地源热泵在暖通空调中的应用探究

陈嘉亮

摘要：工业生产与人们日常生活质量的水平提升，导致全球性的能源危机加重，我国是人口大国，尽管地大物博但是人均资源很少，为了可持续发展，为了生态环境的保护，开始将节能环保视为发展的重要标准，地缘热泵是一种可再生能源，逐渐在暖通空调的应用中被广泛的推广。本文首先对暖通空调的发展简要概述;其次，对地缘热泵在暖通空调中的应用优势进行综合分析;最后，本文针对地缘热泵在暖通空调中的具体应用进行深入的探析。

关键词：地缘热泵;暖通空调;优化应用

随着现代化社会的不断完善，经济飞速的发展为能源的消耗带来巨大的负担，节能减排任务一直是发展的重要课题。暖通空调是建筑工程中的重要组成部分，在暖通空调的发展与节能上，根据实用性的需求，以及对节能减排任务的发展之中，由于地缘热泵的节能优势被广泛的投入使用，地缘热泵是运用土地储存能量的特性来进行应用于创新，技术还没有达到成熟的高度，与暖通空调的结合发展也在持续的进行中。本文针对地源热泵在暖通空调中的应用进行深入的探究与分析。

1暖通空调的发展原则与特点

暖通空调（简称HVAC）是集采暖、通风和空气调节为一体的空调设备，暖通空调的应用系统设计过程中需要应用到热力学、流体力学以及流体机械等多项机械工程学科，是属于机械工程领域的重要一部分。暖通空调的发展与应用为人们的生产生活提供极大的便利性，暖通空调的发展原则与特点主要有以下三点。

1.1实用性

建筑工程的实用性涉及到人类生产生活的方方面面，暖通空调的设计主要是为了提升应用的便捷性，实用性原则是暖通空调设计的最主要特点，在建设的过程中将采暖设备、通风设备与空气调节荣威一体化发展，可以充分的发挥机械工程的智能化程度。在实用性的基础上还需要重视空调设备的安全系数，在安装的环境进行安全性的检测也是必不可少的。

1.2经济性

在暖通空调的发展过程中，优化的经济型是暖通空调可以被推广使用的最大特点，在高效舒适的前提下又具有经济节约的功能，促使暖通空调迅速推广到市场之中。针对暖通空调的经济性来说不光是指暖通空调在设备上的价格经济优势，与此同时，暖通空调在使用上的用电经济优势也很重要，长期的使用下用电低廉是一项重要的经济性优势。

1.3环保性

在暖通空調的设计中，对于环保性的保证是需要进行优先考虑的，将先进的环保技术，应用到暖风空调的建造之中，虽然这一部分可能需要加大对于研发成本的投入，但是，在此基础上的暖风空调发展的长期收益是不可估量的，节能环保逐渐发展成为时代的重要课题，是未来的机械工程发展趋势。

2地源热泵在暖通空调中的应用优势

地源热泵是陆地浅层能源通过少量的其他能源进行激发，产生可以投入使用的高效能源，一般来说1kwh的能源投入可以获得4.4kwh的能源输出，这一项技术从瑞士开始投入使用，逐渐被各国广泛应用。地源热泵在暖通空调的使用中有着重要的发展优势，主要有以下三点。

2.1安全保障

在进行暖通空调的传统使用过程中，需要更多的传统资源投入，例如供热锅炉、热水供应与各种其他装置的投入使用，在使用上有很大的不稳定性，容易产生安全隐患，但是地源热泵的投入使用更加的灵活，可以减少对于空间的应用，同时减少对于传统能源的应用。

2.2成本低廉

由于地源热泵的激发特点，可以充分的将能源进行开发再利用，节约很多的传统能源，并且触发装置的运行成本较为低廉，检修方便，高效节能，使用的年限相对于传统的能源供应装置也较长，将地源热泵投入到暖通空调的使用中，可以实现更高程度的智能化，只需要花费很少的成本，是科技进步的标志。

2.3环保高效

在地缘热泵的应用创新中，可以降低暖通空调对于不可再生资源的浪费，地表能源属于可再生资源，尤其是在热带以及寒带地区，可以产生大量的能源，并投入到使用之中，对于这两个地区暖通空调的投入使用也是不可缺少的，两者相结合发展，可以为当地减少不可再生资源的投入，减轻我国的资源短缺问题。地源热泵对暖通空调的投入应用还可以提升空调的工作效率，减轻机械的运行负担，促进我国的机械工程发展，提升人们生活的舒适程度与便捷程度。

