天津市管道工程集团有限公司 天津市 300041
摘要：科学技术的发展迅速，我国的各行各业的发展也有了改善。当前，我国建筑能耗已经占全国总能耗的25%以上，国家倡导做好建筑节能工作就是要通过消耗较少的能源来促进经济的增长，这些在我国目前的可持续发展战略中是一项十分迫切的任务。近几年里，我国的绿色建筑评价标准逐年上升，地源热泵空调系统与常规的供热系统相比较，是一种可再生的能源利用技术，具有高效节能、稳定可靠、无环境污染、维护费用低、使用寿命长等优点，是一种既可以制冷又可以供暖的新型的空调系统。目前可再生能源代替常规能源也是大势所趋，所以地源热泵作为一个常用的绿色建筑技术，其发展的前景是非常可观的。
关键词：地源热泵系统实际应用；运行问题；解决方案
引言
能源革命、低碳能源、清洁供暖目前已经成为我国能源战略的重要组成部分。根据《能源发展“十三五”规划》预测结果，“十三五”期间，我国的天然气和非化石能源的消费增量将达到煤炭消费增量的3倍，约占能源全部消费增量的68%。面对严峻的能源危机，国家大力支持低碳清洁能源的开发和利用，建筑行业领域也迎来能源革命。在建筑领域，地源热泵系统作为一种使用清洁能源的采暖（制冷）系统，可以利用少量的高位能（一般为电能），将浅层的地热能转化为高位热能。地源热泵主要是将土壤所储藏的庞大太阳能作为热源，通过热泵系统进行能量的相互转换，是一种实用的节能技术。我国地域广阔，四季分明，南北方气候具有明显的差异，太阳能在地域上分布不均衡。北方地区冬季气温低且持续时间长，供暖需求极大。目前只有北京等少数地区采用天然气供暖，北方大部分地区仍然以燃煤供热为主要采暖方式。燃煤采暖会生成大量温室气体，其对环境破坏极大。地源热泵不使用煤炭作为主要供能方式，而是利用少量清洁的电能，从土壤中取热，进行供热的能量转换。过去，大气温度偏低，传统的空气源热泵制热效率就会降低，而地源热泵消除了这一缺陷。南方夏季时间长，制冷需求比较大，与中央空调相比，地源热泵的制冷效率更高。
1地源热泵系统的问题
地源热泵作为新型空调技术，其应用对象包括学校、住宅小区、企业和各类公共建筑。但是，在地源热泵系统的普及和发展过程中，有些人过多追求发展速度，导致实际应用存在较多问题。
1.1设计地下换热器及计算换热量的问题
在设计地源热泵地下换热器时，由于环境和系统的复杂性，采用的土壤层特性、建筑冷热负荷、热容量和温度分布规律等参数缺乏准确性，容易使得系统规模大于实际需求，增加初始设备投资，或者系统规模过小，无法满足建筑采暖制冷需求。目前，地源热泵的设计和应用更多局限在理论方面，没有很好地将理论与工程实际相结合。工程上，地埋管换热器设计更多地以每延米换的热量为依据，确定钻孔数量。实际上，地埋管换热器的设计埋管容量应该考虑气候、建筑物类型、冷热负荷均衡性、钻孔几何参数和布置形式等多种因素的影响。同时，换热器的负荷不断变化，而仅仅采集几十个小时的吸放热试验数据来确定地埋管换热器的实际换热能力显然是不科学的。
1.2冬夏季节的热量失衡问题
我国北方地区季节差异明显，全年冷热负荷差异较大，从整体来看，系统吸收土壤的热量大于向土壤排出的热量。这种不平衡的吸热与排热会造成土壤温度逐年降低，产生“冷堆积”现象。相反，南方地区建筑物对冷负荷的需求较大，夏季室内空调系统和制冷机组等设备会产生大量热量，使得夏季热泵机组的产热量远大于冬季室内所需的热量，会导致热积累问题。不论是“冷堆积”还是“热积累”，都是系统的热失衡问题，都会导致热泵机组的运行效率下降。
2地源热泵系统实际应用中运行优化
2.1控制管理系统降耗
