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【摘 要】 随着我国社会经济的发展以及人们生活水平的提高，我国的能源消耗也越来越严重，其中建筑在能源消耗上占有很大的比重。本文主要介绍了建筑能源新技术的应用意义以及推动建筑节能的新技术，并阐述了地热应用的原理及其设计，分析了地热应用的策略。
【关键词】 建筑节能;新能源;浅层地温能地热;应用
一、前言
在我国，建筑对能源的需求非常大，因此，大力推广新能源，实现建筑的节能是减少建筑耗能的最根本的途径。建筑节能要以人为本，尽量提高能源的利用率，充分利用新型能源。本文主要介绍了在建筑节能中地热的应用情况，希望能够减少能源消耗，改善人民的生活环境。
二、建筑能源新技术应用的意义
近年随着我国经济的快速发展，舒适的办公、家庭环境成为人们的日常需求，从而带动了供暖与制冷需求的急速上升，既消耗大量煤炭、石油、电力等资源，同时也造成了严重的环境污染。要从根本上改变目前能耗现状的紧张局面，就必须开发一种合理有效利用可再生能源的途径。
为了在建筑领域贯彻节约能源的方针，国家颁布了一系列法律法规提倡在建筑中应用新能源。在《民用建筑节能管理规定》中提出的把“地热、太阳能等可再生能源应用技术及设备”列为“国家鼓励发展的建筑节能技术（产品）”。
三、推动建筑节能的建筑能源新技术
地热资源是一种很普遍的资源。利用地球表面浅层地热资源。是量大面广、无所不在的可再生资源。
地源热泵是一种先进的技术，它节能、环保，有利于可持续发展。该技术利用土壤、地下水和江、河、湖、海以及城市污水等作为冷热源，利用其温度相对
稳定的特性，通过输入少量的高品味能源（如电流），实现低温热源向高温热源的转移，地能分别在冬季和夏季作为低温热源和高温热源，使建筑达到供热或制冷的目的。地源热泵不需要人工的冷热源，可以取代锅炉或市政管网等传统的供暖方式和中央空调系统。冬季它代替锅炉从土壤、地下水或者地表水中去热，向建筑物供暖;夏季它可以代替普通空调向土壤、地下水或者地表水放热给建筑制冷。同时，它还可供应生活用水，是一种有效地利用能源的方式。采用地球浅表土壤作为低位热能资源的地源热泵称为土壤热泵，采用地球浅表相应水体作为低位热能资源的地源热泵称为水源热泵。
地源热泵技术广泛应用于办公楼、宾馆、商场、医院、学校、体育馆、住宅、别墅等建筑上。地源热泵在国外已有近100年的历史，近年在欧美和亚洲等地区应用广泛。我国近十年来，地源热泵系统市场也日渐活跃，每年应用面积呈数倍递增的趋势。
四、建筑节能之地源热泵系统的工作原理
众所周知，地下室冬暖夏凉，地源热泵正是利用大地的这个特点，采用抽水井和回灌井，利用水泵将地下水从抽水井抽上来，与空调机组所产生的冷量或热量在换热器内充分换热，换热后的地下水再通过回灌井回灌到地下。
地源热泵系统充分利用土壤中的巨大能量，循环复生。其运行过程中无烟雾，无浪费巨大的能源储备，既不破坏地下水资源，也没有任何污染，对环境污染小。地源热泵70%以上从土壤中获得能量，只消耗少量的电能，它比普通锅炉节能70%以上，比普通空调节约40%～50%的能源。
五、建筑节能中地源热泵的设计
地源热泵系统包括3种不同的系统：一是土壤源热泵;二是地下水热泵系统;三是地表水热泵系统。以上3种系统，实际上是指通过将传统的空调器的冷凝器或蒸发器延伸至地下，使其与浅层岩土或地下水进行热交换，或是通过中间介质作为热载体，并使中间介质在封闭环路中通过在浅层岩土中循环流动，从而实现对建筑物内供暖或制冷的一种节能、环保型的新能源利用技术。该系统的设计主要包括以下三方面内容：
1.地下热交换器设计。
