浅析暖通空调设计中地源热泵的应用

浅析暖通空调设计中地源热泵的应用

杨晓华舒勇

中国联合工程公司杨晓华舒勇

摘要：当今社会，暖通空调的发明应用越来越多的走进千家万户的生活生产中，给人类的生活生产带来了不少的便利。而暖通空调在设计中，应用了地源热泵，它的节能、环保、高效率大大促进了暖通空调的发展与应用。本文旨在说明暖通空调设计中的地源热泵的原理及特点，并向大家介绍地暖热泵在实际生活的广泛应用，以及其在未来的美好发展和向往，让人们更加放心使用暖通空调带来的便利。

关键词：暖通空调：地源热泵；可持续发展

地源热泵就是利用陆地浅层的能源，结合少部分高品位能源，实现由低向高能源转移的过程，这个过程是通过地源热泵这个媒介来完成转换和转移的，让每一个用户真正能得到所需要的热量和冷量。

一、地源热泵的原理对于这个概念，早在1912年就由瑞士专家提出并来了，这项技术的真正应用是在英国和美国这两个国家。北欧国家冬季寒冷，多注重保暖，而美国就注重冬暖夏凉，二者兼顾。美国的气候与我国近乎相似，所以美国发明的地源热泵影响着我国的地源热泵。，对于我国地源热泵的发展起着借鉴的意义。已经初步了解了地源热泵，下面就来研究一下它的原理。

煤炭是我国的主要燃烧能源，我们利用煤炭来取暖、做饭、生产等，这样既浪费了资源，对环境也造成了一种压力。热泵并没有利用像煤这样的资源，它利用的有三种：土壤、地下水、地表水。详细介绍一下，首先是土壤，它可以作为地泵良好的低温热源，其实土壤的表层贮存了大量的热能，这种热能是通过水的流动和太阳辐射热的作用形成的，大家都知道土壤的温度变化并不大，这也就能达到一定的储存热量的作用，热泵就可以从土壤表面吸收一部分热量来转变到人类的日常生产和生活中，实现人们对热量的需求，这就是我们俗称的地暖；而地下水却在地下较深的地方，不要以为以为它太深就觉得一无是处，其实地下水的温度可以说是恒温的，地层的隔热作用就使其温度随季节的波动足以不变，这对热泵来说是十分有利的，地下水与土壤不同，它是给热泵提供低温热源，而且作用效果都很好，热泵通过吸收地下水，转换为人们所需要的冷量。但是在这里需要注意，吸取大量的地下水并不是件好事，因为人们日常生活生产所需要的水都是地下供给的，而且现在水资源又是这么的宝贵稀缺，如果水还要被抽走一大部分，那人类对水的需求将愈加强烈，所以吸取地下水来使热泵运行的方法并不是完美的；接下来就是地表水，说到地表水，顾名思义就是土壤表面的水，一般来说，只要地表面这层水不结冰，热泵都是可以利用其作为低温热源的，但是地表水也是有不足的地方的，地球表面组在的杂质很多，像一些浮游生物生活垃圾等都不同程度的阻碍了地表水的汲取，只有处理好这些，才能最大限度的利用地表水，使其达到充分的发挥。

以上介绍了地源热泵所利用的地表水系统、土壤热交换器系统以及地下水系统这三个方面，充分展示了地源热泵供给利用途径的广泛灵活性，这就更加坚定了在未来我国对地源热泵更充分的挖掘和使用，使其更大的发挥能力，为人类带来更多便利。

二、地源热泵的特点地源热泵以其节约能源、方便环保等优势充分证明了对它的使用的必要性，地源热泵系统既能供暖，又能制冷，接下来就看看它有什么特点。

1、循环资源利用。从制冷方面来看，地源热泵不同于一般制冷机，它真正实现了汽液之间的相互转换，达到了可再生能源的循环利用。前面提到地源热泵可利用的三个方面：地表水、土壤、地下水。处理好地表水里含有的杂质，就能很好的利用地表水资源。土壤更是如此，好好利用土壤保温的作用，让地源热泵发挥其最大的功效，在冬天就能给建筑送来源源不断的热量。只要抽取适量的地下水，既不会减少水资源，又能充分利用其作用，实现资源的可再生以及循环利用的功效。

