地下水源热泵系统在住宅小区生活热水中的应用

刘清泉

[摘要]地下水源热泵技术与传统的技术系统相比具有无可比拟的优势，它将节能与环保统一，实现了能源利用率和环境质量的双重提高，是一种新型的可持续发展的技术。本文以某市某住宅小区A区的供热项目的设计为例，来分析地下水源热泵系统在住宅小区生活热水中的应用，并介绍一种新型的地源热泵复合系统，其主要由地埋管换热器与辅助冷热源构成，冬夏两季各不相同。系统中的生活热水由专门的热泵提供。这种方案设计不仅发挥了地源热泵系统的优势，还降低投资，增强可行性扣可靠性。

[关键词]地源热泵；系统分析；实际应用

文章编号：2095 - 4085（2018） 08 - 0042 - 02

1 现状

在经济的飞速发展下，人们对于生活的质量提出了越来越高的要求，在生活方面，对于住宅中的采暖、生活热水的需求量越来越高。但传统的供热方式对环境和能源造成了极大的破坏和浪费。这就使得人们想要寻找一种环保节能的供热方式。而作为一种环保节能的供热方式，地源热泵被业界所看好。地源热泵具有节能、环保等多种优点，对于传统的供热方式无疑是一种超越，具有很好的市场前景。

当然，这项技术同样存在着缺憾，比如：投资比较高，一般适合相对来说面积较小的住宅，如果应用于大型住宅或建筑工程就会比较困难；这项技术对于相关设备的材质以及结构的要求比较高。

面对以上问题，通常的解决办法就是地源热泵复合系统。如果某些土地紧张，但又期待环保节能产品的项目，就可以使用另一种更为复杂的复合型地源热泵的方案。这种系统主要是在制冷的季节使用辅助冷却系统，而在供暖的季节则正好相反，某市某住宅小区A区就利用这种新形式，实现了环保与节能。

我国的一项基本国策就是建设节约型社会、发展循环经济，对于环保节能的要求关系到国家生态工作的实现。地源热泵技术是一项十分节能环保的技术，其市场前景应该是十分光明的。

2 地源热泵技术的应用方式

以应用的建筑物为标准，地源热泵的应用模式可大致分为商用型和家用型；而从输送冷热量的方式的不同，可分为分散系统、集中系统以及混合型系统。

2.1 商用系统和家用系统

商用系统主要應用于办公楼、酒店等建筑物，该系统在设计方案上主要集中设置冷热源和一致的传输路径。

家用系统大多应用于小型的住宅区、别墅等建筑物中，用户将通过使用自己的热泵、地缘等来进行冷热法的供应。

2.2分散系统、集中系统和混合型系统

分散系统主要应用于办公楼、学校、酒店或者其他商用建筑等。通过中央水泵，用水环路的方式把水传送到各个用户用来作为冷热源，用户们将独自使用自己的热泵机组来调节。这种系统可以把用户所使用的冷热量呈现在用电上，这种系统十分便于计量，适合目前的计量要求。集中系统是将热泵安置在机房中，而冷热量主要通过风道或者水路系统来输送到各个房间。

混合型系统是把地源和冷却塔或者加热锅炉一起使用用来作为冷热源的系统，混合型系统与分散系统相似。在南方，冷负荷大，热负荷低，所以夏天适合地源和冷却塔合用，冬天只使用地源；在北方，热负荷大，冷负荷低，所以冬天适合地源和锅炉合用，而夏天使用地源。这样就可以节省开销和投资。

3 系统概要

某市某住宅小区A区拥有19栋建筑物，其中有12栋别墅和7栋普通住宅，总建筑面积达12万㎡。该项目涵盖两个系统：供暖空调系统以及生活用水系统。供暖空调系统将根据建筑物的高度和性质进行分区处理，高区的建筑采用地埋管——辅助换热型地源热泵系统，而低区建筑采用埋管型地源热泵系统。

