地下水源熱泵系統(tǒng)在住宅小區(qū)生活熱水中的應(yīng)用

劉清泉

[摘要]地下水源熱泵技術(shù)與傳統(tǒng)的技術(shù)系統(tǒng)相比具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，它將節(jié)能與環(huán)保統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)了能源利用率和環(huán)境質(zhì)量的雙重提高，是一種新型的可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)。本文以某市某住宅小區(qū)A區(qū)的供熱項(xiàng)目的設(shè)計(jì)為例，來分析地下水源熱泵系統(tǒng)在住宅小區(qū)生活熱水中的應(yīng)用，并介紹一種新型的地源熱泵復(fù)合系統(tǒng)，其主要由地埋管換熱器與輔助冷熱源構(gòu)成，冬夏兩季各不相同。系統(tǒng)中的生活熱水由專門的熱泵提供。這種方案設(shè)計(jì)不僅發(fā)揮了地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，還降低投資，增強(qiáng)可行性扣可靠性。

[關(guān)鍵詞]地源熱泵；系統(tǒng)分析；實(shí)際應(yīng)用

文章編號(hào)：2095 - 4085（2018） 08 - 0042 - 02

1 現(xiàn)狀

在經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展下，人們對(duì)于生活的質(zhì)量提出了越來越高的要求，在生活方面，對(duì)于住宅中的采暖、生活熱水的需求量越來越高。但傳統(tǒng)的供熱方式對(duì)環(huán)境和能源造成了極大的破壞和浪費(fèi)。這就使得人們想要尋找一種環(huán)保節(jié)能的供熱方式。而作為一種環(huán)保節(jié)能的供熱方式，地源熱泵被業(yè)界所看好。地源熱泵具有節(jié)能、環(huán)保等多種優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于傳統(tǒng)的供熱方式無(wú)疑是一種超越，具有很好的市場(chǎng)前景。

當(dāng)然，這項(xiàng)技術(shù)同樣存在著缺憾，比如：投資比較高，一般適合相對(duì)來說面積較小的住宅，如果應(yīng)用于大型住宅或建筑工程就會(huì)比較困難；這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于相關(guān)設(shè)備的材質(zhì)以及結(jié)構(gòu)的要求比較高。

面對(duì)以上問題，通常的解決辦法就是地源熱泵復(fù)合系統(tǒng)。如果某些土地緊張，但又期待環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品的項(xiàng)目，就可以使用另一種更為復(fù)雜的復(fù)合型地源熱泵的方案。這種系統(tǒng)主要是在制冷的季節(jié)使用輔助冷卻系統(tǒng)，而在供暖的季節(jié)則正好相反，某市某住宅小區(qū)A區(qū)就利用這種新形式，實(shí)現(xiàn)了環(huán)保與節(jié)能。

我國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策就是建設(shè)節(jié)約型社會(huì)、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，對(duì)于環(huán)保節(jié)能的要求關(guān)系到國(guó)家生態(tài)工作的實(shí)現(xiàn)。地源熱泵技術(shù)是一項(xiàng)十分節(jié)能環(huán)保的技術(shù)，其市場(chǎng)前景應(yīng)該是十分光明的。

2 地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用方式

以應(yīng)用的建筑物為標(biāo)準(zhǔn)，地源熱泵的應(yīng)用模式可大致分為商用型和家用型；而從輸送冷熱量的方式的不同，可分為分散系統(tǒng)、集中系統(tǒng)以及混合型系統(tǒng)。

2.1 商用系統(tǒng)和家用系統(tǒng)

商用系統(tǒng)主要應(yīng)用于辦公樓、酒店等建筑物，該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)方案上主要集中設(shè)置冷熱源和一致的傳輸路徑。

家用系統(tǒng)大多應(yīng)用于小型的住宅區(qū)、別墅等建筑物中，用戶將通過使用自己的熱泵、地緣等來進(jìn)行冷熱法的供應(yīng)。

2.2分散系統(tǒng)、集中系統(tǒng)和混合型系統(tǒng)

