试论酒店建筑地源热泵空调系统的运行方式

陈晨

摘要：随着时代的发展和进步，能源问题和环保问题已经成为了国际重点关注的与人类生存和发展密切相关的两大主题，在我国城市化进程不断推进的时代背景之下，我国的能源紧缺问题也逐步被暴露出来，并且由于长期的传统燃煤取暖方式使得我国的温室效应逐渐严重，环境温度的升高对空调系统的制冷效果也提出了更高的要求，为此，设计环保型的地源热泵空调系统高效完成建筑内部的温度调节已经不仅仅是酒店经济效益提升以及建筑内部环境改善和发展的需要，也是我国环保性建筑发展的必经之路。酒店作为分布广泛，数量庞大的公共建筑，其能耗主要分布在空调系统和供热系统，地源热泵空调系统则能够很好的实现能源之间的转化利用，通过合理科学的能源利用模式实现了酒店建筑的节能和环保运行。为此，本文对酒店建筑的地源热泵系统发展历程敬意探究，在此基础上分析酒店建筑地源热泵空调系统的运行方式施工过程中的注意事项，最后对以确保其节能运行的运维工作进行了研究和分析。

关键词：地源热泵空调酒店建筑;系统运行

引言

在我国酒店建筑行业的发展过程中，产生的建筑内部能耗逐年增大的原因主要是来自于公共建筑内部的空调系统，照明电器等方面，研究资料表明，在实际的酒店运营过程中，空调系统的能耗和生活热水系统的能耗占酒店建筑能耗中的很大比重，为此，在酒店建筑设计的过程中加强空调系统节能性的研究和对降低设备的功耗进行更有针对性的运维工作和设计工作能够使得酒店这样的公共建筑形成更为环保的空调系统。

一、酒店建筑空调系统概述

在我国酒店建筑的发展过程中，温度的调节绝大部分依赖于空调系统，在空调系统的工作过程中，在提供稳定温度控制的前提之下最大程度的降低空调系统的能耗对酒店经济效益的提升以及酒店运营环保节能水平的改善具有至关重要的作用，在对空调系统进行节能性能的优化和改进的过程中，通过深入探究酒店建筑空调系统的运行机理，对系统的水流循环和温度控制机制进行调节，并且更为科学合理的设计酒店建筑中空调系统的循环体系，尽可能在节约能源的同时有效控制酒店温度，与相关类似工程相联系优化酒店建筑中的空调系统地源热泵工作模式相结合对酒店的地源热泵系统进行优化，进而实现降低系统运维成本的目的，这将是酒店空调系统建设的主要研究和发展方向[1]。

二、酒店建筑地源热泵空调系统发展现状

从地源热泵空调系统的运行理论出发对酒店建筑地源热泵系统的设计过程中，可以得出其核心的设计理念是尽可能平衡空调系统的冷热负荷、保证建筑内部的土壤释放的热量与空调系统能够控制吸收的热量大小接近，两者越接近，地源热泵空调系统的工作能耗越接近于理想能耗。而空调系统的供热或者供冷方式决定了系统的冷热负荷能否实现有效的平衡，在地源热泵空调系统的工作过程中，如果系统的供冷或者供热方式破坏了所在区域的土壤释放热量的温度场，那么就会使得酒店建筑中的空调系统能耗增大，例如在夏季酒店空调系统进行低温控制时，由于空调系统向土壤中释放了大量热量，甚至大于在其他时间从土壤中吸收的热量，这就会导致酒店建筑的地下土壤温度场被破坏，土壤热量的不平衡使得空调系统的控温过程更为困难，冷热负荷不均的问题使得酒店建筑中的地源热泵空调系统能耗提升，能量利用率下降。

三、地源热泵空调系统节能设计的重要性

在实际地源热泵空调系统的运行过程中，空调系统通过將传统的水环热泵系统进行改进，自二十世纪八十年代诞生以来已经取得了良好的节能效果，系统运行时对传统的水环热泵能量利用方式进行了改进，通过有效利用地热，在实际的工作过程中代替需要燃料燃烧产生循环热水保障环路水温实现的水管热泵运行模式，降低了酒店设计散热装置的成本和供热系统的能耗，酒店建筑的地源热泵空调系统运行的成本显著低于传统的空调系统运行成本[2]。通过设计地源热泵系统能够对酒店的温度按季节温度的需要进行相关的调节，其控温机制如下图所示：

