席劍飛

華贛城建集團(tuán)股份有限公司 江西南昌 330038

作為高層建筑不可或缺的機(jī)電設(shè)備，暖通空調(diào)為人們創(chuàng)造了舒適的生活環(huán)境。它也造成了大量的能源浪費(fèi)，因此人們開(kāi)始研究使用其他清潔能源代替電力來(lái)維護(hù)暖通系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。地源熱泵技術(shù)是一種新型的暖通空調(diào)技術(shù)，在節(jié)能、減少環(huán)境污染和碳排放控制方面具有廣闊的發(fā)展空間。

1 地源熱泵技術(shù)與原理

地源熱泵技術(shù)是指利用地?zé)嶙鳛闊岜迷O(shè)備的熱匯或熱源，來(lái)對(duì)建筑物采暖或者制冷的技術(shù)。隨著發(fā)展的不斷深入，地源熱泵技術(shù)也越來(lái)越成熟，只要將少量電能通入空調(diào)中，可以實(shí)現(xiàn)將高溫?zé)嵩崔D(zhuǎn)換為低溫?zé)嵩吹墓δ?，從而?shí)現(xiàn)供暖或制冷的效果。由于建筑物對(duì)制冷和供暖的需求因季節(jié)而異，因此使用不同的技術(shù)來(lái)妥善處理它們。在寒冷的冬季，地?zé)豳Y源與環(huán)境相比屬于高溫?zé)嵩矗瑧?yīng)提取熱水供應(yīng)或室內(nèi)采暖。在炎熱的夏季，地?zé)豳Y源與環(huán)境溫度相比是一種低溫?zé)嵩?。由此可?jiàn)，地源熱泵技術(shù)可以更好地滿(mǎn)足生活中制冷和供熱的需求，具有在保護(hù)環(huán)境和降低能耗方面不可忽視的優(yōu)點(diǎn)。因此，在將地源熱泵技術(shù)應(yīng)用于暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)其技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用原則進(jìn)行適當(dāng)設(shè)計(jì)。為了充分展示地源熱泵技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，它可以在節(jié)能環(huán)保方面發(fā)揮更加積極的作用。

2 地源熱泵的特點(diǎn)

2.1 地源熱泵的優(yōu)點(diǎn)

根據(jù)該驅(qū)動(dòng)方式，熱泵通常分為熱電式，吸收式，蒸汽噴射式和機(jī)械壓縮式。對(duì)于蒸汽噴射式、吸收式和機(jī)械壓縮式三種類(lèi)型對(duì)技術(shù)人員的技術(shù)水平要求較高，技術(shù)人員對(duì)數(shù)據(jù)的處理要有準(zhǔn)確性以及細(xì)致縝密的態(tài)度，所以，有必要培養(yǎng)具有大量專(zhuān)業(yè)技能和人員素質(zhì)的技術(shù)人員。對(duì)于熱電式熱泵，通過(guò)技術(shù)人員和研發(fā)人員的不斷努力，設(shè)計(jì)出新型的熱點(diǎn)熱泵，讓其排出的氣體不會(huì)污染周?chē)h(huán)境，從而保護(hù)環(huán)境并降低噪音。

2.2 地源熱泵的缺點(diǎn)

地源熱泵主要依靠地下能源的支撐，因此對(duì)土壤的要求很高。然而，近年來(lái)，隨著城市化的發(fā)展，環(huán)境破壞和污染日益嚴(yán)重，大量植被被砍伐，未經(jīng)處理的污水被排放。土壤質(zhì)量嚴(yán)重下降，各種地質(zhì)災(zāi)害也頻繁發(fā)生。這些條件限制了地源熱泵技術(shù)的發(fā)展，也給技術(shù)人員的工作增加了很多困難。由于我國(guó)對(duì)熱泵系統(tǒng)與地下?lián)Q熱器的合作研究不夠深入，技術(shù)不完善，傳熱方式和傳質(zhì)依賴(lài)比較嚴(yán)重。再一次要求技術(shù)人員提出更高的技術(shù)要求。

3 地源熱泵技術(shù)在暖通空調(diào)節(jié)能中的具體應(yīng)用

3.1 地源熱泵系統(tǒng)的選擇

地源熱泵系統(tǒng)通常不使用閉式環(huán)路形式，主要是因?yàn)檫@種類(lèi)型的地源熱泵系統(tǒng)消除了冷卻塔的功率消耗。但是，系統(tǒng)中的冷卻介質(zhì)、土壤和水體三者之間存在傳熱溫差，并且機(jī)組冷卻水溫度低于冷卻塔的出水溫度，整體能源效率高于使用冷卻塔的冷水機(jī)組，但系統(tǒng)中對(duì)地下和水下管道的投資很大，空調(diào)的年運(yùn)行周期較短，投資回收周期較長(zhǎng)。地源側(cè)的水更容易通過(guò)熱交換器從土壤進(jìn)行吸收熱量，并且更難以將熱量釋放到土壤中。存在暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)期間由于機(jī)組的高壓保護(hù)起作用而自動(dòng)停機(jī)的情況。在這種情況下，可以選擇具有高能效比的常規(guī)冷水機(jī)組，并且熱量通過(guò)系統(tǒng)中的冷卻塔排放到外部。在這種情況下，閉式環(huán)路的地源熱泵系統(tǒng)更適用于具有冷負(fù)荷和熱負(fù)荷要求的系統(tǒng)類(lèi)型，開(kāi)式環(huán)路形式的地源熱泵系統(tǒng)可以更好地適應(yīng)單冷或冷暖空調(diào)系統(tǒng)。

