简述地源热泵节能的应用

俞海燕

摘 要 地源热泵作为建筑物供暖及制冷新技术，既保护环境又节约能源。其能量转换效率高，运营成本低，改善了夏热冬冷地区建筑热条件。本文介绍了地源热泵的分类，发展的现状问题及前景，探索科学节能途径策略，使其在发展国民经济、保护生态环境、优化能源结构方面做出应有的贡献。

关键词 地源热泵;节能;策略

1什么是地源热泵

地源热泵是一种利用地下浅层地热，既可供热又可制冷的高效节能空调系统。在冬季，能将地表中热能“取”出来，提高温度后，供给室内采暖;夏季，把室内的热量“取”出来，重新释放到地下去。由于地源热泵的热源来源于地下，温度相对稳定，它不向外界排放任何废气、废水、废渣、是一种理想的“绿色空调”[1]。

2地源热泵的发展趋势

美国的地源热泵空调系统占整个空调系统的40%，是美国政府极力推广的节能、环保技术。中北欧的瑞士、瑞典、奥地利、丹麦等国家，地源热泵（土壤换热器）技术利用处于领先地位，地埋管土壤换热器热泵得到广泛的应用。在目前节能和环保的潮流下，中国的地源热泵市场也日趋活跃， 孕育而生各种地源热泵的相关产业。从而也呼吁各种配套的规范标准和实施细则。

3地源热泵的分类及其特点

地源热泵根据地热源的种类和方式：①土壤源热泵 GSHP。土壤源热泵以大地作为热源，热泵的换热器埋于地下，与大地进行冷热量交换。根据地下换热器的布置形式，主要分为垂直埋管，水平埋管和蛇行埋管三类（其中蛇行埋管是盘管水平埋地式）。对于垂直式埋管，其优点：占用面积较小，管路及水泵用电少，缺点是钻井费用较高;对于水平式埋管系统，其优点：室外埋管安装费用低。缺点是占地面积大，换热效果不如垂直埋管。②地下水热泵系统GWHP。土壤源热泵得到发展以前，欧美国家最常用的地源热泵系统就是地下水系统。地下水热泵系统的优势是造价要比土壤源热泵系统低。但由于部分地区大量使用地下水，造成路陷楼塌安全隐患大;有些未经处理的回水流入地下，对地下水形成污染，所以有些地方法规已禁止抽取或回灌地下;可供合理利用的地下水量有限;③地表水热泵系统SWHP。地表水热泵系统主要有开路和闭路系统，包括使用江、河、湖中的地表水。地表水热泵系统具有相对造价低，泵耗能低，维修率低以及运行费用少的优点，但是，必须保证足够的水量及水体深度，否则可能造成热泵效率降低[2]。

4地源热泵发展障碍

（1）地源热泵系统地下施工最大。初期投资远超过传统的空调系统，投资回收期长。在应用地源热泵的开发项目中，施工过程较传统暖通方案的施工周期长，时间成本消耗大。

（2）区域性明显。受气候和地理条件影响，地源热泵在我国长江黄河流域、东北、西北、华北等对冷热量需求较大的地区较适用，全年冷热量能达到最佳平衡状态。区域性较明显，相对来说华中，西南，西北等地区应用有限制。

（3）我国地源热泵行业产品行为产品制造标准和规范尚不完善。目前很多地源热泵主机生产制造商尚不能提供整体系统的设计，造成机组节能而系统节能效果差的局面。此外存在设备、材料、施工各个环节都没有明确的规范细则，标准缺失，项目的建设及运营监管不严格。

5地源热泵系统应用案例

（1）工程概况。某会所建筑面积约为10000m2，地下一层，地上一层，其中地下建筑面积为3000m2，空调面积为1620m2，包含游泳池，健身房、瑜伽房、球室、教室、物管办、阅览室、更衣室及休闲区。 设计范围：空调冷热源系统设计，泳池区恒温恒湿系统设计、供热系统设计、泳池区、沐浴间、更衣室、瑜珈室地暖设计。

（2）方案设计。方案采用地源热泵+三合一（集加热，空调及泳池除湿于一体的专用泳池除湿地源热泵机组）热泵机组的空调系统，由于空调总体热负荷远大于空调冷负荷，由此需要按热负荷选型，同时使用系数要求，经对比采用了2台全热回收地源热泵机组，单台制冷量241.5kW，制热量203.6kW，全热回收量203.6kW。三合一热泵机组负荷选用送风量为25000m3/h，除湿量为87.5kg/h，热回收量135kW，功率40kW的机组。室内淋浴系统的热水负荷来自机组的全热回收，可用于游泳池水温的加热。2台地源热泵机组按排热换热率55w/m，吸热换热率43w/m，有效井深100m计算，最大打井数为106口井，考虑一定余量使用112口井基本上能满足2台地源热泵机组满负荷运行时换热量。空调的控制方案：①空调水系统供回水采用压差控制：根据供回水总管压差，比例控制旁通管上的电动调节阀，以保证供回水总管压差的恒定。②三合一热泵机组的控制：通过设在回风管处的温度传感器和湿度传感器，把所检测的温度和湿度与控制器设定温度和湿度相比较，输出信号，自动控制热泵机组，使送风温度和湿度恒定在一定范围内，以节省能量。③全热回收地源热泵机组的控制：热回收地源热泵机组自带控制系统，其控制根据所设定的供回水温度传感器把所测的温度与控制器設定点温度相比较，输出信号，控制机组的负荷变化及压缩机的启停。模式转化由机组根据运行指令执行。④游泳池池水加热控制：采用三合一热泵机组加热则热泵机组内部自控处理。⑤专用除湿空调箱机组控制：通过设在游泳馆回风口处的温度和湿度传感器，把所检测的温度和湿度与控制器设定值相比，输出信号，分别控制设在冷冻水和热水回水管上的二个电动调节阀，从而使游泳馆内的送风温度和湿度恒定在一定范围内。

6优化系统设计施工技术特色和节能措施

相对于风冷热泵机组及三合一空调热泵机组，采用除湿空调箱对游泳馆进行除湿和空气加热，最大限度地发挥了地源热泵的节能优势，并且大大降低了投资费用，完全符合节能，环保、节省投资的绿色理念。

7结束语

综上所述，地源热泵系统应用于建筑节能越来越受到重视。该技术不需要人工冷热源，不需燃气和煤等传统热源，采用少量电能即可满足建筑供热，供冷，供生活热水的需要，具用清洁、节能和经济可行，在办公楼，学校、别墅住宅等各种民建，公建项目中都有很成功的应用实例，发展前景良好。

参考文献

[1] 牛勐.地源热泵节能分析[J].科技视界，2014（3）：112-113.

[2] 刘婷婷.夏热冬冷地区地表水地源热泵供暖的节能性及经济性[J].暖通空调，2014（6）：33-37.