地源热泵在暖通空调设计中的应用

地源热泵在暖通空调设计中的应用

夏聪 

身份证号：120225199602086013

摘要：建筑暖通空调系统是公认的能源消耗较大的系统，也是导致建筑能耗不断上升的主因，结合目前实际情况来看，为有效控制暖通空调系统的能耗问题，减少环境污染，可将地源热泵技术应用其中，利用该技术对系统结构加以优化调整，实现能源的科学处理。基于此，对地源热泵在暖通空调设计中的应用进行论述与分析。

关键词：地源热泵；暖通空调；设计应用

1地源热泵系统概述

地源热泵在暖通空调设计中的关键技术是根据水和土壤环境在地下进行传热。在一年的运行期间，可以实现热量平衡，以保持室温的平衡，从而使地源热泵系统在高温天气下可以储存大量热量，在冬季可以为建筑提供适度的热原，以满足冬季热量的要求；在寒冷的冬天，地源热泵可以将空调储存在空气中，并在夏天释放出来进行冷却。地源热泵系统的能量来自地面，因此工艺设计基本上在地下进行，这大大减少了对环境的污染。此外，使用季节性的动能储存可以减少电能的消耗。在地源热泵工作系统中，主要包括自然通风、制冷、供暖等。排风系统是将室内外发电机组连接起来，吸收室外新鲜空气，并排出室内空气质量，进行通风，达到自然通风的实际效果，所有制冷机组的基本原理是利用冷热交替转换设备，根据风扇盘实现房间制冷的效果，加热系统软件用于房间的除霜和加热。实际的供暖效果是通过地板供暖系统实现的。此外，如果室内湿度严重，可以使用蒸发装置来降低温度，冷却空气中的水，消除湿气。

2地源热泵系统的特性

2.1清洁度

地源热泵系统的运行通常通过电磁能的供应来实现，热量直接从地面获得。因此，在运行过程中不存在着火和放热反应的可能性，不会造成更多的污染物，减少对外部环境的影响。此外，在相对成熟的系统中，水源热泵不需要配备外部软件机和封闭式冷却塔，因此不需要担心放热反应中的生态环境。

2.2能源效率

地源热泵系统在具体运行中具有较高的能效。例如，在寒冷的冬季，外部温度相对较低，基本条件对热量的需求较高。然而，地源热泵系统可以将温度维持在12℃~22℃，建成的循环系统可以保证热质量，从而不会造成较大的转化差异，提高整个系统的能源效率。

2.3合理性

与传统的通风空调系统相比，水源热泵的冷却温度更低，空调制冷量远高于传统系统。根据目前的数据，使用地源热泵系统后，与传统系统相比，制冷和供暖成本降低了约1/3。此外，由于它使用电磁能供电系统和地球来控制电能，因此需要的能耗越来越少，这大大提高了系统运行的经济效益。

2.4可靠性。

地源热泵系统运行中采用了计算机自动化控制系统，可实时对系统运行状况加以监督和把控，及时发现和上报问题，给出科学有效的解决措施，避免更严重问题的产生，保障系统运行的效率和安全性。

3地源热泵的特点与种类

3.1地面耦合热泵

大地耦合热泵热原的获取主要受地表浅层土壤的影响。其优点是，与地下水和空气相比，土壤在地下深处的过程中具有缓冲作用，可以抑制温度变化，保持热能，减少损失和响应时间。根据热能的提取，可以保证热能供应的稳定性，提高热泵的效率；土壤被用作热泵热能和热原提取的重要场所，这减少了空气污染。与传统的冷却塔设备相比，具有较强的环保性。与气体热泵相比，地面耦合热泵结构更简单，省去了除霜机和离心风机回收处理设备，在不改变热量提取和使用的情况下，减少了设备运行产生的噪声污染；土壤本身具有蓄冷、蓄热功能，可以合理利用热泵和太阳能集热设备，对空调、制冷、供暖进行理论调整，提高热能利用率。然而，土壤的传热较差。如果我们想提高传热的实际效果，我们需要扩大土壤的总面积。此外，埋地管道的成本也很高。影响施工过程的因素很多。干燥后土壤的传热性能会降低，因此在夏季难以实现合理的散热，这将破坏热泵的性能指标。