3.2 空調(diào)方案

為了顯著優(yōu)化暖通空調(diào)運(yùn)行方案的經(jīng)濟(jì)性和能源利用率，不僅有電梯室和消防室滿(mǎn)足建筑物的個(gè)性化需求。其他房間應(yīng)設(shè)計(jì)為集中式空調(diào)方案。在正常情況下，地埋管熱泵空調(diào)末端的設(shè)計(jì)與一般暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)完全相同。在地埋管道地源熱泵設(shè)計(jì)中，換熱器占據(jù)核心位置，地埋管鉆孔的長(zhǎng)度和數(shù)量應(yīng)根據(jù)建筑物的具體規(guī)模合理確定。并合理規(guī)劃鉆井的分布情況。在暖通空調(diào)的施工范圍內(nèi)，有效地測(cè)試了傳熱性能，科學(xué)計(jì)算了鉆孔的換熱量，從而充分了解鉆井單位的換熱能力。一般而言，可以選擇雙U換熱器，并結(jié)合總供熱需求計(jì)算井的數(shù)量。計(jì)算公式為：鉆孔數(shù)=（1000×地埋管熱負(fù)荷）/（現(xiàn)場(chǎng)換熱性能測(cè)試單位鉆孔深度換熱量×鉆孔深度）。結(jié)合計(jì)算結(jié)果和經(jīng)驗(yàn)，合理確定井直徑，間距，有效埋深和井深等參數(shù)。在布置鉆井的過(guò)程中應(yīng)有效利用周邊的綠化帶，設(shè)計(jì)出梅花狀方案，與制冷機(jī)房連接在一起，以及地源分水器和測(cè)集水器均勻地布置在制冷室中。所有鉆井分支均采用同程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)，以確保每個(gè)系統(tǒng)都具有平衡的水壓，支路總管需要通過(guò)穿墻方式進(jìn)入機(jī)房依次廉潔分水器與集水器。衛(wèi)生水的熱回收系統(tǒng)。目前，我國(guó)在研究空調(diào)熱回收技術(shù)成果方面取得了巨大成就?？捎糜谏a(chǎn)和生活熱水加熱或預(yù)熱，可實(shí)現(xiàn)熱量的充分利用，減少空調(diào)的熱污染。將低溫用水熱交換在回收熱中的應(yīng)用也可以顯著提高熱交換效率，即便是在高溫水加熱中應(yīng)用回收熱，總功耗遠(yuǎn)小于小型鍋爐。將熱回收技術(shù)應(yīng)用于地源熱泵暖通空調(diào)中，不僅可以為冷水提供預(yù)熱，還可以用于地?zé)嵫a(bǔ)償，將余熱引入地下。為了及時(shí)補(bǔ)償?shù)責(zé)岬膿p失，從而減少地?zé)嶂g的不平衡，可以顯著降低散熱裝置本身的設(shè)計(jì)容量[1]。

3.3 冷卻塔運(yùn)行

所謂的冷卻塔是輔助冷源，以緩解地?zé)岵黄胶?。由于地下能量的巨大變化，通常很難控制。這種現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致暖通空調(diào)工作效率不穩(wěn)定，從而影響暖通空調(diào)的正常使用。因此，在使用地源熱泵技術(shù)時(shí)，通常需要使用冷卻塔來(lái)緩解地?zé)岵黄胶狻榱诉M(jìn)一步提高冷卻塔的效率，首先，必須根據(jù)設(shè)備的型號(hào)選擇合適的冷卻塔。其次，在使用冷卻塔時(shí)，有必要制定一定的啟停策略。

4 結(jié)語(yǔ)

采用地源熱泵技術(shù)的暖通空調(diào)系統(tǒng)，可以更好地滿(mǎn)足人們的節(jié)能要求和功能穩(wěn)定性要求。隨著環(huán)保和節(jié)能意識(shí)的不斷提高，各領(lǐng)域?qū)η鍧嵖稍偕茉吹难芯空蔀槿鐣?huì)的研究熱點(diǎn)。地源熱泵技術(shù)作為一種新型的可再生能源，具有良好的清潔和環(huán)保性能，整體節(jié)能減排效果更為顯著。因此，采用地源熱泵技術(shù)的暖通空調(diào)系統(tǒng)具有廣闊的發(fā)展前景。