試論酒店建筑地源熱泵空調系統的運行方式

陳晨

摘要：隨著時代的發展和進步，能源問題和環保問題已經成為了國際重點關注的與人類生存和發展密切相關的兩大主題，在我國城市化進程不斷推進的時代背景之下，我國的能源緊缺問題也逐步被暴露出來，并且由于長期的傳統燃煤取暖方式使得我國的溫室效應逐漸嚴重，環境溫度的升高對空調系統的制冷效果也提出了更高的要求，為此，設計環保型的地源熱泵空調系統高效完成建筑內部的溫度調節已經不僅僅是酒店經濟效益提升以及建筑內部環境改善和發展的需要，也是我國環保性建筑發展的必經之路。酒店作為分布廣泛，數量龐大的公共建筑，其能耗主要分布在空調系統和供熱系統，地源熱泵空調系統則能夠很好的實現能源之間的轉化利用，通過合理科學的能源利用模式實現了酒店建筑的節能和環保運行。為此，本文對酒店建筑的地源熱泵系統發展歷程敬意探究，在此基礎上分析酒店建筑地源熱泵空調系統的運行方式施工過程中的注意事項，最后對以確保其節能運行的運維工作進行了研究和分析。

關鍵詞：地源熱泵空調酒店建筑;系統運行

引言

在我國酒店建筑行業的發展過程中，產生的建筑內部能耗逐年增大的原因主要是來自于公共建筑內部的空調系統，照明電器等方面，研究資料表明，在實際的酒店運營過程中，空調系統的能耗和生活熱水系統的能耗占酒店建筑能耗中的很大比重，為此，在酒店建筑設計的過程中加強空調系統節能性的研究和對降低設備的功耗進行更有針對性的運維工作和設計工作能夠使得酒店這樣的公共建筑形成更為環保的空調系統。

一、酒店建筑空調系統概述

在我國酒店建筑的發展過程中，溫度的調節絕大部分依賴于空調系統，在空調系統的工作過程中，在提供穩定溫度控制的前提之下最大程度的降低空調系統的能耗對酒店經濟效益的提升以及酒店運營環保節能水平的改善具有至關重要的作用，在對空調系統進行節能性能的優化和改進的過程中，通過深入探究酒店建筑空調系統的運行機理，對系統的水流循環和溫度控制機制進行調節，并且更為科學合理的設計酒店建筑中空調系統的循環體系，盡可能在節約能源的同時有效控制酒店溫度，與相關類似工程相聯系優化酒店建筑中的空調系統地源熱泵工作模式相結合對酒店的地源熱泵系統進行優化，進而實現降低系統運維成本的目的，這將是酒店空調系統建設的主要研究和發展方向[1]。

二、酒店建筑地源熱泵空調系統發展現狀

從地源熱泵空調系統的運行理論出發對酒店建筑地源熱泵系統的設計過程中，可以得出其核心的設計理念是盡可能平衡空調系統的冷熱負荷、保證建筑內部的土壤釋放的熱量與空調系統能夠控制吸收的熱量大小接近，兩者越接近，地源熱泵空調系統的工作能耗越接近于理想能耗。而空調系統的供熱或者供冷方式決定了系統的冷熱負荷能否實現有效的平衡，在地源熱泵空調系統的工作過程中，如果系統的供冷或者供熱方式破壞了所在區域的土壤釋放熱量的溫度場，那么就會使得酒店建筑中的空調系統能耗增大，例如在夏季酒店空調系統進行低溫控制時，由于空調系統向土壤中釋放了大量熱量，甚至大于在其他時間從土壤中吸收的熱量，這就會導致酒店建筑的地下土壤溫度場被破壞，土壤熱量的不平衡使得空調系統的控溫過程更為困難，冷熱負荷不均的問題使得酒店建筑中的地源熱泵空調系統能耗提升，能量利用率下降。

三、地源熱泵空調系統節能設計的重要性

在實際地源熱泵空調系統的運行過程中，空調系統通過將傳統的水環熱泵系統進行改進，自二十世紀八十年代誕生以來已經取得了良好的節能效果，系統運行時對傳統的水環熱泵能量利用方式進行了改進，通過有效利用地熱，在實際的工作過程中代替需要燃料燃燒產生循環熱水保障環路水溫實現的水管熱泵運行模式，降低了酒店設計散熱裝置的成本和供熱系統的能耗，酒店建筑的地源熱泵空調系統運行的成本顯著低于傳統的空調系統運行成本[2]。通過設計地源熱泵系統能夠對酒店的溫度按季節溫度的需要進行相關的調節，其控溫機制如下圖所示：

