钟仲兵
林同棪国际工程咨询（中国）有限公司 重庆 401147
摘要：地源热泵技术作为一种新型的技术，凭借其独特的技术优势已在现代暖通空调工程得到了广泛的应用和普及，并取得了明显成效，有力地促进了暖通空调工程的发展。本文将对地源热泵技术在空调中的应用进行分析，以供参考。
关键词：地源热泵；原理；优势；应用
因地源热泵技术具有节能高效、环保清洁的优势,被广泛应用于建筑暖通工程中,通过较少高位能源能实现低温位能向高温位能转移,一方面能起到冬暖夏凉的基本功能,另一方面利用效率较高,且对环境破坏性较小,是目前暖通空调应用中既能实现经济效益、又能实现社会效益和生态环保效益的技术之一。地源热泵系统的能量都是从大地获取的，在暖通空调设计中应用该技术，可以有效降低能源的消耗量，与此同时，还不会对环境造成污染。
1地源热泵技术在暖通工程中的应用优势
地源热泵技术在暖通空调项目的应用中，与其他传统技术相比，更具优势，如无环境污染，实现有效利用可再生能源和经济合理等诸多优势。首先，其环境无污染优势的优点主要是由于其应用过程不需要依靠燃料燃烧获得所需的热量，因此不会有相应的污染和有害气体，所以对环境和身体不会有任何伤害。另外，该技术与传统的空调或锅炉等技术相比，使用制冷剂在泄漏过程中的问题要小得多，所以造成环境污染的几率可以忽略不计。再次，为了有效利用可再生能源优势，在实施过程中，能源的使用是一些地热能和太阳能等可再生能源，即使能源利用率高，也不会造成任何能源损失，不会影响环境质量，破坏生态平衡。对于使用可再生能源，该技术是最独特的优势，不是任何其他加热技术。
2地源热泵特性与种类
2.1大地耦合热泵
它的热源、热汇是以地表浅层土壤为主，对比传统空气热泵具有如下优点：①与地表水与空气相较而言，土壤深入地下时，全年的温度波动相对较小，土壤影响地表的空气、温度，具有衰减、延迟作用。所以，多数条件下，热源、热汇宜作为热泵装置，确保系统高效率、稳定运行；②土壤作为热泵的热汇、热源，可取代传统空调的锅炉、冷却塔，减少空气污染，降低环境热污染；③同空气热泵比较，大地耦合热泵无除霜问题，无需风机回收土壤热量，可降低系统噪声等级；④土壤自身属于蓄冷体和蓄热体，所以，大地耦合热泵能结合太阳能集热装置，利用土壤放热功能、蓄热共鞥，获取最佳制冷效果、供热效果；⑤土壤传热性能较差，需提供较大传热面积，所需占地面积过大；⑥埋设地下管道时，其成本较高，运行故障检修难度较大；⑦当土壤干燥，降低其导热性能，在夏季时，向外排热难度大，呈不可逆运行状态。
2.2地下水热泵
地下水热泵属于地源热泵的重要分支，该类热泵技术通过地下深井，依靠热汇、热源实现制冷或供热。由于地下深井水位身处地层，深度相对较少，深井水水文甚至恒定不变。所以，热泵运行具有显著优势。其优点可表现在如下方面：①布局紧凑的水井系统，占地面积较小，地下水回灌与抽取时，占地面积不会对其造成影响；②针对大地耦合热泵而言，地式热交换器改善成本较小，针对大型热泵系统，井水单位容量成本极低，若井的流量较高，即可达到整个空调系统需求；③同中央空调系统比较，使用地下热泵系统，如果设计合理，因不用维护，基本不会出现维护费用，若地下水回灌至蓄水层之后，不会影响地层的实际含水量。所以，针对地理环境与生态环境几乎没影响；④许多商业系统选择地下热泵系统，多年实践证明该技术较为成熟，同时，钻井技术可行性较高，系统简便易行综合造价低，水井占地面积小，可以满足大面积建筑物的供暖空调的要求。
2.3污水源热泵
污水源热泵，主要是从工业污水、城市污水中提取低品位热源热量，将其转化为高品质能源，直接向住宅用户提供热、冷负荷的热泵系统。