3地源热泵在暖通空调中的具体应用探析

3.1地源热泵在暖通空调中的应用形式

根据地源热泵的主要能源产生形式的不同，对于暖通空调的应用形式也有所不同，首先是土壤源的能源供应，埋管式的土壤资源可以使用水源作为主要的触发装置，埋管的方式主要有水平和垂直两种，根据土壤的特点来进行埋管方式的选择，这种形式是通过土壤内部的管道建设与地源热泵之间的能源机组产生联动效果，来进行能源的供给，土壤源的地源热泵方式也是最为普遍的一种地源热泵暖通空调运行方式;其次，地下水能源作为地源热泵为暖通空调供应能源的方式之一，这一形式的应用需要将地下水进行抽取，得到能源后在将地下水输送回去，形成地下水的循环利用，但是这一方式的应用需要得到当地的管理部门许可，必须要将地下水输送回地下是这一方案的应用重点;最后使污水源热泵的应用形式，利用工业废水与城市污水来进行能源的提取，以此为用户提供需要的能源，可以将污水进行再利用，不依靠地理环境的优劣势进行能源的应用，但是在应用的过程中一定要重视对于污水的处理问题。

3.2暖通空调对于地源热泵的方案选择

暖通空调对于地源热泵的方案选择中，主要有两种方案可以选择，一种是地埋管转换器，在建筑工程的建设过程中，进行实地的考察与测量，通过科学的计算手段，来提升埋管的数据分析，在进行地埋管的应用过程中需要将钻孔数、地埋管能量数据、单位钻孔深度的热量转换以及钻孔的深度进行综合的分析，得出合适的埋管位置。另一种方案就是热回收卫生水系统，这是一种新投入使用的空调方案，主要是通过对热回收系统对热水进行预热加入，并且提升对于加热过程中产生的能量进行充分利用，在热回收系统中可以应用到地热的补偿系统中，将废热输送到地热系统之中，形成资源的消耗平衡。

3.3地埋管与热泵机和冷却塔的结合应用

地源热泵在暖通空调的应用过程中，对于地埋管与热泵机的应用是最常见的机械组合形式，这也是应用状态中较为简单的组合形式。地埋管、热泵机与冷却塔相结合发展，将夏季过热的能源直接输送到冷却塔，将能源进行冷却，在之后可以投入使用，可以增强资源的循环效率，减少能源的流失状况。通过与冷却塔的结合，可以充分的将能源进行发挥，不光是在夏季，北方的秋季将风能进行积极的转换，以此运用守恒的原则，将能量投入使用，这是科技上的一大创新，在逐渐推广使用过程中。

4实际应用案例

在本公司设计项目中，有多个采用地源热泵作为冷热源的住宅项目，比如杭州熙华府项目，本案地处浙江省杭州市，小区总建筑面积约为14.2万平方米，住宅面积8：8万平方米。小区内最高楼层为18层，小区内采用生活热水的用户为696户。本地源热泵工程为住宅建筑提供空调冷热源及生活热水热源。

本工程末端为”天棚辐射+置换新风”系统，4台地源热泵机组由土壤提供冷热源，2台螺杆冷水机组由冷却塔提供冷源。新风系统夏季由热泵机组和冷水机组联合提供7℃/12℃的冷冻水，冬季则单独由热泵机组提供45℃/40℃的热水。天棚辐射系统夏季由热泵机组提供15℃/20℃的冷冻水，通过混水换为18℃/20℃的冷冻水;冬季则由热泵机组提供25℃/30℃的热水，通过混水换为26℃/28℃的热水。不同季节运行工况的转换靠阀门的切换实现。2台开式冷却塔则完全根据热泵系统运行情况及地下温度监测情况实时开启，即在夏季运行时为地埋管系统放热提供补充，以保证地下热场平衡，避免冷热堆积。机房内另设2台高温热泵制取60℃生活热水。

本项目地源系统流程图见图1。

本项目地埋井数量为1339口，地埋孔深度95米，地埋管采用SDR11系列φ32×2.9mmHDPE管单U连接，承壓1.6MPa。所有地下埋管换热器环路的水平管根据不同阻力接至窗井内不同的分集水器，以满足地源热泵机组冷热负荷。

5结束语

综上所述，地源热泵在暖通空调中的应用形式是有巨大潜力的，需要将地源热泵的特点充分的发挥出来，在实际的工作中与暖通空调的发展相结合，两者相互促进，共同促进建筑行业的节能减排任务。地源热泵的不断创新发展，还可以逐渐与各行各业形成通力合作，进一步促进我国的节能减排任务的完善，为了打造生态强国贡献出一份力量，在现代化社会不断发展的今天，能把握住节能、环保的国家才能在国际市场中大刀阔斧的进行创新发展。