论文部分内容阅读
摘要：随着经济的不断发展，人民大众对于资源需求与大自然资源的有限性形成激烈的矛盾。因此，如何合理应用地表浅层地热能资源并融合建筑物所既有热泵技术从而构建地源热泵系统，应是我国在能源结构优化配置过程中所重点关注的问题。本文从基本特点和在暖通空调中的应用措施两个方面详细分析了地源热泵系统，希望能为暖通空调技术人员提供参考性意见。
关键词：暖通空调；地源热泵系统；应用研究
1 引言
地源热泵是一种利用土壤所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖制冷空调系统，地源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。地表土壤和水体是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳辐射能量，比人类每年利用的500倍还多（地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量）；它又是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散相对的平衡，地源热泵技术的成功使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为现实。
2 地源热泵系统的基本特点分析
2.1 地源热泵系统有着极好的清洁性
地源热泵系统得以持续应用的关键载体为电力。在地源热泵系统的应用过程当中，并不存在传统意义上的燃烧过程，从而也最大限度地控制了地源热泵系统运行相对于周边环境的影响。与此同时，在当前技术条件支持下，地源热泵系统不使用冷却塔装置，不需要配备外挂机设备，不会在热能排放的过程当中对周边环境产生影响。
2.2 地源热泵系统有着极高的经济性
地源热泵系统冷却系统冷凝温度较低，从而使得冷却效果高于一般意义上的风冷式制冷系统以及冷却塔式制冷系统，这在很大程度上使得机组运行效率得到了稳定的提升。实践数据证实：地源热泵系统下供热、制冷空调的运行费用能够降低30%～40%左右。更为关键的一点在于：同常规意义上的锅炉、电能或者是燃料供热系统相比，地源热泵系统对于电能资源的节约是极为显著的。与之相对应的经济性优势同样极为突出。
2.3 地源热泵系统有着良好的能效性
在现阶段的技术条件作用之下，地源热泵系统运行机组对于土壤以及水体的应用，在冬季气候状态下的温度指标基本能够维持在12℃～22℃范围之内。该温度数值明显高于常规状态下的环境空气温度数值。在此过程当中，可显著提高热泵循环状态下的蒸发温度，而这对于提高地源热泵系统的能效比而言是至关重要的。
2.4 地源热泵系统有着极为突出的运行可靠性
需要注意的一点是，地源热泵系统的控制系统全部交由计算机终端，能够确保系统在多种运行工况下性能的稳定性与可靠性。与此同时，相关工作人员还可以通过电话遥控的方式，结合实际情况，调节地源热泵系统的湿度、湿度控制以及新风配送操作。
2.5 地源热泵系统有着极强的稳定性
在当前技术条件之下，证实地源热泵系统所反映的热源温度能够在全年度各种环境因素作用之下，始终保持良好的稳定性（集中分布在10℃～25℃单位范围之内）。与之相对应的制冷以及制热系数同样能够维持在3.5～4.4系数范围之内，较普通中央空调系统而言稳定性更高。
3 地源热泵系统在暖通空调中的应用措施分析
在当前技术条件支持下，地源热泵系统在暖通空调中的应用形式主要可以分为三种类型：即土壤热交换器形式、地下水形式以及地表水形式。上述三类应用形式作用之下，地源热泵的结构、工作原理以及应用特点均存在一定的差异性。具体而言，可以归纳为以下几个方面。
3.1 土壤热交换器地源热泵应用形式分析
在此种地源热泵应用形式当中，土壤热交换器装置可以说是保障整个暖通空调应用性能稳定的基础与关键所在。在当前技术条件支持下，以耦合式地热交换器为首要选择方案。从实践应用的角度上来说，该土壤热交换器装置以水平方式安装于预设地沟内部。视实际情况，还可以U型管方式安装于竖井内部。安装于不同地沟或者是竖井内部的土壤热交换器装置相互之间保持并联性连接状态。在此基础之上，以不同的集中式管道进入建筑内部，并与建筑室内的既有水环路保持对应的连接关系。此种应用形式也正是现阶段暖通空调在应用地源热泵系统中最广泛采取的形式之一。进一步来说，在将土壤热交换器应用于地源热泵系统的过程中，还需要重视以下几点问题。
3.1.1 地下土壤换热系统应用类型
在当前技术条件支持下，地下土壤换热系统按照埋管模式的差异性，可分为垂直型埋管模式以及水平型埋管模式这两种类型。一般来说，浅层埋管以水平型埋管为主，其所表现出的换热能力较垂直型埋管模式下所对应的换热能力而言更低。与此同时，土地面积在很大程度上还局限着此种埋管方式的应用。因此，为最大限度地保障暖通空调中地源热泵系统应用的有效性，多采取垂直型的埋管方式。
