李詩(shī)敏

(山西科森電力有限公司，山西 太原 030000）

暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中地源熱泵的應(yīng)用分析

李詩(shī)敏

(山西科森電力有限公司，山西 太原 030000）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力和綜合國(guó)力的不斷提高，人們生活水平不斷提高，其中突出的表現(xiàn)就是房屋條件的不斷改善，隨著我國(guó)建筑事業(yè)的不斷發(fā)展，暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)包括室內(nèi)的溫度高低、人體居住的舒適度、室內(nèi)的空氣環(huán)境等都是我們所不能忽視的問(wèn)題。而地球資源是有限的，為響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，地源熱泵因其具有良好的熱源穩(wěn)定性、能源可再生性、良好的安全性且環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，而備受暖通空調(diào)設(shè)計(jì)者的青睞，在今后暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中，地源熱泵的應(yīng)用將成為一種新的發(fā)展趨勢(shì)。本文緊抓地源熱泵的特點(diǎn)，對(duì)其在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行分析和探討。

暖通空調(diào)設(shè)計(jì)；熱源地泵；應(yīng)用分析

1.前言

伴隨著城市化進(jìn)程的加快，建筑行業(yè)也不斷發(fā)展壯大，人們對(duì)建筑內(nèi)部設(shè)計(jì)提出了更高的要求，室內(nèi)的環(huán)境、溫度、舒適度等成為廣大消費(fèi)者首要考慮的問(wèn)題?，F(xiàn)代生活在逐漸靠近舒適的同時(shí)，也使得了我們對(duì)空調(diào)機(jī)的依賴性越來(lái)越強(qiáng)?？照{(diào)機(jī)的大量使用導(dǎo)致的資源的浪費(fèi)與當(dāng)前全世界倡導(dǎo)的節(jié)能減排的生活生產(chǎn)方式產(chǎn)生極大矛盾。地源熱泵因其自身具備的安全環(huán)保等特點(diǎn)，可以很好平衡兩者之間關(guān)系，傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)勢(shì)必將逐漸被暖通空調(diào)設(shè)計(jì)所取代，地源熱泵在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用應(yīng)受到相關(guān)設(shè)計(jì)者的高度重視。

2.暖通設(shè)計(jì)的內(nèi)容

隨著科技的飛速發(fā)展，人們的生活生產(chǎn)節(jié)奏變得越來(lái)越快，建筑業(yè)貫穿我們生活生產(chǎn)的各個(gè)方面，成為廣大人民群眾最關(guān)注的問(wèn)題之一，更好的室內(nèi)環(huán)境成為大多數(shù)的追求的目標(biāo)?？茖W(xué)技術(shù)的進(jìn)步也帶動(dòng)了房屋室內(nèi)設(shè)計(jì)由原來(lái)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式向今天的暖通設(shè)計(jì)的演變，這種設(shè)計(jì)為人們生產(chǎn)生活提供了諸多便捷，它主要包括采暖、通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)這三個(gè)主要功能。暖通空調(diào)體系的設(shè)計(jì)不僅實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)溫度的可控制，并可在很大程度上提高室內(nèi)舒適度，更利于人們的生活與生產(chǎn)，而熱源地泵是暖通設(shè)計(jì)的核心部分，注重?zé)嵩吹乇玫脑O(shè)計(jì)才能使暖通設(shè)計(jì)更加完美。

3.地源熱泵系統(tǒng)的特點(diǎn)

地源熱泵是一種利用地下水、土壤、地表水等淺層地?zé)崮茉?，?shí)現(xiàn)制冷或者供熱的高效節(jié)能系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用中，地源熱泵通過(guò)將傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)中的蒸發(fā)器或者冷凝器埋入地下的方法，利用相關(guān)的中間介質(zhì)，形成相對(duì)封閉的環(huán)路，以大地為載體進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)與大地的熱交換，達(dá)到制冷、供熱或者調(diào)解空氣的目的。與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)相比，由于地源熱泵的熱能主要來(lái)自大地，所以可以有效減少能源的消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。地源熱泵的主要特點(diǎn)可以概括為如下幾點(diǎn)：

