暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中地源熱泵的應(yīng)用研究

張梁鐘

摘? ? 要：當(dāng)前，隨著社會的發(fā)展，人們對于室內(nèi)環(huán)境的要求越來越高，室內(nèi)環(huán)境的空氣、溫度以及舒適度等因素都成為了人們重點(diǎn)關(guān)注的問題。暖通空調(diào)設(shè)計(jì)可以有效改善建筑室內(nèi)環(huán)境，滿足人們對于室內(nèi)環(huán)境的要求。在建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中地源熱泵的應(yīng)用是一項(xiàng)極為重要的內(nèi)容，對于建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)作用的發(fā)揮有著重要的影響。本文首先將對地源熱泵的特點(diǎn)進(jìn)行簡要闡述，其次介紹當(dāng)前地源熱泵的主要類型，最后具體談?wù)勁照{(diào)設(shè)計(jì)中地源熱泵的應(yīng)用。

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

1? 引言

在建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中應(yīng)用地源熱泵技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)從大地中獲取能量，一方面可以有效降低建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗，響應(yīng)我國節(jié)能降耗的號召;一方面可以減少暖通空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中對于環(huán)境造成的影響。地源熱泵技術(shù)的這個特點(diǎn)極為契合當(dāng)前社會發(fā)展的潮流，在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用這種技術(shù)可以能源消耗和節(jié)能環(huán)保二者之間的關(guān)系。

2? 暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中地源熱泵的特點(diǎn)

2.1? 經(jīng)濟(jì)性

地源熱泵技術(shù)主要是通過利用大地中的地?zé)豳Y源來實(shí)現(xiàn)制熱或者是制冷的功能，由于其主要的能量來自于大地之中，所以其運(yùn)行過程中對于電能的需求相對較小，可以極大的降低能源消耗，在運(yùn)行成本方面具有十分明顯的優(yōu)勢。利用地源熱泵技術(shù)來實(shí)現(xiàn)制冷或者制熱功能相較于傳統(tǒng)的建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)可以減少30%～45%的運(yùn)行費(fèi)用，可以有效降低暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行成本[1]。

2.2? 環(huán)保性

地源熱泵系統(tǒng)在進(jìn)行制冷或者制熱的過程中主要利用的是來自于大地的能量，完全避免了燃料燃燒提高熱量的過程，可以極大的降低對于大氣環(huán)境的污染，同時(shí)地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)備也相對較為簡單，沒有傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)中的冷卻塔設(shè)備以及外掛機(jī)裝置，極大的減少了對于環(huán)境的影響，具有較高的環(huán)保性能。

2.3? 能效性

地源熱泵系統(tǒng)雖然能耗要明顯小于傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)，但是其發(fā)揮出的作用并不比傳統(tǒng)空調(diào)差，一定程度上甚至要優(yōu)于傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵系統(tǒng)利用大地中儲存的熱量為建筑提供相應(yīng)的熱量，完全可以滿足人們在冬季取暖的需求。同時(shí)，地源熱泵系統(tǒng)的冷卻效果相較于傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)利用冷卻塔進(jìn)行冷卻的效果甚至要更加良好，可以有效控制溫度，為人們創(chuàng)造舒適度室內(nèi)溫度。

3? 地源熱泵的主要類型

3.1? 大地耦合熱泵

大地耦合熱泵的熱源主要來自于地表淺層的土壤，相較于傳統(tǒng)的空氣熱泵其優(yōu)勢比較明顯，主要可以分為以下幾個方面。一是將地表淺層的土壤作為地源熱泵的熱源以及熱匯，可以避免傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)冷卻塔以及鍋爐等設(shè)備的使用，可以有效降低對于大氣環(huán)境的影響。二是與空氣熱泵相比較，大地耦合熱泵不存在需要除霜的問題，不需要利用風(fēng)機(jī)來回收土壤熱量，可以有效降低系統(tǒng)運(yùn)行的噪音。三是地表淺層的土壤本身具備蓄熱和蓄冷的功能，因此，大地耦合熱泵結(jié)合太陽能裝置使用，可以有效保證制冷和制熱效果。四是與地表水和地表空氣相比較，土壤的溫度波動相對較小，因此，以地表淺層的土壤作為地源熱泵的熱源以及熱匯可以保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3.2? 地下水熱泵

