地源热泵在暖通空调中的运用

地源热泵在暖通空调中的运用

王琳1高海光2

1济南热力有限公司山东济南250011；2济南汇通热力有限公司山东济南250021

【摘要】随着国民经济水平的不断提升，建筑行业的发展也是如日中天，在建筑室内设计中，暖通空调是重点项目，对室内温度、室内空气环境的协调起着关键作用，为人们提供了更高品质的居住体验。地源热泵具有热稳定、节能环保、安全等特点，被广泛应用在暖通空调中。

【关键词】暖通空调;地源热泵;运用

前言

随着科学技术和社会经济的不断发展，我国的暖通空调行业也迅猛发展起来，暖通空调开始走进平常百姓家。一直以来，人们对于空调的安全性、可靠性以及舒适性比较重视，所以，地源热泵在暖通空调中的推广和普及也就成为了必然趋势。然而，地源热泵的普及也为其使用、检修和维护带来了新的更高的挑战，因此，我们应该加强对其结构原理的认识，普及检修知识，为其运用以及人们安全舒适的进行生产生活打下良好的基础。

1地源热泵简介

“地源热泵”这一概念最早由瑞士专家提出，但是这项技术的兴起却是在英国和美国。暖通空调设计中的地源热泵系统是将空调系统的蒸发器或者冷凝器埋在地下，并通过水介质与土壤进行热交换，因此在炎热的夏季，地源热泵系统可以将热量贮存起来，共建筑物冬季供暖使用，在寒冷的冬季，地源热泵系统可以将冷能量贮存起来，供建筑物夏季制冷使用。地源热泵系统的能量来源是大地，因此在暖通空调中使用这一技术可以大大降低能源的消耗量，并减少对环境的污染。

2地源热泵系统的特点

地源热泵是一种利用地下水、土壤、地表水等浅层地热能源，实现制冷或者供热的高效节能系统，在实际应用中，地源热泵通过将传统空调系统中的蒸发器或者冷凝器埋入地下的方法，利用相关的中间介质，形成相对封闭的环路，以大地为载体进行循环流动，最终实现与大地的热交换，达到制冷、供热或者调解空气的目的。与传统空调系统相比，由于地源热泵的热能主要来自大地，所以可以有效减少能源的消耗，实现节能减排的目标。地源热泵的主要特点可以概括为如下几点：

2.1经济性

地源热泵系统虽然也需要使用空调，但相对传统空调系统而言，供热和制冷的运行费用可以有效减少30%—45%，除此之外，地源热泵的能量主要来自大地，对电能的依赖小，能耗小，经济优势十分突出。

2.2能效性

地源热泵系统虽然能耗小，但丝毫不影响其制冷和供热的效果。在实际运行过程中，利用大地储存热能的特性可以同时满足冬天和夏天两个季节的能量需求，地源热泵系统中的冷却系统冷凝温度比普通空调更低，制冷效果较传统的冷却塔式系统和风冷式系统更好，而在供热过程中，可以将温度维持在明显高于常规状态下的环境温度范围内，在寒冷的冬天为我们提供一个更加舒适的环境。

2.3清洁性

在实际应用过程中，由于地源热泵系统所需的热量主要来自于大地中的热能，不存在燃料燃烧的过程，因而可以有效减少对周边环境的污染和影响，除此之外，地源热泵系统的配置更加简单，摆脱了传统空调冷却塔装置和外挂机设备等配置对周边自然环境产生大量污染的困扰。

2.4安全性

地源热泵系统的管理和控制都是通过计算机进行的，在多工况运行状态下具有更高的可靠性，在一定技术支持下，甚至可以实现远程控制。地源热泵系统在运行时可以忽略许多环境因素的影响，与普通空调系统相比表现出更高的稳定性。具有这些优势，保证了人们在更安全的环境下使用地源热泵系统。

3地源热泵在暖通空调中的应用

经济发展的飞速发展，带动了人们生活水平的不断提高，越来越多的人对自身的生活和工作环境提出了更高的要求，室内设计中，暖通空调系统的应用和普及也日益广泛，地源热泵系统通过对室内温度和空气的调节，为人们提供更加舒适的室内空间，所以，做好地源热泵在暖通空调中的普及应用，是我们关注的重点和关键。