首先，要根据现场可用地表面积、当地土壤类型以及钻孔费用，确定热交换器是采用垂直竖井布置，还是水平布置方式。地下热交换器中流体流动的回路形式有串联和并联两种。串联系统管径较大，管道费用较高，并且长度压降特性限制了系统能力。并联系统管径较小，管道费用较低，且常常布置成同程式，当每个并联环路之间流量平衡时，其换热量相同，压降特性有利于提高系统能力。管径必须满足两个要求：管道要大到足够保持最小输送功率;管道要小到足以保证流体与管道内壁之间的传热。地下热交换器长度的确定除了已确定的系统布置和管材外，还需要有当地的土壤技术资料，如地下温度、传热系数等。在实际工程中，可以利用管材“换热能力”来计算管，换热能力即单位管长的换热量。确定管道间距和长度，对于垂直竖井就是要选择竖井深度和竖并间距，而水平布置就是水平管道长度和垂直方向管道层之间的间距。在同程系统中，选择压力损失最大的热泵机组所在环路作为最不利环路进行阻力计算。计算最不利环路所得的管道压力损失，再加上热泵机组、平衡阀和其他设备元件的压力损失，确定水泵的扬程。根据系统总流量和水泵扬程，选择满足要求的水泵型号及台数。管路最大压力应小于管材的承遥能力，管路所需承受的最大压力等于大气压力、重力作用静压和水泵扬程一半的总和。
2.建筑物冷热负荷计算。
建筑物冷热负荷计算与常规空调系统冷热负荷计算方法相同，可参考有关空调系统设计手册。
3.冬夏季地下换热量计算。
冬夏季地下换热量分别是指夏季向土壤排放的热量和冬季从土壤吸收的热量。水源热泵机组的产品样本中都给出不同进出水温度下的制冷量、制热量以及制冷系数、供热系数，计算时应从样本中选用符合设计工况下的地源热泵机组。地源热泵系统在我国长江流域及其周围地区具有广阔的应用前景，但有关影响土壤源热泵系统广泛应用的主要因素的研究还很有限，设计时大致可以遵循以下原则：（一）若建筑物周围可利用地表面积充足，应首先考虑采用比较经济的水平埋管方式;相反，若建筑物周围可利用地表面积有限，应采用竖直埋管方式。（二）尽管可以采用串联、并联方式连接埋管，但并联方式采用小管径，初投资及运行费用均较低，在实际工程中常用，且为了保持各并联环路之间阻力平衡，最好设计成同程式。（三）选择管径时，除考虑安装成本外，一般把各管段压力损失控制在当量长度为4以下，同时应使管内流动处于紊流过渡区。
六、地源热泵在建筑节能中的应用策略
国际能源机构、国际地源热泵协会等行业组织为促进地下水源热泵提供技术支持，但事实上，国家立法对地下水源热泵的应用有一定的限制。由于地下水源热泵需要大量抽取地下水，许多欧美国家一般不鼓励使用开环系统，鉴于监测管理地下工程的难度较大，美国和其他的发达国家在应用地源热泵上的表现是相当谨慎，如禁止在地下水源保护区使用地下水源热泵，要求热泵循环水同层回灌等。地下水源热泵在应用的过程中，虽然有了一定的限制，但还有不完善的地方，如：抽水灌溉，由于监管不严造成的不平衡，对于项目已经建成，没有强调对井下监测的需要和执法等。在我国的管理存在一定的漏洞，如：地源热泵系统搞承包，设计和施工的单位没有建立资格考试制度的调查，热泵设计，施工的地下部分，检验和其他部门缺乏相应的标准和规范，导致工程质量不过关和资源浪费。
七、结语
在未来的建筑设计中，节能理念的应用越来越重要。它对降低我国的能源消耗以及提高建筑业的经济效益和社会效益有着非常重要的意义。浅层地温能地热资源是一种可再生的绿色能源，所以相关人员要提高建筑节能以及利用新能源的意识，从而实现建筑的节能、环保。
参考文献：
[1]李向勇.建筑节能之地热应用[J]《山西建筑》-2010年13期-李向勇
[2]赵治国，张海防.建筑节能技术应用及其发展研究[J]《建筑遗产》-2013年9期-
