淺析深淺層地熱能結合空調系統的應用

劉鵬

[摘要]地熱能和其他能源相比具有很大的優勢。首先，這種資源屬于可再生資源，同時其具有較高的利用率，因此，這些能源可以直接為建筑內部進行供暖，還能夠通過一定的技術處理實現對熱水資源的梯級利用，體現出很高的生態效益和經濟效益。本文以某度假村工程為例，對該建筑中空調系統的設計方案進行了介紹。

[關鍵詞]深淺層；地熱能；空調系統；應用

地熱能是我國重要的清潔型能源，將其應用在建筑空調系統中，可以提高建筑空調系統施工的環保性，也可以緩解我國資源緊缺的現狀，其對環境的污染也比較輕。通常情況下，地熱能分為兩種：一種是深層地熱能；另外一種是淺層的地熱能。

1工程概況

最近幾年，我國開發出了很多的新能源，如太陽能、風能、水能、核能、地熱能等。地熱能在建筑當中的使用越來越多，這種新型能源的應用能夠很好的改善我國當前能源緊張的情況，同時還能夠為保護環境貢獻力量。某溫泉度假村處在一個地熱能非常豐富的地區，能夠為人們休閑度假提供非常好的服務，因此深受廣大游客的喜愛。本文將結合這一度假村的運行情況對深淺層地熱能結合空調系統的應用進行簡要的討論和闡述。

2系統設計

本文當中所提到的工程項目建設地點蘊藏著非常豐富的地熱能源，同時，地下水的資源總量也非常的豐富，在該度假村能夠實現用地下熱水資源進行溫泉洗浴、地熱水供暖等功能。在工程中，地熱抽水井設計出水量為180平㎡/h，出水溫度為53℃，冷水井設計單井出水量為1×102 ㎡/h。下面筆者對深淺層地熱能結合空調系統的設計進行簡單的介紹。

2.1冬季系統運行方案

冬季維持生活的用水和溫泉運行當中需要使用的飲用水是采取特殊的方式制取的，能夠提供非常多的總熱量。為建筑提供熱量的工作主要是由水源熱泵機完成的。在冬季，人們對空調的需求也比較大，在設計空調系統時，可以結合深淺層地熱能，利用地熱水，不但可以提供生活用水，也可以提供溫泉循環用水。在本工程的案例中，對熱源的攝取采用的是地熱二級井三級板式換熱器進行二次側取，三臺水源熱泵機放出的總熱量以供在420千瓦左右，同時還要將10眼冷水井調試好，在需要時起到備用的作用。

2.2夏季系統運行方案

建筑冷負荷的提供一般要由4臺水源熱泵機組來完成，整個系統的冷源要由10眼冷水井來提供，由于夏季的熱需求量相對較小。在夏季，提供生活用水與溫泉循環水只要一臺熱泵機組裝置就可以完成，通過熱回收效用可以為用戶提供其所需要的熱水，如果在溫泉度假村中，對熱水的需求量有所增加，則可能利用地熱井一級換熱器提供。

2.3春秋季系統運行方案

春秋季節的空調在完成制冷工作時主要依靠10眼冷水井來完成，但是在整個過程當中，還要有板式供熱器在供水的后期予以高度配合，從而在季節交替的時期能夠滿足其對冷氣的需要。而對于春秋季節的熱水供應來說通常都是由地熱井的一級板式換熱器來完成熱量的供給。經過測試，該系統回水的溫度為16～19℃，可以滿足季節交替時，人們對水溫的要求。

春秋季節，當天氣逐漸變涼后，利用深淺層地熱能，可以節省空調運行的成本，還可以節省能源，不但具有經濟節省的作用，還具有較高的環保意義。所以，深淺層地熱能結合空調系統的設計，可以充分提高對工程所處環境能源的利用率，還可以做到在空調系統設計中，用地熱能這種可再生資源代替不可再生資源的耗用。

3淺層地質體地溫場均衡

3.1夏季制冷

到了夏季，由于室內溫度比較高，人們對空調系統制冷效果也有著較高的要求。空調系統的制冷負荷一般是由冷水井承擔的，而生活用水以及溫泉循環水則是由熱水回收提供的。由于夏季制冷的天數比較長，而且空調系統一般是24h運轉的，所以，在設置全負荷系數時，可取值0.5，空調能效比定為5.0，要對整個熱泵機組的供熱能力進行仔細的實驗和監測，通常在性能比較好的前提下使用一臺水源熱泵機組來為生活和溫泉提供熱水，所以空調系統向土層當中排放的熱量大約減少了50%，所以在夏季的利用效率也更高。

3.2冬季制熱

冬季制熱，熱源主要來自地熱井，冷水井作為備用。冬季采暖天數120d，空調24h運行，冷水井承擔熱負荷系數為0.1，全負荷使用系數取0.7，空調性能系數（COP）取4.0，則冬季空調系統從淺層巖土體提取的熱量為0.21x10kJ。

3.3過渡季制冷

過渡季建筑冷負荷全部由冷水井承擔，過渡季制冷天數60d，空調每天運行8h，此季節建筑總冷負荷為總冷負荷的40%，全負荷使用系數取0.3，則過渡季空調系統向淺層巖土體的排熱量為0.08×10kJ。

3.4全年總體換熱量

經過1個采暖季、1個制冷季和過渡季，水源熱泵系統向土壤的排熱量為：

（1.09+0.08-0.2）x10=0.96x10kJ

4設備選型

根據一年四季系統運行方式，本系統選擇4臺水源熱泵機組，其中1臺機組帶有熱回收功能，板式換熱器設有一級、二級、三級和冷水井板式換熱器，設備選型見表1和表2。

5結語

綜上所述，選用深淺層地熱能結合空調系統的應用來保證其正常運行，也能夠達到提高熱能使用效率的效果，在很多建筑當中采用這種方式進行熱量的供應能夠很好的保證節約能源的目的，同時還能夠非常好的起到保護環境的作用。