暖通空调设计中关于地源热泵的应用

　[摘 要]由于现阶段世界的格局中，主要的能源依然以不可再生能源为主，而随着社会的不断发展，不可再生能源越来越少，这就要求我们要将节能减排作为生活中的一个重要的目标。在现阶段的可再生能源体系中，地源热泵具有非常高的稳定性和安全性，并且在环保和可再生上有着较高的使用价值，这就使这种能源在暖通空调中逐渐被大量的使用，并且成为我国暖通空调能源的一种发展方向。在本文中，通过对地源热泵的工作原理和使用优点进行一定的分析和讨论，并提出其在暖通空调领域中的应用。

在现阶段的生活中，我们对于居住的环境有了更高的要求，并且对于房间的温度、湿度、舒适度等都提出了更高的要求。而为了满足居民对于房间取暖的情况，我国在进行房屋设计时提出了一种地源热泵取暖的设计方法。这种方法不仅能给房间提供取暖，而且对周边的环境不存在污染现象，以响应我国的节能减排的号召。

1 地源热泵工作原理

1.1 地源热泵的定义

地源热泵就是指将空调系统的蒸发器或者冷凝器植入地下，在工作中与大地进行热交换。并且通过一定的介质在封闭的管道中来进行一个循环流动，将水作为载体在封闭的塑料管道中进行流动，以实现热交换从而对温度进行调节的目的。就是说地热能源的能量采集点来自于大地，这就能够避免使用燃料来进行加热，从而实现一种节约能源的目的。更是在当代能源缺乏的条件下，这种不依靠不可再生能源的暖通空调设计方案更应该得到一种广泛的应用。

1.2 地源热泵的工作原理

地源热泵的工作原理主要分为两个方面：

（1） 在夏季气温高的情况下，使用地源热泵机通过地埋管来讲建筑物的温度传到地下，从而实现降低建筑物温度的办法。

（2） 在冬季气温低的情况下，使用地源热泵机将地下的热量通过管道的方式传输到建筑中来达到取暖的目的。

这就是一种自然的热传导现象，我们不需要使用大量的热源来进行工作，仅仅是使用水泵和热泵来进行工作，从而实现热传导的目的。由于这种技术在我国还没有全面的进行推广，所以这属于一种提高温度的一种新兴技术。

2 地源热泵的优劣

2.1 地源热泵的缺点：

1） 由于我国居民的环保意识差，致使人们将大量的森林植被进行了砍伐和破坏，并且由于我国的粗放型经济模式，导致了大量的生活污水和工业污水排入到了河流湖泊中，从而导致了我国的土壤流失问题严重，土壤特性降低。但是对于地源热泵系统来说，土壤的性质条件是非常重要的，这对于地源热泵的运行效果有一个重要的影响。我们在对于地源热泵进行设计时，要对当地的土壤条件进行一个全面的勘察了解。以保证最终的效果能够满足人们的要求。

2） 在不同的供暖和制冷要求下，地下的换热器和热泵很难达到一个理想的匹配。自从上个世纪90年代以来，由于地热的研究热点一直处在地热能转换器的原理，换热和热泵系统的强化，地热能转换器匹配等方向。这与之前阶段的“线源”不符，而在现阶段研究中，更多的方面是在互耦合传热、传质模型，和其他的换热情况。

3） 地源热泵技术与其他的技术配合问题。对于地源热泵技术来说，其实现手段是暖通空调技术和钻井技术相结合来实现的，这就要求在施工的过程中要将施工组织设计和工程技术人员能够协调一致的工作，并且要做好经济技术分析等。

2.2 地源热泵的优势

在现阶段的地源热泵中，热泵的常见工作方式分为机械压缩式热泵、吸收式热泵、蒸汽喷射式热泵和热电热泵。

地源热泵在工作上有着很大的优点。虽然在地源热泵中，机械式压缩和吸收式以及蒸汽喷射式热泵需要我们在技术上进行一定的专业辅导，并且需要对大量的操作和安装人员进行素质和技术的培训。这要求地源热泵的技术人员在工作中要有很强的责任心和很高的专业技术水平，并且对于数据有一个准确的判断，尽量减少失误。在热电泵工作系统中，我们经过了长期的摸索和实验，设计出一种不排放任何尾气的工作模式，这不仅能够避免对环境引起污染还能避免对周边的居民造成噪声污染还能减少对居住环境空气的污染。