3.1.2 地下换热器管材的选取分析
对于需要埋藏在地表以下的管材而言，为保障地源热泵系统的稳定与高效运行，首先应当确保前期设计及施工阶段所选取的管材能够具备良好的化学性质稳定性以及耐腐蚀性。在当前技术条件支持下，金属性质管材尽管具备良好的换热能力，然而在耐腐蚀性方面存在明显的不足。与此同时，从经济性角度上来看，考虑到暖通空调地源热泵系统中所需要埋藏在地表以下的管材众多，从而应当在保障其使用性能的基础之上，优先选取造价较为低廉的管材。现阶段，推荐使用高密度PE管管材进行地源热泵系统施工作业。
3.2 地下水地源热泵系统应用形式分析
简单来说，地下水地源热泵系统是指将地下水直接供应至系统下的每台热泵机组当中。之后需要将井水回灌至地表以下。在实践应用的过程当中发现：这种供应及回灌的工作模式在一定程度上可能引发井水传输管道的阻塞问题。与此同时，大量的井水传输管道埋藏于土壤内部，可能引发局部性的管道腐蚀问题。从而，现阶段通常不建议在暖通空调施工过程中应用此种形式，仅结合暖通空调项目实际情况，采取水源辅助模式。
3.3 地表水地源热泵系统应用形式分析
地表水地源热泵系统由潜在水面以下的塑料管管道所构成。需要注意的是：这部分塑料管道的构成形式表现为多重并联模式。在此过程当中所形成的地下水热交换器能够在一定程度上取代本文前述的土壤热交换系统。而相对于暖通空调系统的应用而言，地表水地源热泵系统需要连接至建筑物内部，以保障能源供给的稳定性与有效性。还需要注意的一点是：对于应用地表水地源热泵系统的暖通空调而言，需要结合建筑物所处地区的环境差异性，做好相应的防冻或是防潮处理，以保障其质量稳定与可靠。
4 结语
各种资源为地源热泵系统的应用提供了必须的能源支持与保障。在这一过程当中所涉及到的资源包括地表资源、水力资源以及空气资源等多种类型在内。当上述能源集中在一起之后，能够与建筑物所既有热泵技术相配合，在解决城市供冷以及供热需求矛盾中发挥着不容小觑的重要作用。总而言之，本文针对有关暖通空调中，地源热泵系统应用所涉及到的相关问题做出了简要分析与说明，希望能够为今后相关研究与实践工作的开展提供一定的参考与帮助。
参考文献：
[1] 肖伟. 藏西南边远地区直接受益式太阳能采暖研究[D].北京：清华大学，2010.
[2] 陈玉兴. 谈城市污水在建筑供暖、制冷中的应用[J].科技通报，2012（2）：115—116.
[3] 张滨. 北京地区城市住宅天然光环境优化设计研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010.
关键词：暖通空调；地源热泵系统；应用研究
1 引言
地源热泵是一种利用土壤所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖制冷空调系统，地源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。地表土壤和水体是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳辐射能量，比人类每年利用的500倍还多（地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量）；它又是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散相对的平衡，地源热泵技术的成功使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为现实。
2 地源热泵系统的基本特点分析
2.1 地源热泵系统有着极好的清洁性
地源热泵系统得以持续应用的关键载体为电力。在地源热泵系统的应用过程当中，并不存在传统意义上的燃烧过程，从而也最大限度地控制了地源热泵系统运行相对于周边环境的影响。与此同时，在当前技术条件支持下，地源热泵系统不使用冷却塔装置，不需要配备外挂机设备，不会在热能排放的过程当中对周边环境产生影响。
2.2 地源热泵系统有着极高的经济性
地源热泵系统冷却系统冷凝温度较低，从而使得冷却效果高于一般意义上的风冷式制冷系统以及冷却塔式制冷系统，这在很大程度上使得机组运行效率得到了稳定的提升。实践数据证实：地源热泵系统下供热、制冷空调的运行费用能够降低30%～40%左右。更为关键的一点在于：同常规意义上的锅炉、电能或者是燃料供热系统相比，地源热泵系统对于电能资源的节约是极为显著的。与之相对应的经济性优势同样极为突出。
2.3 地源热泵系统有着良好的能效性
在现阶段的技术条件作用之下，地源热泵系统运行机组对于土壤以及水体的应用，在冬季气候状态下的温度指标基本能够维持在12℃～22℃范围之内。该温度数值明显高于常规状态下的环境空气温度数值。在此过程当中，可显著提高热泵循环状态下的蒸发温度，而这对于提高地源热泵系统的能效比而言是至关重要的。
