暖通空調設計地源熱泵的應用探討

李志方

摘 要：暖通空調是集采暖、通風和空調調節三功能為一體的空調調節器。隨著社會經濟水平的增長，人們的生活質量也不斷提高，為尋求良好的居住環境，暖空空調的需求量也逐漸增大，與此同時也使地球資源的消耗速度不斷加快。本文從地源熱泵的工作原理進行分析，探討在暖通空調設計中，如何合理運用地源熱泵。

關鍵詞：暖通空調；設計；地源熱泵；應用；探討

伴隨著社會的發展，人們的生活水平又上升到了一個新的高度，在這樣一種趨勢下，人們對各方面的要求也不斷提高，其中對生活環境方面的要求最高[1]。因此，大多數人為營舒適的居住環境，都安裝了各種各樣的電器和暖通空調，由此造成了大量的能源浪費的問題也受到社會廣泛的關注[2]。所以，為節省能源的消耗，人們一直在不斷地探索新的暖通空調技術，而本文所提到了地源熱泵技術就是這樣一種新型的技術，在節能降耗方面有著重要的作用。

1 地源熱泵的含義

地源熱泵是利用地下水、江河湖水、海水、廢水、地下水等各類水資源及土壤作為地源熱泵的冷、熱源，然后向這些冷、熱源輸入少量的高品位能源，以實現有低品位熱能向高品位熱能轉移的一種可再生能源技術。因此利用地源熱泵技術，可以有效的節約能源，保護環境，又能夠輸送熱量。

2 地源熱泵的工作原理

地源熱泵是一種以大地或水為冷熱源對建筑物進行冬暖夏涼的空調技術，利用水與地能進行冷熱交換來作為地源熱泵的冷熱源，冬季把地能中的熱量“取”出來，供給室內采暖，此時地能為“熱源”；夏季把室內熱量取出來，釋放到地下水、土壤或地表水中，此時地能為“冷源”。通過對這些冷熱源的收放，來達到制熱/冷的目的，簡單來說就是地源熱泵只是在大地和室內之間“轉移”能量，通過極小的電力來維持室內所需要的溫度。因此，通過這樣一種原理，能夠在節能降耗的情況下，依舊保證居民室內的理想溫度。

3 地源熱泵在暖通空調設計上的運用

3.1 合理正確的選擇地源熱泵系統類型

地緣熱泵的系統類型大致分為4種，每一種類型的系統在應用上都各有不同，所以，在暖通空調的設計過程中，首先要考慮暖通空調是運用到什么建筑物上，然后再根據地源熱泵的系統類型進行選擇，這樣才能夠充分發揮地源熱泵的作用。（1）水平式地源熱泵。水平式地源熱泵是一種閉合換熱系統，適用于制冷供暖面積較小的建筑物，如小別墅、小型單體樓或獨棟等。（2）垂直式地源熱泵。適用于面積較大的建筑物，如寫字樓、別墅、大商場等。（3）地表水式地源熱泵。適用于中小型建筑物，尤其是靠近有水的地方的建筑物。（4）地下水式地源熱泵。適用于大面積建筑物，如大型單體建筑物、小型建筑群落等。不同的系統類型的地源熱泵都有其不同的特點，所以，在暖通空調的設計上，要根據各個類型的地源熱泵的特點來進行設計，這樣才能夠起到節能降耗的作用，才能夠節省國家資源，給用戶提供舒適的環境。

3.2 合理正確的選擇地源熱泵機組

目前，隨著地源熱泵技術的發展，市場上流行著各式各樣的機組類型，每一種機組類型的地源熱泵都有不同的功效，所以，在選擇機組的過程中，要根據工程的地源熱泵的類型來選擇相應的機組。例如，在工程中，如果需要的是開放式地源熱泵的空調設計方法，但是采購了水環熱泵系統的機組，那么在夏天的時候這個空調就不能正常使用了。

3.3 性能參數與能效比的選擇

在暖通空調設計當中有效的應用地源熱泵，對機組的能效比和性能系數都有相當嚴格的要求，同時，在市場上，每個廠家生產的機組的性能參數和機組能效比都不一樣，所以，設計者在選擇時要特別注意。例如美國某個廠家生產的機組，其制熱的性能系數一般在5.3～8.3之間，但在制冷時，其能效就不一樣了，大的有36t，而小的只有0.9t，相差很大。同時不同廠家都有不同的測定條件，所測出的值也會有偏差，包括在工程進行中，工程情況的不同對測出的值的要求也會造成一定的影響。

3.4 加強控制系統的管理

控制系統分別為熱泵機組的自動控制系統、水池的控制系統和井群控制系統，控制系統中各個組成部分都有其不同的作用。例如，熱泵機組的自動控制系統的作用主要是通過自動化裝置對暖通空調進行制冷制熱的有效控制，減少人為的工作量；而水池的控制系統的作用是根據水位的高低來判斷是否開啟深井蓋；而井群控制系統的作用是對整個系統進行分組管理，保證各個部分都能夠各司其職，促進控制系統發揮其作用。

3.5 回灌井、抽水井的選擇

抽水井和回灌井的選擇是保證暖通空調設計的正常運行的關鍵，所以在選擇過程中，既要能夠保證地源熱泵的正確應用，又要保證能夠減少資源的消耗。目前，暖通空調設計的相關規定是：抽水井和回灌井的井深必須平均達一百米，自由升降度為七米，抽水量在93m3/小時，靜止水位平均在地下大約32m左右，回灌水量在48m3/小時，動水位平均在地下大約38m左右。

4 結語

綜上所述，目前，地源熱泵在暖通空調設計中的運用已逐漸頻繁，其污染小、壽命長、節省空間、節省資源等優點是地源熱泵技術發展的重大優勢[3]。同時地源熱泵的維護也較為簡單，維護費用也較低，在保護環境和經濟效益上有顯著的效果，因此，將地源熱泵運用到暖通空調的設計中，不僅能夠有效地減少能源開發和浪費，也可以給人類提高理想的生活環境。

參考文獻

[1]李新國，胡璟，趙軍.地源熱泵—供暖空調節能環保技術[J].節能與環保，2016，5（8）：78-79.

[2]張艷秀.地源熱泵技術在暖通空調節能中的運用分析[J].城市建設理論研究：電子版，2015，4（16）：105-106.

[3]程偉.芻議地源熱泵在暖通空調設計中的應用[J].工程技術：全文版，2014，8（17）：71-72.

（作者單位：廣東美的暖通設備有限公司）