排任務的發展之中，由于地緣熱泵的節能優勢被廣泛的投入使用，地緣熱泵是運用土地儲存能量的特性來進行應用于創新，技術還沒有達到成熟的高度，與暖通空調的結合發展也在持續的進行中。本文針對地源熱泵在暖通空調中的應用進行深入的探究與分析。

1暖通空調的發展原則與特點

暖通空調（簡稱HVAC）是集采暖、通風和空氣調節為一體的空調設備，暖通空調的應用系統設計過程中需要應用到熱力學、流體力學以及流體機械等多項機械工程學科，是屬于機械工程領域的重要一部分。暖通空調的發展與應用為人們的生產生活提供極大的便利性，暖通空調的發展原則與特點主要有以下三點。

1.1實用性

建筑工程的實用性涉及到人類生產生活的方方面面，暖通空調的設計主要是為了提升應用的便捷性，實用性原則是暖通空調設計的最主要特點，在建設的過程中將采暖設備、通風設備與空氣調節榮威一體化發展，可以充分的發揮機械工程的智能化程度。在實用性的基礎上還需要重視空調設備的安全系數，在安裝的環境進行安全性的檢測也是必不可少的。

1.2經濟性

在暖通空調的發展過程中，優化的經濟型是暖通空調可以被推廣使用的最大特點，在高效舒適的前提下又具有經濟節約的功能，促使暖通空調迅速推廣到市場之中。針對暖通空調的經濟性來說不光是指暖通空調在設備上的價格經濟優勢，與此同時，暖通空調在使用上的用電經濟優勢也很重要，長期的使用下用電低廉是一項重要的經濟性優勢。

1.3環保性

在暖通空調的設計中，對于環保性的保證是需要進行優先考慮的，將先進的環保技術，應用到暖風空調的建造之中，雖然這一部分可能需要加大對于研發成本的投入，但是，在此基礎上的暖風空調發展的長期收益是不可估量的，節能環保逐漸發展成為時代的重要課題，是未來的機械工程發展趨勢。

2地源熱泵在暖通空調中的應用優勢

地源熱泵是陸地淺層能源通過少量的其他能源進行激發，產生可以投入使用的高效能源，一般來說1kwh的能源投入可以獲得4.4kwh的能源輸出，這一項技術從瑞士開始投入使用，逐漸被各國廣泛應用。地源熱泵在暖通空調的使用中有著重要的發展優勢，主要有以下三點。

2.1安全保障

在進行暖通空調的傳統使用過程中，需要更多的傳統資源投入，例如供熱鍋爐、熱水供應與各種其他裝置的投入使用，在使用上有很大的不穩定性，容易產生安全隱患，但是地源熱泵的投入使用更加的靈活，可以減少對于空間的應用，同時減少對于傳統能源的應用。

2.2成本低廉

由于地源熱泵的激發特點，可以充分的將能源進行開發再利用，節約很多的傳統能源，并且觸發裝置的運行成本較為低廉，檢修方便，高效節能，使用的年限相對于傳統的能源供應裝置也較長，將地源熱泵投入到暖通空調的使用中，可以實現更高程度的智能化，只需要花費很少的成本，是科技進步的標志。

2.3環保高效

在地緣熱泵的應用創新中，可以降低暖通空調對于不可再生資源的浪費，地表能源屬于可再生資源，尤其是在熱帶以及寒帶地區，可以產生大量的能源，并投入到使用之中，對于這兩個地區暖通空調的投入使用也是不可缺少的，兩者相結合發展，可以為當地減少不可再生資源的投入，減輕我國的資源短缺問題。地源熱泵對暖通空調的投入應用還可以提升空調的工作效率，減輕機械的運行負擔，促進我國的機械工程發展，提升人們生活的舒適程度與便捷程度。

3地源熱泵在暖通空調中的具體應用探析

3.1地源熱泵在暖通空調中的應用形式

根據地源熱泵的主要能源產生形式的不同，對于暖通空調的應用形式也有所不同，首先是土壤源的能源供應，埋管式的土壤資源可以使用水源作為主要的觸發裝置，埋管的方式主要有水平和垂直兩種，根據土壤的特點來進行埋管方式的選擇，這種形式是通過土壤內部的管道建設與地源熱泵之間的能源機組產生聯動效果，來進行能源的供給，土壤源的地源熱泵方式也是最為普遍的一種地源熱泵暖通空調運行方式;其次，地下水能源作為地源熱泵為暖通空調供應能源的方式之一，這一形式的應用需要將地下水進行抽取，得到能源后在將地下水輸送回去，形成地下水的循環利用，但是這一方式的應用需要得到當地的管理部門許可，必須要將地下水輸送回地下是這一方案的應用重點;最后使污水源熱泵的應用形式，利用工業廢水與城市污水來進行能源的提取，以此為用戶提供需要的能源，可以將污水進行再利用，不依靠地理環境的優劣勢進行能源的應用，但是在應用的過程中一定要重視對于污水的處理問題。

