关于暖通空调中地源热泵系统的讨论

工作原理

作为自然界的现象，正如水由高处流向低处那样.热量也总是从高温流向低温.但人们可以创造机器，如同把水从低处提升到高处而采用水泵那样.采用热泵可以把热量从低温运送到高温.所以热泵实质上是一种热量提升装置.它本身消耗一部分能量，把环境介质中贮存的能量加以挖掘，提高温位进行利用，而整个热泵装置所消耗的功仅为供热量的1/3或更低，这也是热泵的节能特点.根据热力学第二定律，压缩机所消耗的功（电能）起到补偿作用，使循环工质不断从低温环境中吸热，并向高温环境放热，周而往复地进行循环。

热泵与制冷的原理和系统设备组成及功能是一样的，对蒸汽压缩式热泵（制冷）系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器、和节流阀组成，还应有起到输送能量的循环工质.作为地源热泵，与传统的蒸汽压缩制冷不同的是地源热泵制冷省略了庞大的冷凝设备，而以深井水取而代之.具体系统原理如图1所示：

3、地源热泵空调系统的优势

3.1运行稳定可靠，地源的温度一年四季相对稳定，其波动范围远远小于空气，因此热泵机组运行稳定可靠。

3.2高效节能节资，能搬运与提升几倍的热能，一次能源利用率远大于100%，较传统的供暖供冷方式节能30%以上；具有制冷与制热双功效，安装一套系统可替代传统的燃料锅炉和冷水机组两套设备，节约初期投资；机组能效比一般为4～6，即输入1份的电能可从地源体中置换出3～5份的热能，既节约了传统能源，又降低了运行费用。

3.3属于可再生能源利用技术。地热是可再生能源，处处存在，取之不尽，用之不竭，不需要消耗任何资源。

3.4环境效益显著。既不破坏地下水资源，又无任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。

4、地源热泵应用的劣势之处

地源热泵的缺点主要体现在以下几点：

4.1热泵技术与其他技术的配合问题：地源热泵技术是暖通空调技术与钻井技术相结合的综合技术，两者缺一不可，这要求工程组织者和工程技术人员能够合理协调、做好充分的技术经济分析。

4.2目前在我国，由于人们对森林植被的大量砍伐与破坏，生活污水、工业废水的随意排放，导致很多树木的减少，绿色植被的减少，土壤就会慢慢松动，它的特性也在逐渐的降低。然而在地源热泵当中，土壤的性质是非常重要的，直接影响着地源热泵系统的性能好坏。我们的技术人员通过对土壤的气候条件与土质条件的掌握，能够更有效地把土壤的热性与湿性运用到地源热泵设计当中，能够使屋内的温度达到人们感觉舒适的温度。

4.3不同冷、热负荷下，地下换热器与热泵系统最佳匹配技术的研究不够。20世纪90年代以来，地热空调技术的研究热点依然集中在地热能换热器的换热机理、强化换热及热泵系统与地热能换热器匹配等方面。与前一阶段单纯采用“线源”传热模型不同，最新的研究更多地开始关注相互耦合的传热、传质模型，以更好地模拟地热能换热器的真实换热情况。

5、形式

地源热泵技术按照地热能交换形式的不同可以分为地下水地源热泵技术、地上水地源热泵技术以及地埋管地源热泵技术这三大类。其中，地上水地源热泵技术需要以江河湖海为载体与地源热泵机进行冷热交换，但这种地源热泵技术仅仅适用于建筑物周围水源丰富的区域，受环境的制约性比较大；其次，地下水地源热泵技术需要通过热泵机内部的可循环换热系统与水泵所抽取的地下水进行冷热交换，它对建筑物的覆盖面积有着明确的要求，只适用于建筑周围平淡开阔的建筑物，在城市紧凑化建设中应用程度也不够广泛。

6、地源热泵技术在暖通空调设计中的运用

6.1机组的选用要与地源热泵系统类型相适应。有的机组只适合在水环热泵空调系统中使用，有的较适合在开环式地源热泵空调系统中使用，有的各种型式都可应用，目前因名称不统一，易造成概念上的混乱，建设单位或安装公司订购设备时需细心。