2.4 地源热泵系统有着极为突出的运行可靠性
需要注意的一点是，地源热泵系统的控制系统全部交由计算机终端，能够确保系统在多种运行工况下性能的稳定性与可靠性。与此同时，相关工作人员还可以通过电话遥控的方式，结合实际情况，调节地源热泵系统的湿度、湿度控制以及新风配送操作。
2.5 地源热泵系统有着极强的稳定性
在当前技术条件之下，证实地源热泵系统所反映的热源温度能够在全年度各种环境因素作用之下，始终保持良好的稳定性（集中分布在10℃～25℃单位范围之内）。与之相对应的制冷以及制热系数同样能够维持在3.5～4.4系数范围之内，较普通中央空调系统而言稳定性更高。
3 地源热泵系统在暖通空调中的应用措施分析
在当前技术条件支持下，地源热泵系统在暖通空调中的应用形式主要可以分为三种类型：即土壤热交换器形式、地下水形式以及地表水形式。上述三类应用形式作用之下，地源热泵的结构、工作原理以及应用特点均存在一定的差异性。具体而言，可以归纳为以下几个方面。
3.1 土壤热交换器地源热泵应用形式分析
在此种地源热泵应用形式当中，土壤热交换器装置可以说是保障整个暖通空调应用性能稳定的基础与关键所在。在当前技术条件支持下，以耦合式地热交换器为首要选择方案。从实践应用的角度上来说，该土壤热交换器装置以水平方式安装于预设地沟内部。视实际情况，还可以U型管方式安装于竖井内部。安装于不同地沟或者是竖井内部的土壤热交换器装置相互之间保持并联性连接状态。在此基础之上，以不同的集中式管道进入建筑内部，并与建筑室内的既有水环路保持对应的连接关系。此种应用形式也正是现阶段暖通空调在应用地源热泵系统中最广泛采取的形式之一。进一步来说，在将土壤热交换器应用于地源热泵系统的过程中，还需要重视以下几点问题。
3.1.1 地下土壤换热系统应用类型
在当前技术条件支持下，地下土壤换热系统按照埋管模式的差异性，可分为垂直型埋管模式以及水平型埋管模式这两种类型。一般来说，浅层埋管以水平型埋管为主，其所表现出的换热能力较垂直型埋管模式下所对应的换热能力而言更低。与此同时，土地面积在很大程度上还局限着此种埋管方式的应用。因此，为最大限度地保障暖通空调中地源热泵系统应用的有效性，多采取垂直型的埋管方式。
3.1.2 地下换热器管材的选取分析
对于需要埋藏在地表以下的管材而言，为保障地源热泵系统的稳定与高效运行，首先应当确保前期设计及施工阶段所选取的管材能够具备良好的化学性质稳定性以及耐腐蚀性。在当前技术条件支持下，金属性质管材尽管具备良好的换热能力，然而在耐腐蚀性方面存在明显的不足。与此同时，从经济性角度上来看，考虑到暖通空调地源热泵系统中所需要埋藏在地表以下的管材众多，从而应当在保障其使用性能的基础之上，优先选取造价较为低廉的管材。现阶段，推荐使用高密度PE管管材进行地源热泵系统施工作业。
3.2 地下水地源热泵系统应用形式分析
简单来说，地下水地源热泵系统是指将地下水直接供应至系统下的每台热泵机组当中。之后需要将井水回灌至地表以下。在实践应用的过程当中发现：这种供应及回灌的工作模式在一定程度上可能引发井水传输管道的阻塞问题。与此同时，大量的井水传输管道埋藏于土壤内部，可能引发局部性的管道腐蚀问题。从而，现阶段通常不建议在暖通空调施工过程中应用此种形式，仅结合暖通空调项目实际情况，采取水源辅助模式。
3.3 地表水地源热泵系统应用形式分析
地表水地源热泵系统由潜在水面以下的塑料管管道所构成。需要注意的是：这部分塑料管道的构成形式表现为多重并联模式。在此过程当中所形成的地下水热交换器能够在一定程度上取代本文前述的土壤热交换系统。而相对于暖通空调系统的应用而言，地表水地源热泵系统需要连接至建筑物内部，以保障能源供给的稳定性与有效性。还需要注意的一点是：对于应用地表水地源热泵系统的暖通空调而言，需要结合建筑物所处地区的环境差异性，做好相应的防冻或是防潮处理，以保障其质量稳定与可靠。
4 结语
各种资源为地源热泵系统的应用提供了必须的能源支持与保障。在这一过程当中所涉及到的资源包括地表资源、水力资源以及空气资源等多种类型在内。当上述能源集中在一起之后，能够与建筑物所既有热泵技术相配合，在解决城市供冷以及供热需求矛盾中发挥着不容小觑的重要作用。总而言之，本文针对有关暖通空调中，地源热泵系统应用所涉及到的相关问题做出了简要分析与说明，希望能够为今后相关研究与实践工作的开展提供一定的参考与帮助。
参考文献：
[1] 肖伟. 藏西南边远地区直接受益式太阳能采暖研究[D].北京：清华大学，2010.
[2] 陈玉兴. 谈城市污水在建筑供暖、制冷中的应用[J].科技通报，2012（2）：115—116.
[3] 张滨. 北京地区城市住宅天然光环境优化设计研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2010.