3.2暖通空調對于地源熱泵的方案選擇

暖通空調對于地源熱泵的方案選擇中，主要有兩種方案可以選擇，一種是地埋管轉換器，在建筑工程的建設過程中，進行實地的考察與測量，通過科學的計算手段，來提升埋管的數據分析，在進行地埋管的應用過程中需要將鉆孔數、地埋管能量數據、單位鉆孔深度的熱量轉換以及鉆孔的深度進行綜合的分析，得出合適的埋管位置。另一種方案就是熱回收衛生水系統，這是一種新投入使用的空調方案，主要是通過對熱回收系統對熱水進行預熱加入，并且提升對于加熱過程中產生的能量進行充分利用，在熱回收系統中可以應用到地熱的補償系統中，將廢熱輸送到地熱系統之中，形成資源的消耗平衡。

3.3地埋管與熱泵機和冷卻塔的結合應用

地源熱泵在暖通空調的應用過程中，對于地埋管與熱泵機的應用是最常見的機械組合形式，這也是應用狀態中較為簡單的組合形式。地埋管、熱泵機與冷卻塔相結合發展，將夏季過熱的能源直接輸送到冷卻塔，將能源進行冷卻，在之后可以投入使用，可以增強資源的循環效率，減少能源的流失狀況。通過與冷卻塔的結合，可以充分的將能源進行發揮，不光是在夏季，北方的秋季將風能進行積極的轉換，以此運用守恒的原則，將能量投入使用，這是科技上的一大創新，在逐漸推廣使用過程中。

4實際應用案例

在本公司設計項目中，有多個采用地源熱泵作為冷熱源的住宅項目，比如杭州熙華府項目，本案地處浙江省杭州市，小區總建筑面積約為14.2萬平方米，住宅面積8：8萬平方米。小區內最高樓層為18層，小區內采用生活熱水的用戶為696戶。本地源熱泵工程為住宅建筑提供空調冷熱源及生活熱水熱源。

本工程末端為”天棚輻射+置換新風”系統，4臺地源熱泵機組由土壤提供冷熱源，2臺螺桿冷水機組由冷卻塔提供冷源。新風系統夏季由熱泵機組和冷水機組聯合提供7℃/12℃的冷凍水，冬季則單獨由熱泵機組提供45℃/40℃的熱水。天棚輻射系統夏季由熱泵機組提供15℃/20℃的冷凍水，通過混水換為18℃/20℃的冷凍水;冬季則由熱泵機組提供25℃/30℃的熱水，通過混水換為26℃/28℃的熱水。不同季節運行工況的轉換靠閥門的切換實現。2臺開式冷卻塔則完全根據熱泵系統運行情況及地下溫度監測情況實時開啟，即在夏季運行時為地埋管系統放熱提供補充，以保證地下熱場平衡，避免冷熱堆積。機房內另設2臺高溫熱泵制取60℃生活熱水。

本項目地源系統流程圖見圖1。

本項目地埋井數量為1339口，地埋孔深度95米，地埋管采用SDR11系列φ32×2.9mmHDPE管單U連接，承壓1.6MPa。所有地下埋管換熱器環路的水平管根據不同阻力接至窗井內不同的分集水器，以滿足地源熱泵機組冷熱負荷。

5結束語

綜上所述，地源熱泵在暖通空調中的應用形式是有巨大潛力的，需要將地源熱泵的特點充分的發揮出來，在實際的工作中與暖通空調的發展相結合，兩者相互促進，共同促進建筑行業的節能減排任務。地源熱泵的不斷創新發展，還可以逐漸與各行各業形成通力合作，進一步促進我國的節能減排任務的完善，為了打造生態強國貢獻出一份力量，在現代化社會不斷發展的今天，能把握住節能、環保的國家才能在國際市場中大刀闊斧的進行創新發展。