摘要：地源热泵的能量来源是由各种资源所提供，主要包括了地源、水源、空气源等，当这些能量集中到一起之后能够与建筑物供冷供热的热泵技术想结合，由此处理成为城市供冷供暖的最佳方式。本文针对暖通空调设计中地源热泵问题进行了多方面的研究。
关键词：暖通空调；设计；地源热泵；运用
前言
面对现代化经济不断发展，我国遇到的能源问题也更加严重，大自然资源在不断被人类所消耗。对浅层地热能资源开发处理，结合热泵技术对供暖、供热和制冷等问题加以处理，这是我国能源优化配置的一大趋势。最近几年调查显示，全世界每年能源消耗以递增20％以上的速度在增长。暖通节能比其他常规供暖技术节能50-60％，能够显着控制供暖制冷领域的节能问题，这种技术不仅投资成本低，还能以减少30-70％的优点在同行市场上占据优势。
1 地源热泵
1.1地源热泵系统的原理
地源热泵系统的原理主要表现在两个方面：一方面，在夏季高温天气状况影响下，地埋管地源热泵机组能够将建筑物所吸收到的热能转移到地下存储，达到对建筑物降温的目的；另一方面，在冬季低温天气状况影响下，地埋管地缘热泵系统又能够将地下土壤在夏季所储存的热能转移到建筑物内，同时将建筑物内的冷量转移到地下储存，达到为建筑物供暖的目的[2]。就像自然现象一样，水往低处流，热能也是向低温的地方传导，但是我们可以创造水泵使水往高处流，同样我们也可以创造热泵使得热能向高温处传导，因此热泵属于提高温度的一种新型系统。
1.2 地源热泵在暖通空调设计中应用的优点
地源热泵最大的优点就是节约能源和保护环境，现在笔者将从以下几个方面介绍它的优势，促进它的推广：
（1）一般使用暖通空调的都是北方地区，温度较低，地源热泵是长期埋在地下的，不仅仅不会有损建筑物的美观，而且还不用担心雪霜覆盖容易损坏系统。
（2）地源热泵在暖通空调中的使用，与传统的空调不一样，不排放废气废水，减少对居民身体健康的影响和环境的污染。
（3）在环境介质中，大地的温度变化是相对较小的。冬天时候大地的温度往往比室内温度高，而夏天的时候却相反，地源热泵利用了这个特点，提高了热能的利用效率，促进能源的充分使用。
（4）大地具有储存热能和冷能的功能，可以把夏天的高热能储存在大地当中，以便冬天的时候使用；另外还可以把冬天的冷能量也储存到大地当中，以便夏天的时候使用。地源热泵利用大地这个功能，可以同时满足两个季节的对空调的要求，既不污染环境，又可以提高能源的利用率。
2 地源热泵空调系统的分类
2.1 土壤的地源热泵
在土壤热源的交换机中，含有一个土壤耦合热交换器。根据不同的埋管方式，可将土壤热交换器划分为垂直埋管、水平埋管以及螺旋埋管三种类型。一般情况下。水平埋管的深度为1.2-3.2m，多为多层串或者单层串，这种施工方式较为便捷、造价低廉，但是换热效果不佳，极易受到地面温度的影响，运行稳定性较差；垂直埋管的深度约为10-100m，可采取套管或者U型垂直埋管方式。这种埋管方式的占地面积较小，全年土壤温度稳定，因此系统运行较为稳定。但是初期的投资费用较大，如打井、钻孔等土建费用。螺旋埋管集合水平埋管与垂直埋管的优势，节约占地面积与安装费用，但是系统的结构较为复杂，给管道施工带来一定难度，同时增大系统的运行阻力。
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2.2 地表水的地源热泵
基于地表水的地源热泵系统，包括各种潜在水面表层下部的串联式地表水交换器，以此替代地下水的热交换器地表水源热泵可分为开放式系统与封闭式系统两种形式，由于地下水的水温为恒定状态，因此机组运行较为稳定，由于地表水的水温容易受到水的深度以及环境温度等因素影响，因此热泵机组的运行不稳定。另外，由于地表水的地源热泵换热器可能布置在公共水域中，容易遭到破坏，增大维护成本。
2.3 地下水的地源热泵
地下水地源热泵可分为开放式系统与封闭式系统两种。一方面，开放式地下水热源泵系统，主要抽出地下水并供给到室外的侧冷凝器，吸收热量后回灌到地下；开放式系统的换热效果良好，但是应该注意管路与热泵系统容易受到地下水的腐蚀或堵塞；另一方面，封闭式地下水热源热泵系统，利用板式换热器将热泵设备与地下水分离，以此规避了开放式系统的腐蚀及堵塞问题，但是由于板式换热器需要实行二次换热，因此换热效果并不理想。
3 地源热泵系统在暖通空调设计中的应用
3.1 对于机组进行正确的选择
在对于机组进行选择时，要使其与地源热泵的系统类型相适应。由于市场上存在各种各样的机组，并且在机组的制定上没有一个统一的知道和技术规范，这就会导致在进行机组选择时容易挑花眼。所以在进行机组挑选时必须了解地源热泵系统所需要的类型是何种机型。比如在对于开放式的地缘热泵暖通空调系统进行机组选择时，就不能使用水环热泵的机组，否则就会使整个系统在夏天时的使用效果低下。
3.2 能源效率和性能系数的选择
在暖通空调系统中，进行合理的使用地源热泵，这不仅能够有效的提高能源使用效率，还能起到一个环保的效果。这就使其对于机组的性能和参数都有着非常高的要求。由于没有一个统一的标准和规范，每个厂家所生产设备的性能和参数都不一致，所以设计者在进行设备选择时要尽可能的选择适当合理的设备。例如某工厂生产的设备，虽然其制热系数在4.6到7.1之间，但是在实际制冷时效仅仅有0.66吨，大的达到30吨，这就存在了非常大的差异。并且由于厂家的测定标准不一，这就使采用不同算法得出了结果页不一致。而针对不同的工程所需要的值也就不同。
3.3 抽水井和回灌井的设置
在暖通空调系统的设计中，如果想要保证系统的正常运行，那么就一定要设定抽水井和回灌井，在对其进行选择时，首先要保证其能够满足地源热泵的使用，还要满足地能源浪费的要求。而根据暖通空调设计的规定，在对于抽水井和回灌井的钻井时，要达到100米的平均深度，并且抽水量要达到100m/小时；回灌井在50m/小时。在不工作情况下其水位要达到地下32米，工作时水位要到到地下38米的要求。
3.4 控制系统
控制系统分别为热泵机组的自动控制系统、水池的控制系统和井群控制系统，控制系统的各个组成部分都各司其职。比如水池的控制系统主要是根据水位的高低来确定是否需要开启深井盖；井群控制系统主要是负责对此系统进行分组管理，促进控制系统发挥其作用。
4 结论
总之，根据实际情况应用不同形式的地源热泵技术能够很好的提高低温地热资源，并且可以克服传统热泵空调技术的存在的局限问题，可以说，是非常具有一定的实用价值。
参考文献
[1]朱家玲.地热能开发与应用技术[M].北京：化学工业出版社，2006.
[2]张旭.热泵技术[M].北京：化学工业出版社，2007：142-149.
[3]李新国.地源热泵―供暖空调节能环保技术[J].节能与环保2001，（2）.
论文作者:王斌
论文发表刊物:《基层建设》2017年第9期
论文发表时间:2017/7/20
标签：源热泵论文; 系统论文; 机组论文; 热泵论文; 地下水论文; 地表水论文; 热能论文; 《基层建设》2017年第9期论文;