3.1 經(jīng)濟(jì)性：地源熱泵系統(tǒng)雖然也需要使用空調(diào)，但相對(duì)傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)而言，供熱和制冷的運(yùn)行費(fèi)用可以有效減少 30%—45%，除此之外，地源熱泵的能量主要來(lái)自大地，對(duì)電能的依賴小，能耗小，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)十分突出。

3.2 能效性：地源熱泵系統(tǒng)雖然能耗小，但絲毫不影響其制冷和供熱的效果。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，利用大地儲(chǔ)存熱能的特性可以同時(shí)滿足冬天和夏天兩個(gè)季節(jié)的能量需求，地源熱泵系統(tǒng)中的冷卻系統(tǒng)冷凝溫度比普通空調(diào)更低，制冷效果較傳統(tǒng)的冷卻塔式系統(tǒng)和風(fēng)冷式系統(tǒng)更好，而在供熱過(guò)程中，可以將溫度維持在明顯高于常規(guī)狀態(tài)下的環(huán)境溫度范圍內(nèi)，在寒冷的冬天為我們提供一個(gè)更加舒適的環(huán)境。

3.3 清潔性：在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于地源熱泵系統(tǒng)所需的熱量主要來(lái)自于大地中的熱能，不存在燃料燃燒的過(guò)程，因而可以有效減少對(duì)周邊環(huán)境的污染和影響，除此之外，地源熱泵系統(tǒng)的配置更加簡(jiǎn)單，擺脫了傳統(tǒng)空調(diào)冷卻塔裝置和外掛機(jī)設(shè)備等配置對(duì)周邊自然環(huán)境產(chǎn)生大量污染的困擾。

3.4 安全性：地源熱泵系統(tǒng)的管理和控制都是通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行的，在多工況運(yùn)行狀態(tài)下具有更高的可靠性，在一定技術(shù)支持下，甚至可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。地源熱泵系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)可以忽略許多環(huán)境因素的影響，與普通空調(diào)系統(tǒng)相比表現(xiàn)出更高的穩(wěn)定性。具有這些優(yōu)勢(shì)，保證了人們?cè)诟踩沫h(huán)境下使用地源熱泵系統(tǒng)。

4.地源熱泵系統(tǒng)的使用優(yōu)勢(shì)

地源熱泵系統(tǒng)使用過(guò)程中最明顯的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為它的美觀性上，由于熱泵長(zhǎng)期埋在地下，所以不會(huì)影響建筑物的外部美觀，而且它不會(huì)占用地面空間，充分利用了土地資源。除此之外，設(shè)備遭到損壞的幾率也在一定程度上有所降低，節(jié)約了設(shè)備維護(hù)和維修成本。因?yàn)樗旧砭哂械那鍧嵭?、安全性等特點(diǎn)，地源熱泵系統(tǒng)不僅充分利用了大地的熱能，而且不會(huì)對(duì)人體和環(huán)境產(chǎn)生較大的危害，能夠凈化大氣，具有節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的優(yōu)勢(shì)。

5.地源熱泵系統(tǒng)的使用劣勢(shì)

地源熱泵系統(tǒng)的核心設(shè)備就是熱泵，各種熱泵的驅(qū)動(dòng)方式呈現(xiàn)出一定的差異，使用方法在一定程度上也表現(xiàn)出多樣性，這就對(duì)技術(shù)人員的專業(yè)素質(zhì)提出了更高的要求。不僅需要對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行定期的培訓(xùn)，而且需要技術(shù)人員時(shí)刻保持高度警惕，合理協(xié)調(diào)，對(duì)數(shù)據(jù)有一定的敏感度，做好充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，保持一顆縝密的心。

土壤的性質(zhì)直接影響著地源熱泵系統(tǒng)的性能好壞，而且由于地下原本就存在著一些管道，所以地源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行也受到土地因素的制約，在安裝過(guò)程中要因地制宜，既要保護(hù)地下原有管道不會(huì)被破壞導(dǎo)致重大的事故和經(jīng)濟(jì)損失，又要提前對(duì)土壤條件進(jìn)行檢測(cè)，以保證地源熱泵的正常投入運(yùn)行。

