淺析地源熱泵在暖通空調設計中的應用

葉偉權

摘 要 地源熱泵在暖通空調設計中被廣泛應用，應用效果顯著，已經得到了社會各界的關注。本文將圍繞地源熱泵在暖通空調設計中的應用優勢進行闡述，詳細的分析具體的應用方式，堅持實事求是的基本原則，旨在為日后研究工作的順利進行奠定基礎。

關鍵詞 地源熱泵;暖通空調;大地耦合熱泵

地源熱泵具有一定的能效性以及清潔性，將其應用在暖通空調設計的過程中將有效地降低系統的能耗，體現了節能環保的基本原則，在暖通空調設計的過程中將大地耦合熱泵、地下水源熱泵以及地表水熱泵結合在一起，以實現節能減排為發展目標，使之適應當前暖通空調設計的實際需要。

1 地源熱泵在暖通空調設計應用優勢

第一，有助于體現節能環保的發展理念，地源熱泵具有一定的清潔性，在對地源熱泵所需要的熱量進行分析時，可以發現主要來源于大地，減少了燃料的燃燒，可以有效地降低對周邊環境造成的影響。將其應用在暖通空調的設計過程中，省去了冷卻塔裝置設備的使用，所排放的熱能對周圍環境的影響較小。

第二，有助于提升暖通空調的能效性，將地源熱泵技術應用其中，一定程度上有助于提升能源的利用率，針對在冬季供暖的過程中可以將室內溫度控制在最佳的范圍內，此時的熱泵處于循環運行的狀態，蒸發溫度較快，在提升了地源熱泵系統循環利用效率的同時也提高了暖通空調系統的效能。

第三，有助于保證暖通空調系統的穩定性，對地源熱泵在暖通空調設計中的應用進行分析的過程中可以發現，該系統在運行的環節中不易受到外界因素的干擾，熱源的溫度較為穩定，其中制冷與制熱系統參數能夠維持在最佳區間，以此保證暖通空調系統的平穩運行。

第四，有助于保證暖通空調的可靠性，隨著現代化科學信息技術的不斷發展，地源熱泵系統不斷更新，可以實時遠程操控，將其應用在暖通空調系統中可以減少系統的運行成本，在不同的工況下仍然保持正常運行的狀態[1]。

2 地源熱泵在暖通空調設計中的應用方式

2.1 大地耦合熱泵的應用

大地耦合熱泵在暖通空調設計中的應用效果較為顯著，在實際運行的過程中，主要借助地表淺層土壤的作用，并將其作為主要的熱源，將耦合式地熱交換器應用其中，在放置預設的地溝時要將其調整為水平的狀態，在此環節中，要與室內水環保護進行連接。大地耦合熱泵的應用對地表空氣溫度可以產生衰減，可以有效地獲取熱源。借助地表淺層土壤省去了冷卻塔以及鍋爐的安裝環節，減輕對外界環境的污染。與太陽能集熱裝置進行有效的連接，供熱和制冷效果較好。在暖通空調設計的過程中，需要做好前期的準備工作，要確認土壤換熱系統的類型，如今較為常見的類型為垂直型埋管模式。關注地下換熱器運行的實際情況，根據暖通空調設計方案的具體要求做好管材的選擇，要盡量選擇具備腐蝕性能的材質，并對材質的強度進行控制，以此降低暖通空調的設計成本。例如：某地區將太陽能-地源熱泵耦合系統應用在暖通空調設計的過程中，借助太陽能補熱的方式維護暖通空調的平穩運行，在夏季時將太陽能集熱系統與地源熱泵冷凝器相結合，此時二者將實現出水混合，向地下排放熱量，對回水溫度進行有效的控制;在冬季時太陽能集熱器將向地下補熱，并處于單獨運行的狀態。

2.2 地下水熱泵的應用

地下水熱泵也是暖通空調設計應用的一種形式，在暖通空調設計的過程中，主要實現了地下水與熱泵機組的有效連接。其中地下水熱泵系統的優勢較為顯著，水溫較為穩定，可以保證暖通空調實現熱量交換的穩定性。地下水熱泵安裝簡便，對相關技術人員的專業化水平要求較低，降低了后期的維修成本。但是在實際應用的過程中，要時刻關注抽取地下水的狀態，并安排專業技術人員進行回灌工作。由于土壤內部井水傳輸管道較為復雜，維護不及時將會對傳輸管道的性能造成影響，為此要結合暖通空調系統運行的實際情況合理應用該系統。例如：地下水熱泵在實際使用的過程中會出現回灌阻塞的問題，主要是由于懸浮物堵塞，微生物的生長，由于地下水存在腐蝕性雜質，且酸堿度不平衡，微生物的滋養等一些問題容易造成水泵井管腐蝕以及生銹現象，針對該現象，需要采取最佳的回灌方式，在真空回灌的過程中，不會對濾水層造成影響，該回灌方式主要在地下含水層滲透性較好的老井發揮優勢;在應用重力回灌方式時，則主要在低水位和滲透性較好的含水層中發揮優勢;在應用壓力回灌的過程中，主要在高水位和低滲透的含水層中發揮優勢，該回灌方式優勢較為顯著，有助于維持穩定的回灌速率，可以有效避免外界空氣侵入[2]。

2.3 地表水熱泵的應用

在暖通空調系統設計過程中通常會應用到地表熱泵，可以在實際設計的過程中參考地下水熱泵系統的設計方式，在對地表熱泵組成方式進行分析，主要是塑料管道，并潛在水面以下，呈現出一定的復雜性的特點，地表水源熱泵可以實現地下水熱的交換，省去了土壤熱交換系統的設置，將其應用在暖通空調設計的過程中，要保證建筑物與管道之間處于相互連接的狀態，以此為地表水熱泵的穩定運行提供保障。地表水熱泵在類型上按照水源熱泵機組與地表水的連接方式可以將其分為閉式地表水、開式地表水換熱系統等，閉式地表水換熱系統在實際運行的環節中，主要將封閉的換熱器盤管按照一定的順序準確的放入到地表水體中，該系統的優勢較為顯著，由于熱泵機組熱換器內部的循環介質為干凈的防凍液，因此機組不會存在結垢的現象，但是當水質相對渾濁時將會出現結垢的問題，對傳熱效果造成影響。開式地表水換熱系統可以降低對環境的局部影響，換熱量較大，如果此時水源的溫度較低，夏季則可以直接利用水源底部的低溫水來預冷新風或者空調房間的回風，一定程度上可以降低空調系統的能耗，節約能源，保證暖通空調系統處于正常運行的狀態。

3 結束語

地源熱泵在暖通空調設計中的應用方式具有多樣性，此時需要充分結合暖通空調系統運行的實際情況，將影響暖通空調設計的各項因素進行結合，要求相關的設計人員注重提升自身的專業化水平，盡量降低對環境造成的污染，以此保證暖通空調系統的健康運行。

參考文獻

[1] 李玲.簡述暖通空調設計中地源熱泵的應用[J].中國住宅設施，2019（11）：48-49+59.

[2] 柳琦.簡析地源熱泵在暖通空調設計中的應用[J].中國住宅設施，2019（06）：50-51.