四、地源热泵空调系统施工过程中的相关注意事项

4.1前期勘察工作

如果确定了地源热泵系统的运行模式为地下水水源模式，那么就需要对酒店建筑的地下水水文环境进行前期的勘察，确保其地下水环境能够有效实现空调系统的热量交换功能，如果区域的地下水环境不能满足酒店地源热泵空调系统的热量循环需求，则需要进一步对酒店区域的地质条件进行深入分析，进而判断其安装地源热泵系统的合理性，对系统建设施工区域的地质水文勘察环境需要具有良好的精确性和客观性，才能够在空调系统的实际设计和施工过程中尽可能全面地考虑到相关的问题，在具体的地质勘察中需要对酒店建筑地下土壤在施工过程中能否进行钴洞、挖掘予以核实，同时对相关的规章制度和条例进行收集和信息的采集[3]，为后期的空调系统设计和运行提供数据和信息基础，此外，还需要对酒店建筑周围的环境进行考察，分析其具体的施工条件和施工环境，得出可能存在的施工制约因素。在此过程中还可以适当查阅相关地区的水文资料和地质研究报告，以加大前期调研的进展速度。

4.2 施工过程分析

在实际的空调系统设计施工过程中，首先需要对勘测井进行取样和测试，施工团队聘请的地质专家在这个过程中应该参与或监督所有的取样工作，精确并且客观的对不同测试井中的运行数据进行分析，这一过程不仅包括在不同情况下的井深，还包括对于测试井中的地质特征进行分析，对于勘测井的土石样品在实际的勘察过程中需要予以妥善的管理和保存，并且做好标记，为后期分析提供便利，数据的记录不仅仅局限于对地下水深度数据的测量，还应该具体到岩石的组成，水平面高度等地质信息。与此同时，勘测井应通过排气、喷射或冲击等方式不断改进，直到它们能产生清洁、没有沉淀物的水。为了能够使得测试井具有更好的再生能力，对于每一口测试井都应进行不少于24h的抽水测试，井边的检测仪用来收集蓄水层的其他信息，并对这些井可能带来的对蓄水层的干扰进行评估。除此之外，在抽水测试的过程中需要对地下水温度的数据进行测量，收集相关的水样进而对其水质进行专业分析，评估现有水的质量并确定其在地下水系统中使用的适宜性。在水样分析的过程中，需要包括对于地下水中各种杂质微生物以及大肠杆菌等级的检测，此外还需对会带来负面影响的细菌进行鉴定（包括铁锈，溶解矿石，pH值，硬度和其他有机成分）。最后结合酒店建筑地源热泵空调系统的实际运行状况对当地和周围环境以及工业发展状况所做的调查决定是否需要增加其他的化学分析。

在地源热泵空调系统的热泵机组安装过程中，在机组和管线之间的连接水管以及热泵供回风口与风道之间的连接应该结合施工区域的施工地质条件选择更为合适的管材，在绝大部分工程中普遍选择使用方便灵活的软管;并且分区内所有热泵的冷凝水收集和排放系统的安装要符合当地相关部门的要求，需要能有效收集冷凝水并有一定的坡度以考虑系统清洗。在热泵系统的安装和设计过程中需要充分重视系统带来的噪声问题，在关键位置需要安装压缩机护罩和管道消声器以降低热泵噪声。最后，在完成系统清污、冲洗、杂物清除、填充和充注防冻剂之前，闭式环路流体应通过旁通管绕过热泵机组。