分散系統(tǒng)主要應(yīng)用于辦公樓、學(xué)校、酒店或者其他商用建筑等。通過中央水泵，用水環(huán)路的方式把水傳送到各個(gè)用戶用來作為冷熱源，用戶們將獨(dú)自使用自己的熱泵機(jī)組來調(diào)節(jié)。這種系統(tǒng)可以把用戶所使用的冷熱量呈現(xiàn)在用電上，這種系統(tǒng)十分便于計(jì)量，適合目前的計(jì)量要求。集中系統(tǒng)是將熱泵安置在機(jī)房中，而冷熱量主要通過風(fēng)道或者水路系統(tǒng)來輸送到各個(gè)房間。

混合型系統(tǒng)是把地源和冷卻塔或者加熱鍋爐一起使用用來作為冷熱源的系統(tǒng)，混合型系統(tǒng)與分散系統(tǒng)相似。在南方，冷負(fù)荷大，熱負(fù)荷低，所以夏天適合地源和冷卻塔合用，冬天只使用地源；在北方，熱負(fù)荷大，冷負(fù)荷低，所以冬天適合地源和鍋爐合用，而夏天使用地源。這樣就可以節(jié)省開銷和投資。

3 系統(tǒng)概要

某市某住宅小區(qū)A區(qū)擁有19棟建筑物，其中有12棟別墅和7棟普通住宅，總建筑面積達(dá)12萬(wàn)㎡。該項(xiàng)目涵蓋兩個(gè)系統(tǒng)：供暖空調(diào)系統(tǒng)以及生活用水系統(tǒng)。供暖空調(diào)系統(tǒng)將根據(jù)建筑物的高度和性質(zhì)進(jìn)行分區(qū)處理，高區(qū)的建筑采用地埋管——輔助換熱型地源熱泵系統(tǒng)，而低區(qū)建筑采用埋管型地源熱泵系統(tǒng)。

每個(gè)用戶設(shè)置水源熱泵機(jī)組一臺(tái)，而用戶側(cè)則可以安裝雙管式風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)，地埋管——輔助換熱型地源熱泵系統(tǒng)則設(shè)置在戶外的水源側(cè)。在夏季，該系統(tǒng)通過地埋管和冷卻水為住戶提供循環(huán)冷卻水；在冬季，該系統(tǒng)通過地埋管和燃?xì)鉄崴仩t為用戶提供低溫?zé)嵩此?/p>

生活用熱水系統(tǒng)使用集中式的供水形式，通過專門的水源熱泵熱水機(jī)組來給各個(gè)住戶提供生活用熱水。水源熱泵系統(tǒng)的低溫?zé)嵩此诓煌竟?jié)會(huì)由不同的系統(tǒng)進(jìn)行提供：冬季的低溫?zé)嵩此赏ㄟ^燃?xì)忮仩t的換熱系統(tǒng)來得到供給。在春秋季時(shí)，低溫?zé)嵩此梢酝ㄟ^地埋管系統(tǒng)的換熱器來進(jìn)行供給。在夏季時(shí)，低溫?zé)嵩此梢酝ㄟ^空調(diào)冷卻水系統(tǒng)獲得。

4 地埋管——輔助換熱復(fù)合系統(tǒng)

某市某住宅小區(qū)A區(qū)的建筑面積大約有12萬(wàn)㎡，所以它的總熱負(fù)荷和總冷負(fù)荷都很大。方案最初設(shè)計(jì)的目的是為了使得供暖空調(diào)系統(tǒng)更加合理，可以進(jìn)一步確保系統(tǒng)正常且穩(wěn)定的運(yùn)行，減少不必要的經(jīng)費(fèi)投資。供暖空調(diào)系統(tǒng)使用地埋管——輔助換熱系統(tǒng)是由于該小區(qū)的具體布局和特性決定的。

