暖通空調設計中地源熱泵的應用解析

張敏

摘要：現代生活在逐漸靠近舒適的同時，也使得了我們對空調機的依賴性越來越強。空調機的大量使用導致的資源的浪費與當前全世界倡導的節能減排的生活生產方式產生極大矛盾。地源熱泵因其自身具備的安全環保等特點，可以很好平衡兩者之間關系，傳統的空調系統設計勢必將逐漸被暖通空調設計所取代，地源熱泵在暖通空調設計中的應用應受到相關設計者的高度重視。

關鍵詞：地源熱泵;特點;應用

1 地源熱泵的相關概述

1.1 地源熱泵的定義

地源熱泵是一種節能裝置，它能夠把熱量從溫度高的地方，運送到溫度低的地方，以此實現熱能的轉移，為人們營造一個舒適的室內溫度。在空調系統中，地源熱泵能夠完成夏季制冷、冬季制熱的工作。在冬天，熱泵就可以將地能中的熱量抽取出來，然后將熱量轉送到室內，以此提高室內的溫度;在夏季，熱泵可以將室內的熱量抽取出來，釋放到外界，因此，地源熱泵具有較高的實用性。

1.2 地源熱泵的工作原理

地源熱泵的工作原理與傳統的制冷原理具有很大的相似性。地源熱泵供暖空調系統主要分為三部分，即室外地能換熱系統、水源熱泵機組和室內采暖空調末端系統，這三個系統之間利用水或者空氣進行熱量的傳遞和轉換工作。

2 地源熱泵特點

2.1 清潔性

地源熱泵的運行主要通過電力資源，其系統在運行狀態中，熱量來自土壤，無燃燒與放熱等過程，因此極大的減少了對大環境造成的污染。另外，在科學技術的支持下，系統無需配置冷卻塔或外掛機等設備，對周邊環境不造成影響。

2.2 高效節能

在應用地源熱泵較早的歐洲國家，研究人員曾進行過調查，在熱交換能力相近的情況下，地源熱泵的COP值達到了4以上，換言之，用戶每獲取4kWh的熱能或者冷能，只需消耗1kWh能量。地源熱泵系統使用的時候更加節能環保，該系統的能源主要來自大地，用熱交換的方式保持室內的內部溫度平衡。同時，科研人員利用太陽能電池板加強了對太陽能的收集能力，將其與傳統模式下的地源收集存儲系統實現聯合應用，一度將地源熱泵的COP值提高到5.2的水平，節能效果非常顯著。

2.3 可靠性

地源系統的運行，基本上依賴計算機設備的控制與管理，有效規避了人工管理所造成的事物，保證了系統運行的穩定性。管理者可通過計算機終端進行系統的遠程操作，能夠實現良好的系統調節與控制。另外，系統與土壤的密切聯系，使其在任何極端天氣下，也能夠保證溫度供應的穩定性效果，與傳統空調系統相比，其穩定性能更優。

3 暖通空調設計中地源熱泵的注意事項

為保證暖通空調設計中地源熱泵最大化發揮自身價值，以下幾方面注意事項必須得到關注：

（1）因地制宜?？陀^環境會直接影響暖通空調設計中地源熱泵的優勢發揮，因此因地制宜原則必須貫穿地源熱泵的應用流程，由此針對性的增加制熱裝置和冷卻裝置，便能夠保證暖通空調較好滿足人們需要，地源熱泵的價值也能夠實現更好發揮。

（2）合理選擇機組?；诘卦礋岜玫呐照{設計需要挑選適合的機組，地源熱泵對機組提出的較高性能系數和能效比要求需要得到重點關注，否則建筑物的夏季制冷、冬季供暖將直接受到影響，暖通空調系統的正常使用也可能出現一系列問題。

（3）合理管控?；诘卦礋岜玫呐照{系統需要得到合理的管控，這里的管控涉及井群控制系統、水池控制系統、熱泵機組自動控制系統，由此開展分組管理并保證各控制系統的控制能力，即可更好為人們提供服務。

4 地源熱泵技術在暖通空調設計中的運用

4.1 大地耦合熱泵技術應用

大地耦合熱泵通常情況下也被稱作為土壤熱交換器地源熱泵，其主要指的將地表淺層的土壤作為熱匯或者是熱源，在耦合性交換地熱器的有效的作用下，水平放置在預設的地溝中，或者是以U型管形式放置在豎井內，同時與水環路保護系統進行有效的連接。與傳統熱泵相比，大地耦合熱泵主要體現以下幾個方面優勢所在：①由于地下土壤相對溫度波動較小，并且地面，地表內的空氣波動也具有一定的衰減以及延遲性作用，有助于進行熱匯以及熱源，從而在一定程度上確保大地耦合熱泵能夠在穩定的狀態下運行;②以土壤作為熱匯以及熱源，則不需要進行鍋爐以及冷卻塔設置，可以在一定程度是該系統對于環境造成的污染性問題;③其能夠與太陽能集熱裝置進行有機的結合，在土壤放熱以及蓄熱的有效作用下，實現更好的制冷以及供熱效果。在大地耦合熱泵實際的應用過程中，一方面，需要有效的選擇地下土壤轉換器系統類型能夠，從目前大地耦合熱泵現狀上看，主要分為水平型以及垂直型兩種類型，在應用中相關的技術人員需要根據建筑的具體情況進行選擇，通常情況下垂直型埋管模式應用的較為廣泛;另一方面，選擇地下換熱器管材。由于管材都是深埋于地下，因此，從系統運行的穩定性以及可靠性角度出發，應該選擇具有良好化學性能以及耐腐蝕性的管材，并且還應該具有一定的韌度以及強度。

4.2 室外管網系統設計中的地源熱泵技術應用

暖通空調設計中的地下水地源熱泵系統如果能夠按照標準形式設計，那么可以充分發揮其作用。第一、抽水井、回灌井。抽水井、回灌井的布置需要按照實際場地情況而定，不僅要維持地源熱泵空調系統的穩定運行，還要防止水井能源過度耗損。按照工程施工的具體標準，對收集到數據實施分析。第二、蓄水池及回灌水池。由于每個機房選擇的內機型號不同，在設計時應該采取針對性的處理方式，保證水量能均勻布置。為了能讓這一問題得到處理，我們應該在兩期井水系統機組、井等相應的位置中，建立蓄水池來滿足用水需要。施工時要先把井下水轉移到蓄水池里，然后根據設計的裝置把井水轉移到各個機房以供使用，這樣可以達到機組運行的要求。

4.3 室內末端系統設計中的地源熱泵技術應用

室內空調末端設備一般選擇臥式暗裝風機盤管加以控制，這樣才能保持室內空氣的清新。通常風機盤管按照房間功能及裝修需要進行設計，多數情況選擇與房間內適合的風口形式，這種結構在商業建筑中也很適合;考慮到避免動態的熱氣會在運轉中出現異常情況，則處理時需保證風機盤管多數為高靜壓型。

5 結語

隨著現代社會人們對工作和生活環境的要求越來越高，暖通空調以其調節室內溫度、加強空氣流通的出色能力獲得廣泛應用，能夠營造良好的、適宜人類工作、生活的室內人工環境，但由于空調耗電量大，而且部分地區仍在使用含有氟利昂的傳統空調，對環境有一定影響，技術人員將地源熱泵技術和空調技術結合起來，實現了以較小的消耗完成相關工作。

參考文獻：

[1]鐘旭.地源熱泵技術在暖通空調節能中的應用[J].住宅與房地產.2018（30）.

（作者單位：青島興程人力資源有限公司）