[3]王伟.地热采暖设计与施工探讨[J]《现代商贸工业》-2011年8期-
[4]金智华.探讨地热采暖技术[J]《才智》-2012年34期-
【关键词】 建筑节能;新能源;浅层地温能地热;应用
一、前言
在我国，建筑对能源的需求非常大，因此，大力推广新能源，实现建筑的节能是减少建筑耗能的最根本的途径。建筑节能要以人为本，尽量提高能源的利用率，充分利用新型能源。本文主要介绍了在建筑节能中地热的应用情况，希望能够减少能源消耗，改善人民的生活环境。
二、建筑能源新技术应用的意义
近年随着我国经济的快速发展，舒适的办公、家庭环境成为人们的日常需求，从而带动了供暖与制冷需求的急速上升，既消耗大量煤炭、石油、电力等资源，同时也造成了严重的环境污染。要从根本上改变目前能耗现状的紧张局面，就必须开发一种合理有效利用可再生能源的途径。
为了在建筑领域贯彻节约能源的方针，国家颁布了一系列法律法规提倡在建筑中应用新能源。在《民用建筑节能管理规定》中提出的把“地热、太阳能等可再生能源应用技术及设备”列为“国家鼓励发展的建筑节能技术（产品）”。
三、推动建筑节能的建筑能源新技术
地热资源是一种很普遍的资源。利用地球表面浅层地热资源。是量大面广、无所不在的可再生资源。
地源热泵是一种先进的技术，它节能、环保，有利于可持续发展。该技术利用土壤、地下水和江、河、湖、海以及城市污水等作为冷热源，利用其温度相对
稳定的特性，通过输入少量的高品味能源（如电流），实现低温热源向高温热源的转移，地能分别在冬季和夏季作为低温热源和高温热源，使建筑达到供热或制冷的目的。地源热泵不需要人工的冷热源，可以取代锅炉或市政管网等传统的供暖方式和中央空调系统。冬季它代替锅炉从土壤、地下水或者地表水中去热，向建筑物供暖;夏季它可以代替普通空调向土壤、地下水或者地表水放热给建筑制冷。同时，它还可供应生活用水，是一种有效地利用能源的方式。采用地球浅表土壤作为低位热能资源的地源热泵称为土壤热泵，采用地球浅表相应水体作为低位热能资源的地源热泵称为水源热泵。
地源热泵技术广泛应用于办公楼、宾馆、商场、医院、学校、体育馆、住宅、别墅等建筑上。地源热泵在国外已有近100年的历史，近年在欧美和亚洲等地区应用广泛。我国近十年来，地源热泵系统市场也日渐活跃，每年应用面积呈数倍递增的趋势。
四、建筑节能之地源热泵系统的工作原理
众所周知，地下室冬暖夏凉，地源热泵正是利用大地的这个特点，采用抽水井和回灌井，利用水泵将地下水从抽水井抽上来，与空调机组所产生的冷量或热量在换热器内充分换热，换热后的地下水再通过回灌井回灌到地下。
地源热泵系统充分利用土壤中的巨大能量，循环复生。其运行过程中无烟雾，无浪费巨大的能源储备，既不破坏地下水资源，也没有任何污染，对环境污染小。地源热泵70%以上从土壤中获得能量，只消耗少量的电能，它比普通锅炉节能70%以上，比普通空调节约40%～50%的能源。
五、建筑节能中地源热泵的设计
地源热泵系统包括3种不同的系统：一是土壤源热泵;二是地下水热泵系统;三是地表水热泵系统。以上3种系统，实际上是指通过将传统的空调器的冷凝器或蒸发器延伸至地下，使其与浅层岩土或地下水进行热交换，或是通过中间介质作为热载体，并使中间介质在封闭环路中通过在浅层岩土中循环流动，从而实现对建筑物内供暖或制冷的一种节能、环保型的新能源利用技术。该系统的设计主要包括以下三方面内容：
1.地下热交换器设计。