四、地源熱泵空調系統施工過程中的相關注意事項

4.1前期勘察工作

如果確定了地源熱泵系統的運行模式為地下水水源模式，那么就需要對酒店建筑的地下水水文環境進行前期的勘察，確保其地下水環境能夠有效實現空調系統的熱量交換功能，如果區域的地下水環境不能滿足酒店地源熱泵空調系統的熱量循環需求，則需要進一步對酒店區域的地質條件進行深入分析，進而判斷其安裝地源熱泵系統的合理性，對系統建設施工區域的地質水文勘察環境需要具有良好的精確性和客觀性，才能夠在空調系統的實際設計和施工過程中盡可能全面地考慮到相關的問題，在具體的地質勘察中需要對酒店建筑地下土壤在施工過程中能否進行鈷洞、挖掘予以核實，同時對相關的規章制度和條例進行收集和信息的采集[3]，為后期的空調系統設計和運行提供數據和信息基礎，此外，還需要對酒店建筑周圍的環境進行考察，分析其具體的施工條件和施工環境，得出可能存在的施工制約因素。在此過程中還可以適當查閱相關地區的水文資料和地質研究報告，以加大前期調研的進展速度。

4.2 施工過程分析

在實際的空調系統設計施工過程中，首先需要對勘測井進行取樣和測試，施工團隊聘請的地質專家在這個過程中應該參與或監督所有的取樣工作，精確并且客觀的對不同測試井中的運行數據進行分析，這一過程不僅包括在不同情況下的井深，還包括對于測試井中的地質特征進行分析，對于勘測井的土石樣品在實際的勘察過程中需要予以妥善的管理和保存，并且做好標記，為后期分析提供便利，數據的記錄不僅僅局限于對地下水深度數據的測量，還應該具體到巖石的組成，水平面高度等地質信息。與此同時，勘測井應通過排氣、噴射或沖擊等方式不斷改進，直到它們能產生清潔、沒有沉淀物的水。為了能夠使得測試井具有更好的再生能力，對于每一口測試井都應進行不少于24h的抽水測試，井邊的檢測儀用來收集蓄水層的其他信息，并對這些井可能帶來的對蓄水層的干擾進行評估。除此之外，在抽水測試的過程中需要對地下水溫度的數據進行測量，收集相關的水樣進而對其水質進行專業分析，評估現有水的質量并確定其在地下水系統中使用的適宜性。在水樣分析的過程中，需要包括對于地下水中各種雜質微生物以及大腸桿菌等級的檢測，此外還需對會帶來負面影響的細菌進行鑒定（包括鐵銹，溶解礦石，pH值，硬度和其他有機成分）。最后結合酒店建筑地源熱泵空調系統的實際運行狀況對當地和周圍環境以及工業發展狀況所做的調查決定是否需要增加其他的化學分析。

在地源熱泵空調系統的熱泵機組安裝過程中，在機組和管線之間的連接水管以及熱泵供回風口與風道之間的連接應該結合施工區域的施工地質條件選擇更為合適的管材，在絕大部分工程中普遍選擇使用方便靈活的軟管;并且分區內所有熱泵的冷凝水收集和排放系統的安裝要符合當地相關部門的要求，需要能有效收集冷凝水并有一定的坡度以考慮系統清洗。在熱泵系統的安裝和設計過程中需要充分重視系統帶來的噪聲問題，在關鍵位置需要安裝壓縮機護罩和管道消聲器以降低熱泵噪聲。最后，在完成系統清污、沖洗、雜物清除、填充和充注防凍劑之前，閉式環路流體應通過旁通管繞過熱泵機組。