4.1 戶式熱泵——集中地埋管系統(tǒng)

由于住宅中的建筑物面積比較大，即使使用輔助換熱系統(tǒng)，地埋管的使用量仍然十分大。再次，根據(jù)住宅區(qū)建筑的特性，為保證各個(gè)住戶使用空調(diào)的便利與靈活，將使用分散型水源熱泵而集中安裝地埋管的系統(tǒng)方式。

這在一方面，使得每個(gè)住戶的空調(diào)使用更加方便，住戶們可以根據(jù)自己的需求進(jìn)行多種選擇，提高了每位住戶的生活舒適性；另一方面，就可以很好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能，并減少物業(yè)的部分困難。根據(jù)該小區(qū)的實(shí)際特點(diǎn)，使用分區(qū)管理的技術(shù)，不僅減少了地埋管的總體數(shù)量，使得系統(tǒng)的整體性能得到提高，還減少的地埋管的應(yīng)用量，減少了相關(guān)的材料資源投入，降低了能耗，也使得施工難度減小。

4.2 淺水湖冷卻水源熱泵系統(tǒng)

在該小區(qū)中，有1.2萬(wàn)㎡的人工湖，這一人工湖即使在夏季也仍能保持較之室外溫度更低的溫度，這一特性就使得這一人工湖成為了該小區(qū)在夏季時(shí)很好的空調(diào)冷卻水的替代。淺水湖冷卻水源熱泵系統(tǒng)是作為地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的輔助系統(tǒng)的。在夏季時(shí)，如果冷卻能力不足，可以通過淺水湖進(jìn)行輔助冷卻。這不僅使得系統(tǒng)運(yùn)行更加合理可靠，而且實(shí)現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的最初目的。淺水湖冷卻水源熱泵系統(tǒng)將使用開放系統(tǒng)來降低投資費(fèi)用。

4.3燃?xì)忮仩t輔助加熱系統(tǒng)

根據(jù)燃?xì)忮仩t自身的優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合該小區(qū)的特性，采用燃?xì)忮仩t作為輔助加熱系統(tǒng)的熱力來源。相較于地源熱泵的供熱方式，燃?xì)忮仩t的缺點(diǎn)主要是運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較高。這種設(shè)計(jì)方案不僅使得燃?xì)忮仩t的容量大大減小，也使得其使用時(shí)間大大減少，這就使得總體的燃料消耗降到最小值，保證了節(jié)能環(huán)保的實(shí)現(xiàn)。在過渡的季節(jié)時(shí)，通過地埋管換熱器和人工湖水的復(fù)合型系統(tǒng)來供應(yīng)生活熱水也是一種節(jié)能環(huán)保的方案。

5 結(jié)語(yǔ)

該項(xiàng)目是根據(jù)某市某住宅小區(qū)A區(qū)的相關(guān)建筑特性、冷熱負(fù)荷特點(diǎn)等方面，采用最為合適的地源熱泵復(fù)合系統(tǒng)。地源熱泵由于其相對(duì)較為優(yōu)良的品質(zhì)，已經(jīng)受到越來越多用戶的喜愛。而地源熱泵復(fù)合系統(tǒng)更是將該系統(tǒng)的整體性能優(yōu)化。這一項(xiàng)目應(yīng)用更加完善的地埋管一輔助換熱這一復(fù)合型形式，不僅充分利用了土地資源，發(fā)揮了地源熱泵的良好性能，而且節(jié)約能源，節(jié)省投資與開銷，使得整體性能得到很大的提高。這種復(fù)合式的方案設(shè)計(jì)很有希望在更多適合的建筑項(xiàng)目中加以使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙振林，地源熱泵技術(shù)在歐逸麗庭項(xiàng)目中的應(yīng)用[D].北京：華北電力大學(xué)（北京），2008.

[2]劉德或.水源熱泵系統(tǒng)的綜合研究與工程應(yīng)用[D].北京：北方工業(yè)大學(xué)，2003.