浅议暖通空调设计中地源热泵的应用

浅议暖通空调设计中地源热泵的应用

邱沛衡

广东省城乡规划设计研究院有限责任公司，广东广州，510000

摘要：城市化的深入促进了建筑行业的进步,用户对建筑空间有了更为严格的要求,促使暖通空调系统获得了较大的发展空间。然而,空调机的广泛应用会严重影响自然环境,并且会消耗很多能源。基于可持续发展理念,设计人员应对空调开展科学设计,以达到节能环保的目的。地源热泵的应用能够很好地符合建筑需求,达到节能减排的目的,因此获得了业界人士的高度重视。

关键词：地源热泵；技术优势；暖通空调；应用分析

引言

分布式供能系统最主要优点体现于冷热电联产，联产符合总能系统的“梯级利用”的准则，可达到高效利用能源的目的，且适用于负荷种类多、热电波动大的建筑，具有很大的发展前景。分布式能源系统是一种清洁高效的新型能源利用技术，在近几年来得到广泛关注。将分布式能源与国家电网相结合被视为未来电力市场发展的主要方向，在当前国内外现状下拥有巨大的应用前景。

1地源热泵的结构原理阐述

在地源热泵系统中，主要包括了通风、暖风、制冷、除湿、过滤和加湿系统，在整个制冷系统中所应用的原理是对冷却热交换装置进行应用，通过鼓风机将这部分空气吹入到室内当中，从而在达到通风效果的同时，也实现了制冷。一旦室内含有大量的水分，那么通过蒸发装置来进行冷却，实现空气中水分的冷凝，进而达到除湿的效果。暖风系统主要用来对室内进行除霜和取暖，地源热泵系统是通过对地下热量的应用来使得温度获得提升，通风系统的主要作用是抽入建筑外面的新鲜空气，从而实现室内的通风。对于地源热泵而言，所具有的工作原理大体相同，就是通过人工的方式来为建筑创造一个更加适合人们生活和居住的环境。在天气较为炎热时可以采用制冷的措施来降低室内温度，制冷方法有很多种，热泵制冷主要是利用做功的方式来制冷降温。在寒冷的天气下主要是将大地作为热源，从而为室内提供热量

2地源热泵系统优点

一年四季，相对稳定的地表浅层地热资源，冬暖夏凉为地源热泵提供很好的系统运行冷热源。地表浅层地热资源来自太阳，每天浅地表层吸收大量的太阳能，并将其很好地存储起来。地表浅层资源面积广，无处不在，地表浅层储存的这种巨大可再生能源，加之利用方便，使得地源热泵技术得到更好的推广，拥有更广阔的发展前景。地能无论一年四季地上温度如何变化但其很稳定的特性，使用当中冷热源形态不发生巨大变化，使得热泵机组、管道系统运行更安全可靠，效能更是优于传统空调系统，且节约近40%的运行成本，地源热泵系统兼具高效性和经济性。以地表水为冷热源，向其放出和吸收热量，不仅不会消耗水资源还不造成污染，在使用建造使用过程中与传统的空调系统相比无冷却塔、锅炉、储油房等设施，也不产生废气废渣，大大节约了建筑空间，还提高建筑的美观度。地源热泵系统建造方便、运行稳定、机组使用灵活，可一用一备或者三用一备，不会因为某一台机组出现问题导致整个系统无法使用，每台机组可独立供冷或供热。

3浅议暖通空调设计中地源热泵的应用

3.1大地耦合热泵

它一般将土壤看成热源,采取水平的方式将交换器置于地沟内,当然也可以通过U形方式将其置于竖井里,然后和水环路保护实现连通。和以往的空气热泵相比,大地耦合热泵具有以下优势。把土壤看成热源与热汇,无须设计冷却塔与锅炉,能够降低对环境的影响。其次,能够充分融合集热装置,借助蓄热与放热获取理想的使用效果。在设计过程中,设计人员需要合理选取地源热泵换热系统种类。基于现有的技术条件,换热系统按照埋管模式的不同,可分成两种,即垂直型和水平型。设计人员应结合建筑实况进行科学选取,其中,水平型地源热泵的应用范围最广。另外,设计人员还需要为大地耦合热泵系统选取换热器管材。因为换热器管材要埋设于地下,所以,设计人员应以系统运行稳定为切入点,保证管材的耐腐蚀性和韧度满足规范要求。考虑成本控制及综合考量各方面因素,设计人员可选择PE管材。

3.2地下水热泵

地下深井供水可以为系统提供足够的热源，实现夏季暖通制冷，冬季供暖。地源热泵系统经常采用热泵技术。水温不受外界环境影响，所以系统水源主要采用地下井水。下面分析地下水热泵技术的优点，并讨论其实际应用。(1)与其他地源热泵相比，无论是地下水回灌还是抽水，占用空间都很小，没有一种对其占地面积有影响。(2)地下水源热泵技术可以降低地源热泵技术的使用成本，系统维护方便，不破坏生态环境。在建筑物暖通空调的应用中，采用地下水热泵对水资源进行回收利用，但灌溉过程中地下水含量保持不变。

3.3管道与热泵机组融合

该方式较为常见,应用相对简单。设计人员按照埋管位置,选择适当长度的管道,对水平埋管可明确开槽间距,对竖直管道可确定开槽占地面积。结束上述操作后,设计人员可结合计算结果选取机组型号、定压设备等,在落实好准备工作的基础上开展图纸设计作业；然后选取相应的机房面积,设置开关安装部位；最后开展布线图纸设置,以便符合具体的工作要求

3.4污水源热泵

所谓污水源热泵，主要是在城市或者工业污水中提取热源，从而通过转化的过程让其成为更高品质的能源，为人们提供热量。污水源热泵的特点在于温度变化幅度较小且水质较为稳定，其优点主要包括这样两个方面:首先，其水质温度常年处于13～25℃，具有输出热量稳定以及COP值高的优势;其次，污水源热泵对于污染的排放要更低，并能够节省更多的能源，因为这种热源温度更加稳定，所以无论是制冷还是制热的系数都要高于传统源热泵。

4应用的注意事项

4.1正确选择机组

现阶段,市场上有很多不同种类的机组,但相关标准和管理经验有所欠缺。所以在进行设计时,设计人员应结合地源热泵类别进一步选取相应的机组。无论是机组的能效比,还是性能系数,都有严格的要求,不同厂家制造的机组,其两项指标也有所差异,所以设计人员应按照使用要求进行选取。类型不适应,将有碍于充分发挥系统功能,从而对供暖或制冷造成影响。

4.2智能化设计

将地源热泵应用于暖通空调设计已经成为一种趋势，通过智能化设计，可以提高相关技术的应用效果。智能化主要体现在暖通空调集成控制系统中。简而言之，通过在暖通空调系统中增加智能模块来调节室内温度，同时控制地源热泵与能量输送相关的工作。比如，当室内温度达到合适的温度时，供暖运行会自动停止，温度过低或过高都会自动报警，以保证资源的合理利用，方便人员操作。

结束语

暖通空调与每个人的生活息息相关，不仅关系到千家万户的冷暖，还在经济社会的发展中扮演着重要角色，是建筑节能的重头戏。建筑节能里建筑运行节能是重点，笔者从事建筑机电安装工程多年，深感对新技术要不断钻研，要持续地解读，用实践去检验设计思路和想法。事情环环相扣，一个新系统源头的设计是关键环节，设计师对自己所设计的暖通空调系统是否匹配建筑，是否对该系统的细节仔细考量过，是否能更优化更节能，这都是对设计师本人的深度拷问。

参考文献

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