3.1大地耦合热泵

大地耦合热泵主要是以地表浅层的土壤作为热源或热汇，在实际使用过程中，这种热泵具有以下三个优势。

3.1.1土壤温度波动小。与其他环境介质相比，一定深度地下土壤的温度变化比较小，同时土壤对于地表温度以及空气温度的变化具有延迟和衰减的作用，因此将土壤作为热泵装置的热源和热汇是十分明智的选择。土壤是一个巨大的蓄热蓄冷体，因此将大地耦合热泵与太阳能集热装置搭配使用，可以有效的提高能源的利用率，也可以保证系统的高效运行。

3.1.2绿色环保。将土壤作为热源和热汇可以部分代替或者完全取代冷却塔和锅炉，可以减少暖通空调对环境造成的污染。

3.1.3系统稳定性高。大地耦合热泵深埋在地下，借助大地的能量进行室内温度的调节，因此夏季高温和冬季低温均不会对大地耦合热泵产生影响，因此热泵也无需进行除霜等防护处理。

3.2污水源热泵

污水源热泵，主要是从工业污水、城市污水中提取低品位热源热量，将其转化为高品质能源，直接向住宅用户提供热、冷负荷的热泵系统。使用污水源热泵，是指利用水质稳定、温度变化小的特点，以污水作为热源进行制冷、制热循环的一种空洞装置。它具有如下优点：其一，污水源热泵是利用污水处理厂出水量大，水质稳定，常年温度在13~25℃等特点，以污水作为热源进行制冷、制热循环的一种空调装置。污水源热泵具有热量输出稳定、COP值高、换热效果好、机组结构紧凑等优点，是实现污水资源化的有效途径。其二，污水源热泵比燃煤锅炉环保，污染物的排放比空气源热泵减少40%以上，比电供热减少70%以上。它节省能源，比电锅炉加热节省2/3以上的电能，比燃煤锅炉节省1/2以上的燃料。由于污水源热泵的热源温度全年较为稳定，其制冷、制热系数比传统的空气源热泵高出40%左右，其运行费用仅为普通中央空调的50%~60%。

2016年我公司实施的“中科成水质净化有限公司热源站工程”，就是利用中科成水质净化有限公司的污水做为热源对周边小区进行供热的污水源热泵供热项目，该项目供热参数为60/50℃低温热水，热泵热源侧设计进出水温度为12/5℃，极端最不利情况下热泵热源侧运行参数为8/3℃，2016~2017采暖季污水处理厂最低日出水量为45000m³/h。项目设计供热面积为40万平米（包括：祥泰新河湾一期、二期，三庆汇德公馆、凤凰SOHO三处居民小区），主要主要建设内容为热源站内土建、工艺、水暖、电气和热控各专业的全部内容以及外供热水管网污水厂内部分，项目总投资3894万元。项目计划2016年11月开始正式供热，项目建成后每采暖季可节约标煤量2816.6t，减少污染物排放二氧化碳7379.5t/a；二氧化硫23.94t/a；氮氧化物20.84t/a。

3.3地表水热泵

地表水热泵系统与地下水热泵系统相似，不过是由潜在水面以下的塑料管道构成的，这部分塑料管道在构成形式上表现为多重并联模式，在运行过程中所形成的地下水热交换器，可以在一定程度上取代土壤热交换系统。在暖通空调系统中，地表水热泵系统需要通过管道与建筑进行连接，以确保系统运行的稳定性和可靠性。同时，需要充分考虑建筑所处区域的环境差异性，对管道和设备进行相应的防冻处理或防潮处理，避免气候因素对于系统的影响和破坏。

结束语

在建筑行业不断发展的过程中，暖通空调也在不断创新、不断发展，在未来，地源热泵技术是暖通空调发展的必然趋势之一，这种技术在暖通空调中的运用不仅可以保证室内环境的温度、湿度以及舒适程度，为人们提供更高品质的居住环境，同时可以实现节能减排的目标，减少对环境的污染。但是地源热泵技术也存在一定的缺陷，还需要相关人员对其进行深层的研究，不断提高我国暖通空调运行管理水平。

参考文献：

[1]谢林丽.刍议地源热泵在暖通空调设计中的应用[J].2015（5）：67-68.