3.2地下水热泵机组

地下水热泵机组利用地下渗水井的优势，收集散热器，达到空调、制冷和供暖的要求。该方法在应用中的优点和特点是：首先，占地面积小，井的空间布局相对简单，可占用的土壤资源面积小，并且由于井是以回注和提取的形式选择的，因此不必担心占地面积问题；其次，成本低廉，净化水企业的产能成本相对较低。在改进地表换热器的运行过程中，由于地下水井的特点，也可以降低成本，减少多余损失的产生；再次，节约维护成本并减少污染。即使地下热泵原理设计不合理，也不必进行重点维护，地下水补给后不会影响岩层含水量，不必担心环境污染；最后，这项技术非常先进。地源热泵技术虽然属于新技术，但适应性强，使用次数高。由于技术相对成熟，加上其可承受的成本，相对较小的总建筑面积可以满足暖通空调的设计要求。

4.地源热泵在暖通空调设计中的应用

4.1埋地管道与热泵的组合

两者结合是一种相对简单的方式，也是现阶段比较常见的方式。在设计中，管道的长度将根据管道穿越在自然地理中的位置来确定，钻探和开挖间隔将根据水平管道长度的变化特征来控制，热负荷和冷负荷，总占地面积将根据纵向管道长度的热交换和较大的热消耗来确定。经过上述程序后，可根据数值选择热泵室内热泵机组的规格和技术参数、应用数量、配套设施、离心泵、集水器、均匀设备、水处理系统等，在前期准备工作明确后，即可进行热泵机房工程图纸的设计任务。科学布置机房总面积，合理设置内部结构开关电源，按照工程图纸规定进行现场操作，加强中央空调系统的实际运行效果。

4.2将埋地管道与热回收发电机组集成

这种安排是针对排气量指标超过模块工程项目的情况，在华北地区经常使用。由于北方地区季节性气温变化明显，冬季气温相对较低，市场对热能的需求旺盛，夏季气温相对较高，因此对制冷的要求严格。因此，在暖通空调设计中，采用这种方式来保证系统运行，科学合理地分配热能。在夏季，热回收发电机组可用于获取埋地管道中的热量以进行回收；在冬季，可以从岩石和土壤中提取热量，以实现热量平衡机制。岩土体可以利用夏季回收的所有热量进行冷却，只能利用20%的热量。整个过程必须由操作员自由控制。

4.3将埋地管道与热泵和冷却塔集成

鉴于一年四季的室内温度要求较高，充分考虑到这一特点，设计中有必要在夏季排出热源，但将其转移到冷却塔中储存，以便这部分电能在冬季直接用于供暖，以防止再次提取多样性，提高系统软件热循环系统的利用率。该方法还可以减少不良条件的限制，提高热原转化的实际效果。此外，由于华北地区的秋季天气，可以储存和转换风能以替代机械动能，以满足中央空调系统的运行要求。这种组合模式目前已广泛应用于通风空调设计中。许多大型中央空调制造商采用了天然地理管道与热泵和冷却塔相结合的设计和组成模式。

结论

随着社会的发展，建筑领域随之加快前进的步伐。在建筑设计过程中，暖通空调设计具有重要作用，能够直接影响室内工作和生活的舒适度。地源热泵在暖通空调设计中的运用，不仅可以保证暖通空调系统的安全稳定运转，而且更多的是在增强室内环境舒适性的同时，实现能源的科学管控，有效控制建筑能耗量，在满足大众日常生活生产需求的前提下，推动行业的健康绿色发展。

参考文献：

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