使用污水源热泵，是指利用水质稳定、温度变化小的特点，以污水作为热源进行制冷、制热循环的一种空气调节装置。它具有如下优点：①污水源热泵是利用污水处理厂出水量大，水质稳定，常年温度在13～25℃等特点，以污水作为热源进行制冷、制热循环的一种空调装置。污水源热泵具有热量输出稳定、COP值高、换热效果好、机组结构紧凑等优点，是实现污水资源化的有效途径。②污水源热泵比燃煤锅炉环保，污染物的排放比空气源热泵减少40%以上，比电供热减少70%以上。它节省能源，比电锅炉加热节省2/3以上的电能，比燃煤锅炉节省1/2以上的燃料。由于污水源热泵的热源温度全年较为稳定，其制冷、制热系数比传统的空气源热泵高出40%左右，其运行费用仅为普通中央空调的50～60%。同时，它也存在一定缺陷，污垢还常常使流道表面的粗糙程度增加，引起摩擦系数和局部阻力系数的增加，这必然要引起整个换热器的流动阻力压降增大，故泵消耗的功率增加。所以在污水源热泵系统中换热器的设计、使用中，如何防垢、抑垢、除垢是非常重要的。
3暖通空调设计中地热泵源的运用
3.1地埋管道和热泵机组结合
在实际运用过程中采用地埋管道和热泵机组相结合的方式是比较常见，也是运用起来比较简单的组合方式。设计过程中依据地埋管路位置的不同采用不同长度的管路，对于水平埋管单位长度的热量和冷却负荷的不同，可以确定钻孔开槽的间距。对于竖直埋管单位长度的换热量和最大取热负荷计算开槽的占地面积。完成上述实际操作后就可以依据计算结果选择热泵机房中热泵机组的规格型号，使用台数、配套水泵、分集水器、定压装置、水处理装置等，确定前期准备工作后就可以进行热泵机房实际图纸的设计工作。同时选择合适的机房面积，设计机房内电源开关的安装位置。最后，进行安装图纸和实际布线图纸的设计工作，以满足实际工作需要。
3.2地埋管道和热回收机组结合
对于工程实际工作中排热量系数大于一个单位的工程项目中，就可以采用地埋管道和热回收机组结合的方式进行设计，由于我国北方气候比较分明，冬季温度十分寒冷对于热量的需求比较多，而到了夏天地表温度又十分炎热。因此，在暖通空调的设计中就可以利用气候变化的这个鲜明的优势进行设计，同时还可以满足人们冬天对于热水的需求量的要求。夏季到来的时候，可以采用热回收式热泵机组通过地埋管向岩土排出一部分热量，热水被回收机组加热后进入实际生活渠道，提供建筑日常需求。到了冬天的时候，可以向岩土体取热，进而达到热量的平衡机制，岩土体可以将夏季回收的热量全部用来制冷也可以只用热量的20%，这个过程完全可以由操作人员自由控制。
3.3地埋管与热泵机和冷却塔结合
夏季对室温要求较高，同时冬季对室温要求也很高的场景，可以采用不将夏季收集的热量源排出到岩土体中，而是将热量直接输送到冷却塔。通过冷却塔可以将热量进行冷却，之后可以直接使用，就可以避免在经过一个冬季才能投入使用的进而产生了热量流失的弊端。而且可以充分地保证排热量系数保持在一个单位左右不受影响。北方到了秋季后风力就相对充足，通过储存的风力也可以保证冷却塔的动力源得到保证，风力可以将风能转换为机械能，根据能量守恒的原则，就可以积极的做功，保证动能得到源源不断的供给过程。可见这一过程是十分有利的。因此，该种机制的组合在现阶段暖通空调设计中受到了更加广泛的应用，而且，已经有很多较大型的空调厂商都是采用地埋管与热泵机和冷却塔结合的设计组合形式。下一步的发展方向将是不断的开拓市场，满足人们日益增加的需求量。
4结语
综上所述，加强对地源热泵技术在暖通空调中应用的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的暖通空调设计过程中，应该加强对地源热泵技术关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。
参考文献：
[1]董清明,朱启波,董谷雨.地源热泵技术在暖通空调节能中的应用[J].智能城市,2020,6(10):129-130.
[2]崔振彬.地源热泵技术在暖通空调节能中的应用[J].居舍,2019(35):52.
[3]李玲.简述暖通空调设计中地源热泵的应用[J].中国住宅设施,2019(11):48-49+59.