暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中地源熱泵應(yīng)用探究

楊聰聰

摘 要：在不斷開發(fā)與使用過程中地球上的可利用資源呈現(xiàn)出越來越少的狀態(tài)，我們也逐漸提高對(duì)節(jié)能減排在生產(chǎn)以及生活中的應(yīng)用的重視程度。熱源穩(wěn)定、再生能源、良好的安全性、環(huán)保、節(jié)約資源是地源熱泵的顯著優(yōu)勢(shì)與特征，現(xiàn)階段已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)工作中的廣泛應(yīng)用。本文主要對(duì)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中地源熱泵的應(yīng)用進(jìn)行探究，這對(duì)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)工作的順利開展有積極意義。

關(guān)鍵詞：暖通空調(diào)；設(shè)計(jì)；地源熱泵；應(yīng)用

現(xiàn)代人民群眾的生活水平以及生活質(zhì)量不斷提高，空調(diào)也逐漸實(shí)現(xiàn)在我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中的普及，但是能源資源的浪費(fèi)也是空調(diào)帶來的主要問題。在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)發(fā)展的過程中地源熱泵具有一定的指導(dǎo)作用，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的逐漸取代。在結(jié)合可利用資源實(shí)際情況的基礎(chǔ)上地源熱泵可在暖通空調(diào)中實(shí)現(xiàn)對(duì)自身優(yōu)勢(shì)的最大限度發(fā)揮，這對(duì)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)質(zhì)量的提升有重要作用。

一、地源熱泵系統(tǒng)的含義

將傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)中的蒸發(fā)器或者冷凝器埋入地下促使其實(shí)現(xiàn)與大地?zé)峤粨Q就是指地源熱泵，中間介質(zhì)在封閉的環(huán)路中經(jīng)過大地進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)也可對(duì)上述目標(biāo)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)、水源在高強(qiáng)度、高密封性塑料管環(huán)路中的持續(xù)、循環(huán)流動(dòng)可作為載體是實(shí)現(xiàn)對(duì)大地?zé)峤粨Q方式的支撐，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣的有效調(diào)節(jié)。

也就是說地源熱泵在實(shí)際工作中需要依靠大地進(jìn)行支撐，從這個(gè)角度對(duì)其進(jìn)行分析后可發(fā)現(xiàn)地源熱泵能實(shí)現(xiàn)對(duì)能源消耗的大幅度減少。在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)當(dāng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)地源熱泵的科學(xué)應(yīng)用是改善現(xiàn)代能源缺乏形式的重要手段。

1.地源熱泵系統(tǒng)的原理

地源熱泵系統(tǒng)的原理主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：

我們可主要從以下兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)對(duì)地源熱泵系統(tǒng)的原理的充分是說明。

首先是在夏季高溫天氣的影響下建筑物所吸收到的熱能可通過地埋管地源熱泵機(jī)組的使用將其轉(zhuǎn)移到地下，并對(duì)其進(jìn)行儲(chǔ)存，建筑物降溫的目標(biāo)可在這一過程中順利實(shí)現(xiàn)。

其次是在冬季低溫天氣狀況影響下，地埋管地緣熱泵系統(tǒng)可將夏季所儲(chǔ)存的熱能轉(zhuǎn)移到地上建筑物內(nèi)，同時(shí)建筑物內(nèi)的冷量也可在這一過程中實(shí)現(xiàn)向地下的轉(zhuǎn)移，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)為建筑物供暖的總目標(biāo)。

與水往低處流這一自然現(xiàn)象相同，熱能在實(shí)際傳導(dǎo)過程中也是從低溫向高溫進(jìn)行，在使用水泵的基礎(chǔ)之上可改變水的流向，為在真正意義上促使熱能實(shí)現(xiàn)向高處傳導(dǎo)的目標(biāo)需要實(shí)現(xiàn)對(duì)地源熱泵的使用，因此我們說地源熱泵是一種新型系統(tǒng)，主要是促使溫度得以有效提升。

2.地源熱泵在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

地源熱泵最大的優(yōu)點(diǎn)就是節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境，現(xiàn)在筆者將從以下幾個(gè)方面介紹它的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)它的推廣：

（1）一般使用暖通空調(diào)的都是北方地區(qū)，溫度較低，地源熱泵是長期埋在地下的，不僅僅不會(huì)有損建筑物的美觀，而且還不用擔(dān)心雪霜覆蓋容易損壞系統(tǒng)；

（2）地源熱泵在暖通空調(diào)中的使用，與傳統(tǒng)的空調(diào)不一樣，不排放廢氣廢水，減少對(duì)居民身體健康的影響和環(huán)境的污染；

（3）在環(huán)境介質(zhì)中，大地的溫度變化是相對(duì)較小的。冬天時(shí)候大地的溫度往往比室內(nèi)溫度高，而夏天的時(shí)候卻相反，地源熱泵利用了這個(gè)特點(diǎn)，提高了熱能的利用效率，促進(jìn)能源的充分使用。

二、暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

雖然暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中應(yīng)用地源熱泵具有很大的優(yōu)勢(shì)，但是地源熱泵的設(shè)計(jì)往往容易受到客觀環(huán)境的限制，無法適合所有的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