首先，要根据现场可用地表面积、当地土壤类型以及钻孔费用，确定热交换器是采用垂直竖井布置，还是水平布置方式。地下热交换器中流体流动的回路形式有串联和并联两种。串联系统管径较大，管道费用较高，并且长度压降特性限制了系统能力。并联系统管径较小，管道费用较低，且常常布置成同程式，当每个并联环路之间流量平衡时，其换热量相同，压降特性有利于提高系统能力。管径必须满足两个要求：管道要大到足够保持最小输送功率;管道要小到足以保证流体与管道内壁之间的传热。地下热交换器长度的确定除了已确定的系统布置和管材外，还需要有当地的土壤技术资料，如地下温度、传热系数等。在实际工程中，可以利用管材“换热能力”来计算管，换热能力即单位管长的换热量。确定管道间距和长度，对于垂直竖井就是要选择竖井深度和竖并间距，而水平布置就是水平管道长度和垂直方向管道层之间的间距。在同程系统中，选择压力损失最大的热泵机组所在环路作为最不利环路进行阻力计算。计算最不利环路所得的管道压力损失，再加上热泵机组、平衡阀和其他设备元件的压力损失，确定水泵的扬程。根据系统总流量和水泵扬程，选择满足要求的水泵型号及台数。管路最大压力应小于管材的承遥能力，管路所需承受的最大压力等于大气压力、重力作用静压和水泵扬程一半的总和。
2.建筑物冷热负荷计算。
建筑物冷热负荷计算与常规空调系统冷热负荷计算方法相同，可参考有关空调系统设计手册。
3.冬夏季地下换热量计算。
冬夏季地下换热量分别是指夏季向土壤排放的热量和冬季从土壤吸收的热量。水源热泵机组的产品样本中都给出不同进出水温度下的制冷量、制热量以及制冷系数、供热系数，计算时应从样本中选用符合设计工况下的地源热泵机组。地源热泵系统在我国长江流域及其周围地区具有广阔的应用前景，但有关影响土壤源热泵系统广泛应用的主要因素的研究还很有限，设计时大致可以遵循以下原则：（一）若建筑物周围可利用地表面积充足，应首先考虑采用比较经济的水平埋管方式;相反，若建筑物周围可利用地表面积有限，应采用竖直埋管方式。（二）尽管可以采用串联、并联方式连接埋管，但并联方式采用小管径，初投资及运行费用均较低，在实际工程中常用，且为了保持各并联环路之间阻力平衡，最好设计成同程式。（三）选择管径时，除考虑安装成本外，一般把各管段压力损失控制在当量长度为4以下，同时应使管内流动处于紊流过渡区。
六、地源热泵在建筑节能中的应用策略
国际能源机构、国际地源热泵协会等行业组织为促进地下水源热泵提供技术支持，但事实上，国家立法对地下水源热泵的应用有一定的限制。由于地下水源热泵需要大量抽取地下水，许多欧美国家一般不鼓励使用开环系统，鉴于监测管理地下工程的难度较大，美国和其他的发达国家在应用地源热泵上的表现是相当谨慎，如禁止在地下水源保护区使用地下水源热泵，要求热泵循环水同层回灌等。地下水源热泵在应用的过程中，虽然有了一定的限制，但还有不完善的地方，如：抽水灌溉，由于监管不严造成的不平衡，对于项目已经建成，没有强调对井下监测的需要和执法等。在我国的管理存在一定的漏洞，如：地源热泵系统搞承包，设计和施工的单位没有建立资格考试制度的调查，热泵设计，施工的地下部分，检验和其他部门缺乏相应的标准和规范，导致工程质量不过关和资源浪费。
七、结语
在未来的建筑设计中，节能理念的应用越来越重要。它对降低我国的能源消耗以及提高建筑业的经济效益和社会效益有着非常重要的意义。浅层地温能地热资源是一种可再生的绿色能源，所以相关人员要提高建筑节能以及利用新能源的意识，从而实现建筑的节能、环保。
参考文献：
[1]李向勇.建筑节能之地热应用[J]《山西建筑》-2010年13期-李向勇
[2]赵治国，张海防.建筑节能技术应用及其发展研究[J]《建筑遗产》-2013年9期-
[3]王伟.地热采暖设计与施工探讨[J]《现代商贸工业》-2011年8期-
[4]金智华.探讨地热采暖技术[J]《才智》-2012年34期-