地源熱泵在暖通空調設計中的應用簡析

李欣航

摘要：近年來，隨著我國城市化建設快速推進，帶來了城市建筑領域的新繁榮。與此同時，隨著人們物質生活條件的好轉，人們對于建筑功能的要求也從過去簡單的居住向舒適性、智能化的方向轉變和提升。加上建筑行業企業的競爭業態日漸激烈，要想贏得市場發展，建筑企業必須關注并重視人們對于建筑功能的需求變化。為給人們提供更加舒適的居住環境，以便在激烈競爭中站穩腳跟，建筑企業在暖通空調建設方面的投入也越來越大。近年來，地源熱泵技術在暖通工程中的應用越來越廣泛，其低碳節能的優勢深受企業青睞。本文中，筆者就當前地緣熱泵技術在暖通空調設計中的應用情況展開分析。

關鍵詞：地源熱泵;暖通空調設計;應用范圍;技術

一、暖通設計的內容與地源熱泵簡述

（一）暖通設計的內容

暖通空調工程，是建筑工程中非常重要的一項內容，其主要功能是維持建筑室內溫度、濕度平衡，給人們創造舒適宜居的居住環境。近年來，隨著相關科學技術的不斷革新與進步，暖通空調的相關技術也發生了日新月異的變化。特別是近幾年，在國家綠色生活、低碳環保理念的宣傳下，低碳節能的地源熱泵技術在暖通空調工程中應用廣泛。暖通空調工程主要包含三大環節內容：（1）采暖，改變室內溫度;（2）通風，置換室內外空氣，凈化室內空氣;（3）空氣調節環節，通過空氣的置換實現室內濕度的轉變。在具體的應用中，往往要根據實際工程的特點和現狀，要將采暖通風和調節三大環節有機結合，以便設計出節能環保舒適的暖通工程，為人們創造優質舒適的居住環境。

（二）地源熱泵系統概述

地源熱泵系統是運用能量轉換原理，實現冷熱能得互相傳播，達到降溫減濕或增溫增濕的目的和效果。通過運用蒸發設備或是冷凝設備，將其放置于建筑物的正下方，利用介質傳播原理將冷熱溫度傳遞給土壤，實現溫度調節。例如，在寒冷的冬天，地源熱泵系統能夠儲存冷能，在炎熱的夏天則會儲存熱能，在需要的時候便由人工控制，將冷能或熱能釋放出來。如此一來，在冬天居民便能感受到溫暖，在夏天能享受到涼爽，令室內居住環境與舒適度得到整體的提高，并且耗能小，減少了不必要的資源浪費。

二、地源熱泵系統的特點與優勢

（一）地源熱泵具有經濟性與能效性

地源熱泵具有高度的經濟性，通過運用熱傳遞原理減少了資源損耗，同傳統的空調制冷制熱系統相比較，前者即使需要采用空調設備實現溫度調節，但后者的運行費用與耗能更高，并且制冷、制熱效率也遠遠不如地源熱泵系統。除此之外，地源熱泵還具有能效性的特點，由于該系統的能量主要來源于大地，雖然對燃料與能源的使用率不高，但卻仍然沒有影響到地源熱泵的調節效果，在實際運用過程中，地源熱泵反倒能夠輕松實現冷熱能的傳播，并且效果較普通空調更優，為居民提供舒適的居住環境。

（二）地源熱泵具有清潔性和安全性

根據地源熱泵的運轉特點和原理，可以得知其無需使用多余的能源產生熱能或冷能，只需要將大地中儲存的能量通過介質傳播到建筑物內便可，剔除了耗能大的燃料燃燒環節，體現了地源熱泵系統的清潔性。一方面，燃料燃燒環節的減少令其對周邊環境造成的污染小、影響小，不會有多余的燃料垃圾和廢棄物污染;另一方面，地源熱泵系統的裝置相對簡單，不會給周邊環境帶來過多的建設壓力，減少了傳統的制冷塔裝置與外掛機等設備。除了清潔性，地源熱泵還具有高度安全性，其工作管理和操作都是由計算機系統完成的，即使將其置于建筑物下方依然能夠進行遠程操控和調節，并及時滿足室內居民的溫度調節需求。地源熱泵系統受外界環境的影響小，并且具有穩定性與安全性，實現溫度轉換的同時確保人們在安全的環境下進行使用。

三、暖通空調設計中地源熱泵技術的具體應用

（一）大地耦合熱泵

大地耦合熱泵的工作原理是將地表的溫度進行能源轉換，并實現冷熱傳播。相較于傳統的空調設備，大地耦合熱泵的更具有優勢。首先，該技術利用在一定深度下土壤溫度變化小的特點，將熱能或冷能儲存在土壤介質中，并與太陽能集熱裝置相結合，提高能量使用效率與傳播速度。其次，大地耦合熱泵技術的使用減少了冷卻塔以及其他能量制造設備的使用，在一定程度上減少了環境污染與能源消耗。另外，大地耦合熱泵的優勢還在于其獨特的穩定性，即使處于地表之下，依然能夠輕松實現能量轉換與調節，并且在地表下的環境相對地面更穩定，外部的溫度和環境對該系統的影響小、破壞少，也沒有必要進行多余的維護與檢修工作。

（二）地表水熱泵

地表水熱泵主要依靠地表水下方的管道完成能量轉換，運用多重并聯的方式構成置換設備，將地表水中的熱量儲存起來，實現冷熱交換。由于地表水熱泵的特殊性，其需要與建筑物和管道相連，才能夠完成轉換工作，因此，在設置地表水熱泵時需要考慮到當地環境與氣候，倘若是相對潮濕陰冷的環境，需要提前采取防護措施，進行防潮與防凍準備，避免地表水熱泵系統遭受損壞，造成暖通設備無法使用，給居民帶來不必要的麻煩。

（三）地下水熱泵

與地表水熱泵的工作原理相似，地下水熱泵同樣通過運用管道完成能量傳輸，直接將地下水介入到熱泵轉換設備中，利用溫差進行交換熱量。一方面，地下水熱泵的占地面積小，效果好，能夠適應多種情況下的能量轉換工作，并且穩固性較高;另一方面，地下水熱泵的損壞率相對小，維護工作簡單，維護成本少。由此可見，地下水熱泵的優勢更明顯，但后期還需要對抽取出來的地下水進行回灌工作，減少生態污染與破壞，實現回收再利用的同時優化居住環境。

四、結語

綜上所述，隨著建筑行業的快速發展，暖通空調設計也正不斷被優化、改善，地源熱泵系統作為暖通空調設計的組成部分之一，不但能夠高效地實現能量間的傳播與轉換，調節室內空氣與溫度，還具有環保減排的特點，推動暖通空調系統的健康可持續發展。

參考文獻

[1]胡強.簡析地源熱泵在暖通空調設計中的應用[J].低碳世界，2017（25）：198～199.