地源热泵技术在暖通空调节能中的应用 贾建强

地源热泵技术在暖通空调节能中的应用贾建强

发表时间：2020-04-07T09:56:32.130Z 来源：《基层建设》2019年第32期作者：贾建强

[导读] 摘要：社会经济的飞速发展，使得能源短缺问题也会逐渐成为了急需解决的问题。

中国铁路北京局集团有限公司石家庄建筑段河北石家庄 050000

摘要：社会经济的飞速发展，使得能源短缺问题也会逐渐成为了急需解决的问题。而作为一个全新的空调系统，地源热泵技术具有节能环保、高效长久的优点，渐渐获得广泛的应用。同时技术性与时效性上都有很大的提升，是目前主要使用的环保技术。基于此，需要有关人员深入分析，提高创新力度，给人们的使用提供更加优质的服务。

关键词：地源热泵技术；暖通空调节能；应用

1地源热泵系统

概述地源热泵系统是从岩土体、地下水及地表水等低热源材料中获取能量，并通过水源热泵机组、地热能交换系统及建筑内部系统的转化为暖通空调系统所需能源的一种方式。由于能源交换方式的不同，地源热泵系统的形式也不尽相同，最常见的有地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统这三种。

2地源热泵的主要特征

2.1清洁性

地源热泵系统在运行中主要依靠电能的合理应用将地表或地下存在的热量转化成暖通空调系统运行所需能源，在这一过程中，因为不存在能源燃烧或放热的情况，所以对周边环境不会造成较大污染。另外，在地源热泵技术下，建筑外部不需要设置空调外挂机，自然在排热过程中不会产生污染。

2.2能效性

地源热泵技术在不断发展中已经形成较为完善的体系，在暖通空调系统中，其可增大能源利用率。如在较为寒冷的冬季，通过地源热泵技术的应用，可将室内温度控制在12-22摄氏度区间，较原有热量高出很多。且供热过程中，系统中能源的循环作用，可有效提升系统能效，降低能源损耗。

2.3经济性

在分析地源热泵系统的经济性时，主要是从冷却角度和供热角度分析。从冷却角度来看，地源热泵系统产生的冷却温度要明显低于传统暖通空调冷却系统。相关的数据资料研究表明，在暖通空调中应用地源热泵系统，其制冷以及供热费用能够降低1/3左右。从供热角度看，地源热泵系统在运行中主要是依靠电能供应实现供热的，能源消耗相对较低，经济成本较少，具有一定的经济优势。

2.4可靠性

地源热泵系统在运行过程中主要是依靠计算机等先进技术完成管控的，并通过远程监控方式，及时发现系统运行中存在的异常现象，且在第一时间加以解决，减少危险的产生。

2.5稳定性

地源热泵在暖通空调系统中的应用，能够降低外界不良环境对暖通空调系统运行所带来的影响，在提高室内环境舒适度的基础上，降低能源损耗。据相关数据显示，地源热泵技术应用后，建筑内部空间温度可控制在10-25摄氏度，供热及制冷系统也可保持在3.5-4.5，较传统暖通空调系统的稳定性更高。

3暖通空调在地源热泵中的应用

3.1地源热泵暖通空调的主要形式

依据热量来源的各不相同，地源热泵暖通系统能够分为土壤源和地下水源、地表水源这三种。埋管式土壤源热泵系统是将使用水当做是工作介质，在土壤内换热管道和热泵机组间流通，来完成机组和土壤的热交替，由于埋管的不同，有能分为垂直和水平两种，这是使用最多的地源热泵的形式，不用抽取地下水。直接在地下水源热泵将地下水当做是能量源，在抽取水后会把水输送到换热器与热泵机组中，提取或释放热量后重又回到地下。这一方案的应用需要得到地方政府的准许，同时地下因为有充分的水量，回灌工作是其要点，地表水源热泵使用地表水当做是冷热源，抽取江河湖水以及海水，从而形成一个开放式的循环或是闭环系统。其中前者是直接抽取地表水来开始热交换，后者使用水盘管道热交换仪器与地表水形成热替换。依据地源水使用手段的不同，将地源热泵系统分为开环和闭环两类。其中闭环换热器的公租介质不与外界的水或是土壤接触，在热泵机组与地下埋管间进行反复循环更替。开环系统抽取外部水当做介质，通常使用板式换热器和外部水进行热流通，以便保护内部的热交换仪器。