每个用户设置水源热泵机组一台，而用户侧则可以安装双管式风机盘管系统，地埋管——辅助换热型地源热泵系统则设置在户外的水源侧。在夏季，该系统通过地埋管和冷却水为住户提供循环冷却水；在冬季，该系统通过地埋管和燃气热水锅炉为用户提供低温热源水。

生活用热水系统使用集中式的供水形式，通过专门的水源热泵热水机组来给各个住户提供生活用热水。水源热泵系统的低温热源水在不同季节会由不同的系统进行提供：冬季的低温热源水可通过燃气锅炉的换热系统来得到供给。在春秋季时，低温热源水可以通过地埋管系统的换热器来进行供给。在夏季时，低温热源水可以通过空调冷却水系统获得。

4 地埋管——辅助换热复合系统

某市某住宅小区A区的建筑面积大约有12万㎡，所以它的总热负荷和总冷负荷都很大。方案最初设计的目的是为了使得供暖空调系统更加合理，可以进一步确保系统正常且稳定的运行，减少不必要的经费投资。供暖空调系统使用地埋管——辅助换热系统是由于该小区的具体布局和特性决定的。

4.1 户式热泵——集中地埋管系统

由于住宅中的建筑物面积比较大，即使使用辅助换热系统，地埋管的使用量仍然十分大。再次，根据住宅区建筑的特性，为保证各个住户使用空调的便利与灵活，将使用分散型水源热泵而集中安装地埋管的系统方式。

这在一方面，使得每个住户的空调使用更加方便，住户们可以根据自己的需求进行多种选择，提高了每位住户的生活舒适性；另一方面，就可以很好地实现节能，并减少物业的部分困难。根据该小区的实际特点，使用分区管理的技术，不仅减少了地埋管的总体数量，使得系统的整体性能得到提高，还减少的地埋管的应用量，减少了相关的材料资源投入，降低了能耗，也使得施工难度减小。

4.2 浅水湖冷却水源热泵系统

在该小区中，有1.2万㎡的人工湖，这一人工湖即使在夏季也仍能保持较之室外温度更低的温度，这一特性就使得这一人工湖成为了该小区在夏季时很好的空调冷却水的替代。浅水湖冷却水源热泵系统是作为地源热泵空调系统的辅助系统的。在夏季时，如果冷却能力不足，可以通过浅水湖进行辅助冷却。这不仅使得系统运行更加合理可靠，而且实现了节能环保的最初目的。浅水湖冷却水源热泵系统将使用开放系统来降低投资费用。

4.3燃气锅炉辅助加热系统

根据燃气锅炉自身的优势，并结合该小区的特性，采用燃气锅炉作为辅助加热系统的热力来源。相较于地源热泵的供热方式，燃气锅炉的缺点主要是运行费用相对较高。这种设计方案不仅使得燃气锅炉的容量大大减小，也使得其使用时间大大减少，这就使得总体的燃料消耗降到最小值，保证了节能环保的实现。在过渡的季节时，通过地埋管换热器和人工湖水的复合型系统来供应生活热水也是一种节能环保的方案。

5 结语

该项目是根据某市某住宅小区A区的相关建筑特性、冷热负荷特点等方面，采用最为合适的地源热泵复合系统。地源热泵由于其相对较为优良的品质，已经受到越来越多用户的喜爱。而地源热泵复合系统更是将该系统的整体性能优化。这一项目应用更加完善的地埋管一辅助换热这一复合型形式，不仅充分利用了土地资源，发挥了地源热泵的良好性能，而且节约能源，节省投资与开销，使得整体性能得到很大的提高。这种复合式的方案设计很有希望在更多适合的建筑项目中加以使用。

参考文献：

[1]赵振林，地源热泵技术在欧逸丽庭项目中的应用[D].北京：华北电力大学（北京），2008.

[2]刘德或.水源热泵系统的综合研究与工程应用[D].北京：北方工业大学，2003.