暖通空调设计中地源热泵的应用研究

暖通空调设计中地源热泵的应用研究

黄广强

身份证：441781199302246912 

摘要：随着社会经济的稳定发展，人们的生活水平显著提高，建筑行业也得到了长足的进步。而暖通空调设计作为室内环境调控的重要组成部分，也受到了越来越多的关注。基于此，本文旨在深入探讨暖通空调设计中的地源热泵应用，并从实践中获取经验教训，以期为改善居民的生活质量和促进社会的和谐发展作出贡献。

关键词：暖通空调；设计；地源热泵；应用

近年来，由于经济的快速发展，人民的生活品质日益提高。因此，人们越来越关注室内的温度控制，并且越来越依赖空调，这种情况导致了对空调设备的需求日益增长。然而，空调机的使用不仅会导致巨大的能源消耗，还会严重损害环境，给人类带来极大的不利影响。地源热泵系统可以从大自然中直接获得能量，其的有效运用可以极大地减少能源的浪费，同时也可以减少对环境的污染。因此，本文将深入探讨地源热泵在暖通空调设计中的应用，以期能够有效改善人们的生活品质，并产生积极的社会效益。

一、暖通空调设计中地源热泵的概述

1、内涵

地源热泵是利用土壤和水作为能量来源，并将冷凝和蒸发装置安装在建筑物的地下，以进行有效的热能交换，进而使地源热泵可以在高温天气状况下完成热能的合理贮存，在冬天就可以通过储存的这些热能为建筑物实施供热。与此同时，在寒冷的冬季环境中可以借助地源热泵对冷能实施贮存，等到了夏天可以把储存的这些冷能用于制冷减温。总体而言，地源热泵就是从大地中吸取能量，因此，利用地源热泵，可以减轻暖通空调系统的能源消耗，对生态保护是大有益处的。

2、优点

（1）清洁性

通过使用电力，可以确保地源热泵的正常运行。由于其热量通常来自土壤，因此不需要通过燃烧来产生热量，这样就能够减少对周围环境的影响。此外，在技术的支持下，地源热泵不需要安装冷却塔或者外挂机，所以在释放热量时也不会造成周围环境的污染。

（2）能效性

通过安装地源热泵，可以实现对能源的有效利用，冬季可以将室内温度稳定在12℃~22℃，远远高于外界的温度。此外，地源热泵还可以有效提升蒸发温度，由此显著提升系统的效率。

（3）经济性

与传统的空调技术相比，地源热泵技术能够将冷凝温度降至最低，从而提供更高品质的制冷服务。通过使用地源热泵技术，可以大幅降低空调的运行成本，这一比例达到30%～40%。虽然使用地源热泵需要投入一定的电力，但仍然具备高效率、低碳环保的特点，能够节约能源、减少对环境的影响。因此，具有显著的经济效益。

（4）可靠性

当处于多种工作条件时，地源热泵系统的监控都是由电脑实施的，从而有效提高了系统的安全性和可靠性。此外，为了更有效地进行监测，相关人员还可以利用远程技术进行控制和调整。

（5）稳定性

尽管受到外界环境的影响，但是地源热泵系统仍然可以保证热源的温度稳定，并将其控制在10℃~25℃之间，相比传统的空调系统，可以显著提高系统的稳定性。

二、暖通空调设计中地源热泵的应用

随着中国经济的不断发展，人民的生活水平不断攀升，对于居住和工作的条件也越来越高，因此，暖通空调系统就显得尤为重要，可以精准地控制室内的温度和湿度，让使用者享受到最佳的居住体验。因此，设计师需要认真负责地源热泵的设计，以满足暖通空调系统的需求。根据热能交换方式的不同，地源热泵的应用包括：

1、大地耦合热泵系统

通常，大地耦合热泵会把土壤作为热能来源，并使用水平安装的方法把交换器放在地下管道中。此外，还可以使用U形安装在竖直的管道中，并与水环路保护相连。相较于以往的空气源热泵，大地耦合热泵具有显著的优势：首先，将土壤视为一种可以提供热量的来源和流动的媒介，而不需要建造冷却塔或锅炉，可以减少对环境的污染；其次，通过将蓄热和放热技术有机结合，可以获得最佳的使用效果。在设计阶段，工程师应该根据当前的技术情况来确定最佳的地源热泵换热系统种类。根据其埋管方式的差异，换热系统可以分为两种：垂直安装和水平安装，在考虑到建筑实际情况的基础上，设计师需要科学地选择方案。在这当中，应用较为普遍的是水平型地源热泵。最后，在设计大地耦合热泵系统时，设计人员必须确保管材的耐腐蚀性和韧度符合相关标准。由于管材必须安装在地下，因此，从系统的稳定性出发，结合成本效益、质量、安全等多种因素，可选择使用PE管材。