3 地源热泵系统在暖通空调设计中的应用

虽然地源热泵系统具有非常大的环保效益和节能效益，但是在实际的施工设计中往往受到了很大的外部环境限制，从而无法将其应用到所有的暖通空调领域中。如在城中心小区的设计中，其建筑面积为8000�，在土质结构上，地下90米以上是砂土，由于这种地质条件在进行钻孔施工时的开支比较少，那么针对这种情况下可以使用开放式的地源热泵系统会起到一个更好的效果。由此可见地源热泵在暖通空调领域的使用也要按照实际情况来进行设计。

3.1 热能不足

当出现大地不能够满足建筑的取暖需要时，在实际时就需要加入一些其他的制热装置来进行辅助加热，从而使整个建筑能够满足人们取暖的需求。而夏季也不能满足制冷需求的条件时，也要适当的增加一部分辅助制冷设备。但是由于增加设备能够导致其运行成本的增加，那么就需要进行一定的计算来决定使用地源供热是否合理。例如某宾馆的建筑面积大约为21000�，在进行地源热泵改造前的使用的设备主要是冷却设备和燃煤设备组成。由于这这冷却设备和燃煤设备的工作效率低，不能够满足实际的应用效果，于是进行了地源热泵的改造，在夏天将多于的热量存储到大地当中，在冬天进行使用；冬天将冷能量也存储到大地中，以让夏季使用；从而在冬季减少了对于燃煤设备的使用，在夏季减少了对空调系统的使用，这就会极大的减少了宾馆的能量消耗，也减少了其废气的排放。而当这种情况都不能满足实际的使用时，可以使用地埋管的办法来进行设计，在系统中增加一部分制冷装置，从而既提高了对于能源的使用效率也满足了实际的要求。 　　3.2 对于机组进行正确的选择

在对于机组进行选择时，要使其与地源热泵的系统类型相适应。由于市场上存在各种各样的机组，并且在机组的制定上没有一个统一的知道和技术规范，这就会导致在进行机组选择时容易挑花眼。所以在进行机组挑选时必须了解地源热泵系统所需要的类型是何种机型。比如在对于开放式的地缘热泵暖通空调系统进行机组选择时，就不能使用水环热泵的机组，否则就会使整个系统在夏天时的使用效果低下。

3.3 能源效率和性能系数的选择

在暖通空调系统中，进行合理的使用地源热泵，这不仅能够有效的提高能源使用效率，还能起到一个环保的效果。这就使其对于机组的性能和参数都有着非常高的要求。由于没有一个统一的标准和规范，每个厂家所生产设备的性能和参数都不一致，所以设计者在进行设备选择时要尽可能的选择适当合理的设备。例如某工厂生产的设备，虽然其制热系数在4.6到7.1之间，但是在实际制冷时效仅仅有0.66吨，大的达到30吨，这就存在了非常大的差异。并且由于厂家的测定标准不一，这就使采用不同算法得出了结果页不一致。而针对不同的工程所需要的值也就不同。

3.4 抽水井和回灌井的设置

在暖通空调系统的设计中，如果想要保证系统的正常运行，那么就一定要设定抽水井和回灌井，在对其进行选择时，首先要保证其能够满足地源热泵的使用，还要满足地能源浪费的要求。而根据暖通空调设计的规定，在对于抽水井和回灌井的钻井时，要达到100米的平均深度，并且抽水量要达到100m？/小时；回灌井在50m？/小时。在不工作情况下其水位要达到地下32米，工作时水位要到到地下38米的要求。

3.5 控制系统

整个地源热泵暖通空调系统的控制系统主要分为热泵机组和自动控制系统、水池控制系统和井控制系统。在工作中各个控制系统分管器各自的部位。例如热泵机组自动控制系统是通过数控或者自动化装置来对暖通空调的制冷制热进行一个全面的调控，从而减少了认为的操作；水池控制系统的主要功能室依据水位的情况要聚丁是否要使用深井盖；井控制系统则是要对其进行一个分组的管理，从而全面调节整个系统的工作情况。

综上所述：居住环境与我们每一个人都息息相关，所以我们在对于其整个系统进行设计时要尽可能的达到优秀。而随着我国的建筑水平的逐渐提高，室内暖通的设计也在快速发展，而为了更好的满足我们的住房要求，我们可以使用地源热泵来为我们进行供热和制冷。这种方式不仅能够达到我们的要求，还能够满足我们对于环境保护的思想和节能减排的目标。虽然地源热泵存在着一定的局限性和缺点，但是我们更要对其进行跟家深刻的研究已解决其缺陷和局限性。以让我们国家的建筑水平有一个全面的提高，环境也越来越好。