1.熱能不足

在大地?zé)崮懿蛔阋员ＷC冬季取暖時(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)要增設(shè)特制熱的裝置來增加熱能，達(dá)到相關(guān)規(guī)定，滿足熱量的需求。而冬季儲(chǔ)存的冷能也不能滿足夏季制冷需求時(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)就得增加冷卻裝置。但是增加設(shè)備的同時(shí)也會(huì)增加經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，因此需要經(jīng)過計(jì)算才能確定采用地源熱泵技術(shù)是否合理。

比如：某酒店建筑物的總面積大約為20000平方米，整改之前的裝置主要由冷卻設(shè)備和燃煤設(shè)備組成，這種裝置較落后、工作效率較低，跟不上現(xiàn)代空調(diào)設(shè)計(jì)的腳步。

在2007年該裝置應(yīng)用了地源熱泵，滿足了把夏天的高熱能儲(chǔ)存在大地當(dāng)中，以便冬天的時(shí)候使用；另外還可以把冬天的冷能量也儲(chǔ)存到大地當(dāng)中，以便夏天的時(shí)候使用，減少空調(diào)設(shè)計(jì)的負(fù)荷，減少對(duì)城市環(huán)境的污染。像這種都不滿足熱能和冷能的需求，且溫度差距很大時(shí)，可以考慮使用埋管的方法，系統(tǒng)只需增設(shè)冷卻裝置即可，操作相對(duì)于方便，經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)也降低了。

2.正確選擇機(jī)組

機(jī)組的正確選擇，就是要求機(jī)組要和地源熱泵的類型適應(yīng)。目前市場(chǎng)上的機(jī)組五花八門，各種類型的都有，而且沒有統(tǒng)一的規(guī)范，因此，在挑選機(jī)組時(shí)應(yīng)該注意此次工程地源熱泵的類型適合何種機(jī)組。比如工程應(yīng)用的是開放式地源熱泵空調(diào)設(shè)計(jì)方法，但是采購了水環(huán)熱泵系統(tǒng)的機(jī)組，就會(huì)導(dǎo)致夏天不可以正常使用。

3.能效比與性能系數(shù)的選擇

在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)當(dāng)中有效的應(yīng)用地源熱泵，對(duì)機(jī)組的能效比和性能系數(shù)有相當(dāng)嚴(yán)格的要求。每個(gè)廠家生產(chǎn)的機(jī)組能效比和性能系數(shù)都有可能不一樣，因此設(shè)計(jì)者在選擇時(shí)需注意。

正如德國某個(gè)廠家生產(chǎn)的機(jī)組，在制熱的性能系數(shù)一般在4.5到7.2之間，而在制冷時(shí)小的只有0.65噸，大的有30噸，相差較大。由于廠家的測(cè)定條件不一樣，得出的值也會(huì)有偏差，另外根據(jù)工程進(jìn)行的情況不一樣要求的值也會(huì)不一樣。

4.抽水井、回灌井的選擇

保證暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的正常運(yùn)行，關(guān)鍵是抽水井和回灌井的選擇，對(duì)其要求既要保證地源熱泵的正確應(yīng)用，又要減少能源的浪費(fèi)。根據(jù)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)定，要求抽水井和回灌井的井深平均為100米，自由升降度為7米左右，抽水量在95m3/h左右，回灌水量在48m3/h左右，靜止水位平均約為地下32m，動(dòng)水位平均約為地下38m。

5.控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)分別為熱泵機(jī)組的自動(dòng)控制系統(tǒng)、水池的控制系統(tǒng)和井群控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的各個(gè)組成部分都各司其職。比如熱泵機(jī)組的自動(dòng)控制系統(tǒng)主要職責(zé)是通過自動(dòng)化裝置對(duì)暖通空調(diào)進(jìn)行制冷制熱的有效控制，減少人為的工作量；水池的控制系統(tǒng)主要是根據(jù)水位的高低來確定是否需要開啟深井蓋；井群控制系統(tǒng)主要是負(fù)責(zé)對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行分組管理，促進(jìn)控制系統(tǒng)發(fā)揮其作用。

目前，地源熱泵在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的使用已經(jīng)得到的我國空調(diào)設(shè)計(jì)者的認(rèn)可，而且地源熱泵具有熱源穩(wěn)定、再生能源、良好的安全性、環(huán)保、節(jié)約資源等特點(diǎn)，逐漸取代了傳統(tǒng)的空調(diào)設(shè)計(jì)。所以，地源熱泵對(duì)指引暖通空調(diào)設(shè)計(jì)具有重大的意義，成為暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)。

結(jié)語：由于地源熱泵能量的來源主要依靠大地，在此基礎(chǔ)上減少了能源的開發(fā)和浪費(fèi)，并且與傳統(tǒng)的空調(diào)設(shè)計(jì)相比未帶來環(huán)境污染，體現(xiàn)了我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，與環(huán)保節(jié)能的主題相適應(yīng)。但是，在采用地源熱泵技術(shù)時(shí)要與暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)類型相適應(yīng)，才能促進(jìn)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中地源熱泵的應(yīng)用。

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