在施工环节比较重要的部分是对于酒店地源热泵空调系统中央泵站的安装，需要注意的是在水泵安装时，应在泵的吸入端装偏心渐缩变径管，在压出端装同心渐扩变径管。在使用弯头的地方应使用大半径型的弯头并垂直安装。吸入和排出管道应有足够的支撑，以不致再往泵的壳体上施加负载。对于每一台泵在运到工地之前都应做测试，以保证在达到设计扬程时的流量也满足设计值。应提供该项测试的文字报告。此外，在减压阀和系统与顶端空气分离器的连接处之间补水管线上设置膨胀水箱，与此同时，还应在泵的吸入端进一步安装空气分离装置，其顶部连接到补水管线上且装有一个手动排气阀[4]，底部有带过滤器的排污阀。在这一过程中建筑物的水环路应在该侧连接。对于酒店建筑规模较大的地源热泵空调系统，应增加压力安全阀以防止超压。在中央泵站安装的过程中也同样需要考虑隔震装置的设计，并且在管道之间的连接最好选择型号匹配的伸缩接头进行实现。另外，在水泵附近的所有管道都应用弹簧吊钩支撑。完成中央泵站的施工安装以后，在系统开始运转时，应由水泵制造商或其指定代理商协助进行启动运行，应检查泵是否正常运转。

4.3 酒店建筑地源热泵空调系统运行节能运维工作

在完成酒店建筑地源热泵空调系统的施工和安装之后需要对管道系统进行清扫、冲洗、试验、气体清洗和化学清洗，彻底清洗系统并完全排空空气。在这一阶段要注意地源系统的管道应与建筑物和机房内的管道隔离开。在实际的操作过程中，首先需要向管道充水，在实际进行的过程中应旁通热泵热交换器和其他拟接到环路上的设备。接着使水持续流过系统，直至碎石、泥土等从管道中被清除。对于大管径的管道有针对性的分开冲洗，以保证有足够高的速度冲走碎石。在此之后把热泵和其他调节设备连接到环路上并再一次向系统充清水，在充水的过程中需要考虑建筑水压必须足以克服在充水管线和系统最高点之间的静水压头。当充水至水从放气孔流出时，接通向建筑物的供水并关闭手动放氣孔。接着用建筑内充水管线的水再次冲洗系统并打开最低点的排水。应顺序打开和关闭管道和立管的关闭阀，以保证主要的平行管道单独冲洗，最后充满整个系统。对该过程进行重复进而能够实现管道的清洗。此外，对于管道材质为金属的情况，还可以尝试采用化学清洗的方式，PVC材料的管道不需要考虑这方面的处理内容。

在空调的运维过程中，如果系统有地热交换器或地表水热交换器，应早一点将防冻剂加进热交换器并与室内系统隔离。具体的操作是打开关闭阀门，则地下/地表水热交换器和室内水环路是一条连续的流道。运行系统泵使流体在整个系统完全混合，在操作中要确认防冻保护符合设计要求以及化学防腐剂的特性和浓度符合设计要求。

运维工作还包括对地源热泵空调系统的流量进行测试，这与空调系统的节能性能具有十分密切的关联，主要涉及的工作有通过系统中全部平行管线的流量应相互平衡并符合设计要求，之后尝试用一台循环泵使地源热泵系统运行，让系统的全部流量流过中央泵站中的水泵，测量流过节流孔板的压差等多种不同的空调系统运行情况。在数据记录的过程中用流过每一台热泵或设备的压降读数来平衡流过每一管线上的每台热泵或并联设备的流量，并与制造商的数据作对比，之后用在每台热泵回水管上的平衡阀或球阀调节压降至要求值，最终完成空调系统的流量平衡报告。

五、结束语

综上所述，通过对酒店这样的公共建筑中的地源热泵空调系统进行改进的运行模式，基于平衡酒店冷热负荷的设计理念，将酒店内部的地源热泵空调系统与酒店内的供热系统，冷却系统，生活热水制备系统相结合，合理控制和利用空调系统吸收或者释放的热量，进而达到节约能源的环保型公共建筑空调系统运行的目的。

参考文献

[1]张宁宁，由世俊.天津天诚丽筠酒店合同能源管理节能改造[J].暖通空调，2019，49（01）：73-76.

[2]高喜玲.某商务酒店空调系统运行能耗及节能分析[J].科技视界，2018（20）：50-52.

[3]杨明远. 中央空调系统设计与控制方法研究[D].沈阳建筑大学，2017.

[4]郭翠云.浅谈现代酒店物业管理中央空调系统的节能措施[J].现代物业，2007（04）：80-81.