3.2通过外部方法提升系统的换热能力

如果暖通空调充足的空间容纳换热器，为达到满足室内冬季的热负荷需要，应该设置一个热源提升暖通空调系统的能力，在夏季可以应用冷却塔，来加强暖通空调系统的能力，在夏季可以安装冷却塔，来增加暖通空调系统的复杂性，同时对这种情况，可以考虑系统总体的经济性以及技术性条件来保障地源热泵系统的合理性。若是地下换热器的性能可以满足冬季室内热负荷，但是却不能满足夏季室内的冷负荷需求，只应该在系统中增设冷却塔。如果系统中热、冷负荷相差很大，可以应用地下埋管加冷却塔的手段进行处理，从而满足系统要求同时减少造价。像这样的方法不会用到锅炉，可以将系统总体的操作变得更加便捷。

3.3保证空调机组和地源热泵系统可以互相适应

一些空调机组只能使用水环热泵空调系统，其他的机组也有只能适用于开环式地源热泵空调。目前市场上类型的机组各种各样，极易分辨。有关施工方在选取设备的同时，要同时考虑到自身的节能和设备的需求，保证与地源热泵系统的类型可以互相适应。

3.4运行状况分析

在设计阶段因为温度监测点没有设置到地埋管换热器周围，在后期不用对两季地下岩土体的平均温度进行测量。但是可以使用检测来得到有关的数据，详情如下：（1）正式使用后，在系统运行中，地源系统热泵主机还不会启动，等待地源侧循环水泵运作一小时后，便能测量地下岩土体，结果是15.8，和热响应测试结果对比，温差小。（2）在系统各个组件都正常运作的状况下，11.7和8.3摄氏度分布是冬季地埋管侧出口、进口温度。通过观看系统每日的运转情况，在早晨8时测量出口温度在11.7摄氏度之上，在运转试点不停增加的时候，出口温度在这将渐渐下降，最终能达到9.8摄氏度，因此，观测系统运作中，可以对土壤温度的变化状况进行反映。

4地源热泵应用中的注意事项

4.1做到因地制宜

地源热泵技术在暖通空调设计中的优势较为明显，不过该技术在应用过程中，也会受到一些不良因素的影响和限制，导致其自身性能无法充分发挥，所以设计人员应在开展设计工作时，做到因地制宜，提升暖通空调设计的整体水平，降低能耗。例如，在设计过程中，如果存在夏季热能释放无法满足冬季供暖需求的情况，则可在暖通空调设计中设置合理的制热装置来制造更多热能，以维持冬季供暖，加强空间舒适性。而当冬季制冷量存储不足，无法供应夏季制冷需求时，可适当增加制冷设备，强化系统整体运行效果，提升建筑的实用价值。

4.2结合实际情况合理选择设备机组

科学技术的不断完善，使机组类型也呈现多样化的发展趋势，不过由于市场监管不严谨，很多不合格机组流入市场，这为地源热泵的应用及功效发挥带来了影响。基于此，设计人员在工作开展中，需结合暖通空调系统的要求，对地源热泵所需机组实行科学合理的选用，通过对比分析方式，审核供应商，以保证机组性能及质量符合系统运行要求。同时在机组选择上，还应注意其能效比和性能系数，以期全面发挥出地源热泵技术的作用。如果机组类型或者机组的能效比与性能系数与地源热泵类型不相适应，就会阻碍地源热泵系统的正常使用，进而影响建筑物的冬季供暖和夏季制冷。

结束语

如今人们的生活水准持续提高，在建筑环境方面的要求也愈发的高涨。暖通空调作为高层建筑不可或缺的机电设备，在改善人们的居住环境时，也造成了很大的能源浪费，我们便致力于将其他清洁能源用于替换电力持续暖通系统的运作。地源热泵技术便是如此一种新的暖通空调技术，在节省能源、降低环境污染、掌控碳排放上有着十分广阔的应用空间。

参考文献：

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