6 .地源熱泵在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

經(jīng)濟(jì)發(fā)展的飛速發(fā)展，帶動(dòng)了人們生活水平的不斷提高，越來(lái)越多的人對(duì)自身的生活和工作環(huán)境提出了更高的要求，室內(nèi)設(shè)計(jì)中，暖通空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用和普及也日益廣泛，地源熱泵系統(tǒng)通過(guò)對(duì)室內(nèi)溫度和空氣的調(diào)節(jié)，為人們提供更加舒適的室內(nèi)空間，所以，做好暖通空調(diào)設(shè)計(jì)工作，普及地源熱泵在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，應(yīng)作為室內(nèi)設(shè)計(jì)工作者關(guān)注的重點(diǎn)和關(guān)鍵。

6.1 大地耦合熱泵：主要以地表淺層的土壤作為熱源或者熱匯，其優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在土壤溫度波動(dòng)相對(duì)較小，不需要額外設(shè)置相應(yīng)的冷卻塔和鍋爐，系統(tǒng)對(duì)外部環(huán)境的污染小，且可通過(guò)土壤的蓄熱和放熱，實(shí)現(xiàn)更好的供熱和制冷效果三個(gè)主要方面。主要分為水平型和垂直型兩種，在實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理選擇。

6.2 地下水熱泵：主要利用地下深井水水溫相對(duì)穩(wěn)定的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)熱量的交換，具有占地面積小，效果顯著，技術(shù)相對(duì)成熟，施工簡(jiǎn)單，維修費(fèi)用少等優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也存在運(yùn)輸管道腐蝕嚴(yán)重，回灌不及時(shí)將導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境遭到破壞等問(wèn)題，尚未有合理解決方案，因此在當(dāng)前技術(shù)條件下，通常只作為輔助手段，并不經(jīng)常使用。

6.3 地表水熱泵：與地下水熱泵有相似之處，在運(yùn)行中多采用塑料管道多重并聯(lián)形成地下水熱交換器在一定程度上可取代土壤熱交換系統(tǒng)。在使用時(shí)應(yīng)充分考慮環(huán)境差異性，氣候等因素對(duì)管道和設(shè)備系統(tǒng)正常運(yùn)行的制約，及時(shí)采取防潮和防凍措施，增加系統(tǒng)使用壽命。

結(jié)語(yǔ)

建筑行業(yè)貫穿我們生活工作等各個(gè)方面，從基本層面來(lái)講，房屋,是一個(gè)人的家，是我們的棲身之所，是我們的避風(fēng)港。從更深層面來(lái)看，我們的學(xué)習(xí)離不開(kāi)教學(xué)樓，工作離不開(kāi)寫(xiě)字樓等高樓大廈，甚至是學(xué)習(xí)工作之余的休閑也離不開(kāi)商業(yè)樓，因此，追求越來(lái)越高品質(zhì)的室內(nèi)環(huán)境已成為絕大多數(shù)人的需求。為創(chuàng)造更加舒適的室內(nèi)環(huán)境，同時(shí)響應(yīng)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的號(hào)召，地源熱泵在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用應(yīng)受到相關(guān)技術(shù)人員的重視，并得到廣泛應(yīng)用，盡管地源熱泵系統(tǒng)在投入運(yùn)行時(shí)存在某些方面的弊端，但相信通過(guò)技術(shù)人員的不斷摸索和改造，地源熱泵將不斷發(fā)展，并逐漸呈現(xiàn)出更多的優(yōu)勢(shì)，幫助我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展更上一層樓，滿足更多人的需求。

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1007-6344（2015）08-0117-01

謝勇，男，1974年7月，湖北孝感人，湖北職業(yè)技術(shù)學(xué)院，裝飾設(shè)計(jì)與藝術(shù)研究，藝術(shù)設(shè)計(jì)碩士，講師，工程師。