地下水熱泵是地源熱泵技術(shù)的一個重要類型，這種技術(shù)主要是利用地下深井作為熱源或者熱匯，從而實(shí)現(xiàn)制冷或者制熱的功能[2]。由于地下深井的水體一般處于底層當(dāng)中，水文相對比較恒定，所以地下水熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行具有明顯的優(yōu)勢。首先是地下深井所占面積相對較小，進(jìn)行地下水的抽取和回灌時(shí)，占地面積不會對其造成影響。其次相對于大地耦合熱泵來說，地下水熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行成本更低，若地下深井的水流量較高，基本上就可以滿足整個暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行需求。第三，與傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)相比較，采用地下熱水泵基本不需要進(jìn)行維護(hù)，因此可以節(jié)省一大筆維修費(fèi)用，而且在抽取地下水之后又會進(jìn)行回灌，所以并不會地下水的總量以及地理環(huán)境造成不良的影響。

4? 暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中地源熱泵的應(yīng)用

4.1? 地理管道與熱泵機(jī)組相結(jié)合

在暖通空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用地源熱泵技術(shù)一般會采用地理管道和熱泵機(jī)組相結(jié)合的方式，這也是一種相對比較簡單的地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用。首先需要按照地理管道的位置的不同需要采用長度不同的管道，根據(jù)水平管道單位長度熱量以及冷卻符合的不同，確定鉆孔的間距。根據(jù)垂直管道的單位長度換熱量和取熱符合確定開孔的面積。完成這兩項(xiàng)操作之后，即可根據(jù)結(jié)果來確定熱泵機(jī)組的規(guī)格、數(shù)量、配套水泵、定壓裝置以及分集水器等設(shè)備。

4.2? 地理管道與熱回收機(jī)組相結(jié)合

地理管道與熱回收機(jī)組相結(jié)合的方式主要是用于排熱系數(shù)超過一個單位的暖通空調(diào)系統(tǒng)，一般在北方應(yīng)用較多[3]。在北方冬夏兩季的溫度差異十分明顯，冬季溫度較低需要大量的熱量滿足取暖的需求，而夏季溫度過高，需要進(jìn)行制冷，在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中采用地理管道與熱回收機(jī)組相結(jié)合的方式，在夏季溫度較高的時(shí)候可以將部分熱量通過地理管道分散，在冬季氣溫相對較低的時(shí)候，可以從大地中提取熱量來滿足人們?nèi)∨男枨蟆?/p>

4.3? 地理管道與熱泵機(jī)組和冷卻塔結(jié)合

一般情況，在冬季和夏季人們對于室內(nèi)溫度的要求相對較高，因此就可以采用地理管道與熱泵機(jī)組和冷卻相結(jié)合的模式，將夏季分散的熱量不同過地理管道排出，而是把分散的熱量全部輸送給冷卻塔，通過冷卻塔的冷卻就可以直接進(jìn)行使用，可以有效避免熱量的流失。北方在秋季時(shí)，一般風(fēng)力資源相對比較充足，因此可以有效滿足冷越塔的運(yùn)行動力需求，可以將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，保證冷卻塔可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)行。目前這種地理管道與熱泵機(jī)組和冷卻塔結(jié)合的模式是一種比較理想的模式，其綜合收益相對較高，未來發(fā)展前景相對比較廣闊。

5? 結(jié)束語

綜上所述，在建筑行業(yè)飛速發(fā)展的情況下，暖通空調(diào)設(shè)計(jì)必然也要隨之進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，從而才能有效滿足當(dāng)前人們對于建筑室內(nèi)環(huán)境的要求。在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中應(yīng)用地源熱泵技術(shù)可以有效滿足人們對于暖通空調(diào)系統(tǒng)的要求，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，是目前較為理想的一種技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔡云飛.暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中地源熱泵的應(yīng)用分析[J].工程技術(shù)：引文版，2015（47）：00179.

[2] 張成方.暖通空調(diào)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中地源熱泵的應(yīng)用分析[J].中國標(biāo)準(zhǔn)化， 2017（22）：142～143.

[3] 何順軍.地源熱泵在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及問題研究[J].建材發(fā)展導(dǎo)向，2017（5）：306～307.