在施工環節比較重要的部分是對于酒店地源熱泵空調系統中央泵站的安裝，需要注意的是在水泵安裝時，應在泵的吸入端裝偏心漸縮變徑管，在壓出端裝同心漸擴變徑管。在使用彎頭的地方應使用大半徑型的彎頭并垂直安裝。吸入和排出管道應有足夠的支撐，以不致再往泵的殼體上施加負載。對于每一臺泵在運到工地之前都應做測試，以保證在達到設計揚程時的流量也滿足設計值。應提供該項測試的文字報告。此外，在減壓閥和系統與頂端空氣分離器的連接處之間補水管線上設置膨脹水箱，與此同時，還應在泵的吸入端進一步安裝空氣分離裝置，其頂部連接到補水管線上且裝有一個手動排氣閥[4]，底部有帶過濾器的排污閥。在這一過程中建筑物的水環路應在該側連接。對于酒店建筑規模較大的地源熱泵空調系統，應增加壓力安全閥以防止超壓。在中央泵站安裝的過程中也同樣需要考慮隔震裝置的設計，并且在管道之間的連接最好選擇型號匹配的伸縮接頭進行實現。另外，在水泵附近的所有管道都應用彈簧吊鉤支撐。完成中央泵站的施工安裝以后，在系統開始運轉時，應由水泵制造商或其指定代理商協助進行啟動運行，應檢查泵是否正常運轉。

4.3 酒店建筑地源熱泵空調系統運行節能運維工作

在完成酒店建筑地源熱泵空調系統的施工和安裝之后需要對管道系統進行清掃、沖洗、試驗、氣體清洗和化學清洗，徹底清洗系統并完全排空空氣。在這一階段要注意地源系統的管道應與建筑物和機房內的管道隔離開。在實際的操作過程中，首先需要向管道充水，在實際進行的過程中應旁通熱泵熱交換器和其他擬接到環路上的設備。接著使水持續流過系統，直至碎石、泥土等從管道中被清除。對于大管徑的管道有針對性的分開沖洗，以保證有足夠高的速度沖走碎石。在此之后把熱泵和其他調節設備連接到環路上并再一次向系統充清水，在充水的過程中需要考慮建筑水壓必須足以克服在充水管線和系統最高點之間的靜水壓頭。當充水至水從放氣孔流出時，接通向建筑物的供水并關閉手動放氣孔。接著用建筑內充水管線的水再次沖洗系統并打開最低點的排水。應順序打開和關閉管道和立管的關閉閥，以保證主要的平行管道單獨沖洗，最后充滿整個系統。對該過程進行重復進而能夠實現管道的清洗。此外，對于管道材質為金屬的情況，還可以嘗試采用化學清洗的方式，PVC材料的管道不需要考慮這方面的處理內容。

在空調的運維過程中，如果系統有地熱交換器或地表水熱交換器，應早一點將防凍劑加進熱交換器并與室內系統隔離。具體的操作是打開關閉閥門，則地下/地表水熱交換器和室內水環路是一條連續的流道。運行系統泵使流體在整個系統完全混合，在操作中要確認防凍保護符合設計要求以及化學防腐劑的特性和濃度符合設計要求。

運維工作還包括對地源熱泵空調系統的流量進行測試，這與空調系統的節能性能具有十分密切的關聯，主要涉及的工作有通過系統中全部平行管線的流量應相互平衡并符合設計要求，之后嘗試用一臺循環泵使地源熱泵系統運行，讓系統的全部流量流過中央泵站中的水泵，測量流過節流孔板的壓差等多種不同的空調系統運行情況。在數據記錄的過程中用流過每一臺熱泵或設備的壓降讀數來平衡流過每一管線上的每臺熱泵或并聯設備的流量，并與制造商的數據作對比，之后用在每臺熱泵回水管上的平衡閥或球閥調節壓降至要求值，最終完成空調系統的流量平衡報告。

五、結束語

綜上所述，通過對酒店這樣的公共建筑中的地源熱泵空調系統進行改進的運行模式，基于平衡酒店冷熱負荷的設計理念，將酒店內部的地源熱泵空調系統與酒店內的供熱系統，冷卻系統，生活熱水制備系統相結合，合理控制和利用空調系統吸收或者釋放的熱量，進而達到節約能源的環保型公共建筑空調系統運行的目的。

參考文獻

[1]張寧寧，由世俊.天津天誠麗筠酒店合同能源管理節能改造[J].暖通空調，2019，49（01）：73-76.

[2]高喜玲.某商務酒店空調系統運行能耗及節能分析[J].科技視界，2018（20）：50-52.

[3]楊明遠. 中央空調系統設計與控制方法研究[D].沈陽建筑大學，2017.

[4]郭翠云.淺談現代酒店物業管理中央空調系統的節能措施[J].現代物業，2007（04）：80-81.