分析地源熱泵在暖通空調設計中的運用

徐峰

（上海江南建筑設計院（集團）有限公司，上海 201808）

地源熱泵技術是主要家庭供暖和城市供暖三位一體的復合技術，在我們如何解決相應的空調設備設計問題的過程中，對居民生活和城市建筑物的供暖需求的改善的過程中應該給予一定的幫助。在如今熱源供應主要是以對自然資源的消耗作為相應的基本前提，在相應的設備技術上我們應該要實現相應的能源高效轉化的過程，確保在能源轉變的過程中盡量減少對環境的污染，以便于實現更加優效的節能化設計，在空調設備的節能問題上有突出的表現，促使新能源的開發與地源熱泵技術能夠取得深入的結合。在我國未來的節能問題的發展上取得突出的成就和遠大的發展前景。

1 地源熱泵概述

時代的進步使我國在很多的技術領域都取得了突出成就。在我國建筑物供暖和居民對熱力供應的需求日益提高的基礎上，我國在相應的發展領域有著相應的提高和進步，在暖通空調的和設計的過程中我們應該追求更加良好的發展態勢，在以技術支撐的前提下，我們通過發展相應的核心技術，對熱力供應方面不斷有新的突破，在地上水和地下水的地源熱泵技術及地埋管地源熱泵技術兩個類別中，我們主要是通過水作為載體，不斷地向周圍的水域供應熱源，以及相應的熱力，但是在環境的約束下，我們采用的這種技術很容易受到環境的限制而產生性質變化。然后，在泵力技術的運用過程中，核心機制有著核心的熱能轉化，在適用于相應的過程中，我們對冷熱能的轉化問題的應用程度上，取得相應的技術發展。使整體在吻合現代化建筑的過程中，不斷實現城市集中化的驅使，并達到覆蓋面積輻射范圍的要求和標準。

2 工程項目概述

本項目位于上海嘉定北工業園區，采用地源熱泵系統的建筑為一棟4 層的實驗室大樓，建筑面積為8000m2左右。由于場地面積有限，設計地源熱泵的換熱器采用垂直埋管形式，埋于建筑物底下。泵機在運作的過程中時候總消耗的總能不值域過高過低，保持經濟的能源運作，在高效率時段運作過程中對阻力的熱量盈余的反向補充作用也是最大的，能夠最大限度地將熱量進行有效的循環。設備的選型考慮將在下文中闡述。

3 地源熱泵技術的工作原理

地源熱泵技術（見圖1）在交換原理的過程中我們應該通過硬性要求達到對其需求的目的性，在不同環境中，性能的波動性的表現也因而不同，所以在相應的熱力能源泵機在作業轉化的過程中我們要實現相應的暖通空調與土壤土質的性質相和諧和和持續性的穩定的作業和流動過程，以保證作業的整體高效穩定的運行，在不同環境下達到相應冷熱隨著需求能夠自由切換的目的，這對于建筑的需求也是有著實時的需求和建設性調整的過程。

圖1 地源熱泵

在冬季，溫度持續下降低溫的過程中，我們應將管道地源熱泵機的運作轉移到地上，以釋放在機器中儲存的熱能，達到對建筑物升溫保護的作用。在夏季高溫的情況下，我們通過將系統轉到地下冷庫保存，將熱力通過相應的土壤為系動力紐帶達到能量傳輸的目的，在能源相互轉化的過程實現熱量的供暖，在建筑物持續供暖的狀態下，能量的轉化規律總是由高勢能向低勢能轉變的過程，由于勢能的變化過程中，作為自然界能源守恒的定律之一，我們在將熱力相互傳遞的過程中我們要將媒介的運用更加以靈活的形式進行有效運用。

4 在暖通空調設計中的應用

在能源的利用上我們應該采用更加新型的能源。我國在新能源的領域中不斷取得了突出的成就，在地熱運用和清潔能源的運用上有了實質上的展開和運用，在我國城市現代化的建設中對能源轉化系統的建設以及在空調制冷涉及的冷熱轉化方面的進度上整體進行的能量綜合調控措施是系統的，因此在基于地核釋放的巨大的能量，以焦耳單位進行計算，幾乎等同于每年太陽的敷設總量的一半。因此我們應積極運用這種巨大的能量。

4.1 大地耦合熱泵

在實際應用中，一方面，應該對地下土壤換熱系統的類型進行選擇。在當前技術條件下，從埋管模式分析，可以分為垂直型和水平型，需要設計人員根據建筑的實際情況進行合理選擇，一般情況下多采用垂直型埋管模式；另一方面，應該地下換熱器管材進行選擇。由于管材需要埋設在地下，從地源熱泵系統運行的可靠性和穩定性出發，應該確保管材具備良好的耐腐蝕性和化學穩定性。

4.2 地下水熱泵

其優勢在于，占地面積小，效果顯著，而且如果設計合理，幾乎不需要進行維護，不會產生維護費用，同時技術相對成熟，施工簡單，如圖2 所示。在抽取地下水之后，需要及時進行回灌工作，避免對區域生態環境和地理環境造成負面影響；另外，在土壤內埋設大量的井水傳輸管道，可能會引發局部性的管道腐蝕問題。因此，地下水熱泵的形式在當前技術條件下，一般都是作為暖通空調的輔助項目，并不常用。

4.3 地埋管地源熱泵暖通空調系統埋管形式的選擇

在方式和手段的選擇上我們要盡量選擇在宏觀整體上都能夠對其有綜合調控的方案和措施，在結合相應實際項目的工況情況時候，對其中熱力地源熱泵系統的結構式分布以及在施工區域內的調查和調控都可以對其進行整體效能的有效轉化機制，在整體系統的構成過程中我們x/y 兩個軸向的能量水平分布在熱性能或許存在不均式的分布，但是受制于地質構造的影響我們對于整體影響程度的影響過程應有探討后再進行實際的應用。因此地源熱泵暖通空調系統才是研究的重點。

4.4 地源熱泵應用中需要注意的問題

圖2 地下水熱泵空調系統裝置

按照區域發展的實際情況進行系統分析，由于這一系統本身就具備較大的優勢作用，在使用環節中環境發展也會受到一定影響。如果夏季系統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。所以，在地源熱泵系統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成本增加，但是可以在實際工作中發揮更穩定的優勢作用，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。

5 結語

通過上述分析，我們可以知道在當今的時代，能源的利用是現當今時代的主要核心，如果城市失去了能源，將會是機器癱瘓，大型以及相關民用，企業用的設備或者機制都會停滯，因此所有的運作機制都會停止，使得經濟、政治等都會崩塌，能源機制的利用是21 世紀最為核心的技術領域的建設，我們要推進有效的供熱和空調制冷技術實現低耗能，或者循環能量的運作機制，無論是從國家的角度還是個人的角度都想很好地提高熱泵技術在使用領域的實用價值。