2、地下水地源热泵系统

采用地下水作为能源的热泵系统可以提升运行效率，同时降低建造成本。一般来说，地下水的温度低于25℃，但夏季和冬季的室外气温却有很大的变化，这样一来，地下水的热容量就变得更大，从而可以更有效地将低温的热能传递到更高的温度。因此，通过利用地下水，能够有效地控制室内的温度。采用地下水地源热泵技术，利用其独特的恒温特性，大大提高了能源利用率，从而节约了大量的电力和其他资源，同时也为各行各业带来了巨大的经济效益，因此，其在性价比方面表现出色。

3、热泵与蓄热技术结合

随着未来可再生电力的不断发展，其规模将会大幅增加，但是由于其波动性较强，电力供需源的机动性也会受到影响。通过将热泵与蓄热技术相结合，不仅能够利用谷电产生的高效能量，实现电力系统的调峰，还能够大幅度减少供暖运行成本；此外，由于各种余热或自然热源的变化范围较大，因此，采取该方式能够更好地保证系统的稳定性和经济性。随着蓄热技术的不断进步，将其与热泵相结合，以提高其运行效率、稳定性和经济效益，已成为当今发展的重中之重。

4、污水源热泵系统

通过污水源热泵技术，可以从城市和工业废水中提取热能，并将其转换为优质的能源。该技术不仅可以帮助居民制冷和供暖，同时还能够保证废水的稳定性，并且温度波动也比传统技术要小。首先，在市政污水处理厂，污水源热泵的应用非常普遍，通常来说，污水处理厂的出水量很大，水质稳定性较高，水温普遍保持在13-25℃之间，有关单位可以借助污水形成热源，从而达到制冷效果。与此同时，污水热源泵可以提供稳定的热量，并且COP值很高，从而可以达到理想的换热效果，并通过有效的资源化技术来处理污水。其次，污水源热泵具有较好的环保性能，在实际运行过程中，释放出来的污染物质也比较少，能够实现资源节约。通常情况下，在对污水源水泵实施实际应用时，热源的温度波动范围比较小，具有较好的制热与制冷系数。可是，在实际应用污水源泵时，洞里脏污会使之流道空间具有很大的糙度，从而使之管道阻力和摩擦阻力大大提高，使换热器流动过程中产生的阻力压降遭受直接影响，从而使得热泵运行造成较高的功率损耗。因此，在实际应用污水源热泵时，必须科学规划换热器，提升除垢作业。

5、地表水热泵系统

一般来说，地表水和地下水的热泵都非常类似，因此，为了更好地控制流量，必须在水底安装塑料管道，而且，为了达到最佳效果，必须采取多重并联的方式。在设计暖通空调系统时，利用管道将地表水热泵连接至建筑物，可大幅提升系统的可靠性和稳定性。此外，必须全面考量建筑物周围的环境条件，并采取措施，如加强防潮、加固管道等，以最大限度减少气候变化带来的负面影响。

结语：综上所述，随着城市化的不断深入，建筑行业也迎来了前所未有的发展机遇，用户对建筑空间的要求也越来越高，这为暖通空调系统的发展提供了更多的可能性。然而，随着空调机的普及，对自然环境造成了严重的破坏，并且消耗了大量的能源。为了实现可持续发展，设计师们必须采取科学的方法来设计空调系统，而使用地源热泵技术能够满足建筑物的需求，并实现节能和环保。因此，这一技术受到了行业内专家们的广泛关注。

参考文献：

[1]齐亚茹,任美桃.暖通空调设计在绿色建筑中的运用[J].四川水泥,2021(09):109-110.

[2]申建光.地源热泵在暖通空调设计中的应用[J].工程技术研究,2021,6(17):126-127.

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