6.2喷吹周期的设定。调节喷吹周期是改变压力损失的主要措施之一。当入口粉尘浓度高或粉尘粘附性大造成压力损失过大时，可缩短喷吹周期。但在入口含尘浓度不变、过滤风速过大或喷吹压力低造成除尘器压力损失过大时，由于喷吹的反吹风速小于或等于过滤风速，如果采用缩短喷吹周期的办法降低压力损失则作用不大，反而会造成不必要的浪费。当入口浓度或过滤风速低、粉尘粘附性小使压力损失小时，可延长喷吹周期使其达到限定范围。在不影响除尘系统运行条件下，尽量延长喷吹周期是有利的。这样不但可减少压缩空气耗量，且还可减少系统部件的磨损，延长滤袋的使用寿命。另外，喷吹周期还影响耗电量，周期短则压缩空气耗量多，耗电量就多。适当延长周期，虽耗电量小，但由于压力损失增加过多，就会增加除尘系统的耗电量。

6.3蓄水池及回灌水池：由于每个机房选择的内机型号不同，在设计时应该采取针对性的处理方式，保证水量能均匀布置。为了能让这一问题得到处理，我们应该对两期井水系统机组、井等相应的位置中，建立蓄水池来满足用水需要。施工时要先把井下水转移到蓄水池里，然后根据设计的装置把井水转移到各个机房以供使用，这样可以达到机组运行的要求。若对水池设计有更高的要求，则必须要降低井口的数量，对于不同的季节同样需要做好数量调整，这一才能让蓄水池的作用得到发挥。

6.4关于机组的能效比和性能系数。设计与建设单位在选用机组时，或评标专家对设备进行评标时，需对不同厂家的产品能效比（EER）和性能系数（COP）进行比较，需注意的是同一厂家同一系列不同规格的机组，在同一工况下，能效比和性能系数会有较大不同，如美国某品牌某一系列的机组，冷量从0.75冷吨到25冷吨有多种规格，在同一制冷工况下，EER值高的为7.0，低的只有4.6；在同一制热工况下，COP高的可达5.0，低的只有4.2。此外，各厂家的EER和COP值可能是在不同工况下测定的，而机组的EER和COP值随工况不同而有较大的变化。

6.5地源热泵的采暖工程，它的造价成本的确要比一般工程高些，但是，这种高投入并不是收不回的投资，而是在现实的生活当中，这种投资，能够让这用起来比较方便，不但能够节约很好的资源，更重要的是，还符合绿色环保的要求，这就跟我们的观念一致了，也符合很多人对高品质社会生活的一种追求。当然，还有一点必须明确，那就是在提高采暖质量的同时，必须要增加房屋室内的空间。

当前情况下，我们对资源的循环利用，对能源的节约，对环境保护的诉求，都已经成为国家重点实施的工程，甚至于国家经济的发展，都屈居在这些工程的后面，可见这些工程的重要性。而且，在国家建设部提出来的对可利用再生资源方面，提到有六个方面的工作必须抓好。在几点中，第二点就是在建筑中的推广应用水源热泵和地源热泵，而且确定了资源节约要作为任何工作的重点内容，也就是说，要以提高资源利用效率为核心，以节能、节地、节水、节材和发展循环经济以及大力推进可再生能源建筑应用为重点。出于对国家政策一种强有力的支持，地源热泵技术必须要越来越多地应用到社会生活的各个项目工程中去。

参考文献：

[1]曹振华.浅析地源热泵技术的特点及发展前景[J].洁净与空调技术.2012（03）

[2]樊学，梁志鸿，朱超.地源热泵技术在空调节能改造项目中的应用[J].绿色建筑.2011（03）

[3]常静，徐晓红，倪本会.某高校图书馆地源热泵可行性分析及工程管理中的几点建议[J].制冷空调与电力机械.2010（06）

[4]周晓波.高温地源热泵技术及其在工程中的应用[J].工程建设与设计.2004（06）

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