地热源泵系统在操作管理上的节能降耗也不容忽视。在地源热泵系统中，空调泵与地源泵相关设备的节能运行的管理是非常重要的。热泵机组应该进行节能的管理，减少热泵机组工作的台数，以此来提高热泵机组使用的效率，同时还要根据环境的温度，合理调整热泵机组回水的设定温度。可以根据室外温度适当调整机组的回水温度，这样就可以降低机器整体的耗能，避免出现频繁启动主机的情况。在循环水泵运行的时候，应该严格的控制地源泵开启的数量，保证其与机组需要用的流量与热量指数相匹配，避免出现地埋管内流速度太低，导致换热率下降的情况。另外，在空调循环泵的系统中可以采用变频的方式，降低循环泵的耗电量。
2.2换热器保养降耗
地源热泵机组在运行过程中对换热器的维护保养要求非常高，也是困扰我们多年的技术难题，解决好换热效率的问题，在检验设备能否正常达到节能降耗中起到关键的作用。以地埋管地源热泵为例，地埋管式地源热泵系统的冷冻水（和热水）、冷却水在循环使用过程中，设备换热器侧及冷却塔填料上形成了一层污垢及微生物。污垢及微生物会加速机组的腐蚀影响换热效率，并给地源热泵系统机组的安全运行带来危害，而这些问题的存在，会直接影响地源热泵系统的使用效果。为了提高系统的换热效率，防止或减少对机组部件腐蚀，除去这些污垢及微生物，是提高系统换热效率的关键。
对于水质不好的地区，需要每年定期对地源热泵机组换热系统、地藕侧系统、空调侧系统的管网先进行排污冲洗再添加化学药剂进行清洗，两种清洗方式相结合的全面清洗能够达到除垢灭菌、提高换热效率、增加制冷量，延长设备使用寿命的效果。系统的清洗方法主要包括物理清洗和化学药液清洗两种，物理清洗针对污垢粘泥和水垢较轻的设备，化学清洗针对粘泥藻类附着严重，结垢严重的设备。
化学清洗流程主要有机组运行状态下清洗和停机清洗两种方式，机组运行清洗主要是将清洗剂（粘泥剥离剂，预膜钝化剂，除垢剂，消泡剂等）按照稀释比例配比完成后，注入系统，利用系统循环泵进行循环清洗，这种清洗方式优点是机组可以不停机，不影响机组运行，需要专业人员时刻监测清洗质量防止过度清洗损坏设备配件等。停机清洗一般是针对换热器的清洗，尤其是冷凝器和蒸发器，冷凝器的清洗过程：关闭冷却水进出口阀门→排气口处添加除垢剂，粘泥剥离剂等一定比例的混合液浸泡2-5小时→拆开冷凝器前后端盖→清理冷凝器端盖、水室腔内结垢和锈蚀→用管路清洗机清洗传热铜管管路→清洗完后用清水冲洗，直到达到铜管内壁光洁无污垢的标准，然后盖好端盖。在对蒸发器清洗时一定区分好干式蒸发器，钎焊板式蒸发器还是满液式蒸发器，三者结构有很大区别，干式和钎焊板式只能化学药液清洗铜管外侧附着的粘泥水垢藻类等，不可使用管路清洗机，满液式则可以。清洗过程与冷凝器清洗类似，清洗中时刻检查水质和蒸发器的去垢去污情况，做好排污换水工作。清洗时应当打开蒸发器底部的排污阀门将杂质污泥排出，必要时拆下排污球阀，以增大排污口。清洗后，将排污阀门开至最大，排出污水，排净后再重新灌注清水。
2.3设备安装位置选择
由于热水箱为开式水箱，热水泵回水管需落地安装，为避免地面开挖空气源热泵机组及热水循环泵安装位置选择在机房北面附近。水泵单独搭设防雨措施。控制柜安装在机房内。
结语
在节能空调工程的实际应用中，对于运行中产生的问题，要逐一排查，发现问题，及时解决，针对该工程运行中的问题，首先要针对性地对项目的概况及设计做详细了解，并及时掌握在运行中产生的问题，进行逐一分析，以初投资比较小的代价，来保证整个系统稳定的运行，确保项目的节能效率最大化，并对工程后期设计中产生的问题提供参考价值。
参考文献：
［1］褚英男，宋晔皓，朱宁，等.近零能耗导向的建筑案例数据平台构建研究［J］.建筑科学，2019（10）：16-23.
［2］黄新江.基于TRNSYS地源热泵系统模拟与优化［D］.苏州：苏州科技大学，2019.