2、节能环保。以上所说的都证明了地源热泵具有节约能源的功效，除此之外，它没有燃烧，更没有排烟，也没有废弃物的排放，在节约土地方面地源热泵也做到了不堆放燃料废物的作用，而且还能做到远距离传送热量，真正做到了节能环保，为中国的可持续发展做了不可或缺的贡献。

3、一机多用。在一些宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，还有很多居住的别墅里，都是采用供暖、空调以及生活用热水一体化，实际上就用的一个地源热泵，只是利用这一套系统来替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统，方便节约，一举多得，这也要求了设计时既要考虑性能的整体性是否符合实际，还要降低工程造价，相信地源热泵一体机的完美结合达到的效果应该也是不错的。

4、维护费用低。原来的锅炉加空调的两套装置或系统维护起来既麻烦又费用高，而地源热泵空调系统在维护起来的时候不仅简便，而且费用也不高，它所有的部件不是埋在地下就是安装在室内，从而避免了室外的恶劣气候，而且机组紧凑，节省了不少空间，自动控制程度高，可无人值守。也是一举多得。

以上介绍的地源热泵的特点，也可以说是它的优点，除此之外，地源热泵还有很多特点，例如运行稳定可靠、舒适程度高、自动运行等，这些特点足以证明了对地源热泵应用的肯定性，以及给人类生活生产带来的便捷。

三、暖通空调设计中地源热泵的应用近些年来，人类面临的资源和环境问题日趋严重，人们越来越需要拥有一个健康、舒适的环境，而且也要做到对于现有资源尤其是稀缺资源的合理利用，保护地球这个大家庭的环境，这成为了暖通空调行业需要面临和解决的重中之重。而暖通空调设计中地源热泵的应用通过吸收底层表面的低品质能源，在冬天的时候吸收地表的热量，夏天吸收地表的冷量，通过热泵机组，将其转化为人们所需要的热能或冷能，这种应用，既可实现资源的循环利用使其实现再生能源高效节能，对环境来说也减少了很多污染，还方便了人们的生活生产，真是一举多得，何乐而不为，那接下来就看看在暖风空调设计中地源热泵的一些应用。

老式的空调系统没有应用地源热泵技术，性能远比现在的空调差，而且费电还不环保。新式的暖通空调中装有地源热泵装置，既可以重复利用资源，使那些以前不可能重复使用的资源再生，然后加以循环利用，也节能环保，省时省地，真是一举多得。对于只需制冷的工程，闭式环路系统的地源热泵是不会应用在其中的，因为里面的冷却水与土壤水体之间存在一定的温差，所以需要质量各方面都很好的地下埋管或水中埋管，这就加大了投资，且投资回收期较长。相比较而言，闭式环路系统更适合有冷热负荷需要的空调系统，若只需要冷或热的空调系统，开环式地源热泵系统更合适一些。

如果没有足够的空间放置那些辅助热源，例如锅炉等，来满足冬季室内热负荷的需要，还有在夏季需安装冷却塔，这样组成的系统组装起来是比较复杂的，这时候要通过技术经济的比较来确定是否采用地源热泵，而且还要考虑采取什么样的地源热泵。如果地下的冷却装置能满足夏季冷负荷的需要，就只需要加装锅炉，来满足冬季冷负荷的需要。在设计时要根据实际情况以及工程造价选择最合理的方案，制造出合适的地源热泵，既要操作简单，也要降低工程造价，而且性能还要好。

结束语：作为空调领域的后起之秀，地源热泵毫不示弱，它将自己的优势发挥的淋漓尽致，既实现了资源的可再生，又节能环保，而且还大大提高了暖通空调的各种性能，老百姓受益匪浅，地源热泵技术的不断研发和应用，我国未来的发展前景将会是一片光明。

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