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摘要：新能源发电的大量并网，一定程度上解决了由于化石能源大量使用带来的环境污染以及能源使用可持续性方面的问题，同时也带来了规划复杂、运行稳定欠佳以及弃风弃光等多方面问题。作为中国传统供热的燃煤锅炉不仅能源利用率低，而且还会给大气造成严重的污染，因此在一些城市中燃煤锅炉在被逐步淘汰，而燃油、燃气锅炉则运行费用很高。地源热泵技术是为人们提供生活热水的重要构件。建筑中的土壤、岩体等资源稳定性较强，而地源热泵系统可对此类资源进行充分利用，只需在地下管道系统内部输入能源，便可达到冷热交替的成效。在地源热泵系统实际运行过程中，相对能耗较低，与暖通系统设计中常用技术相较，可节省能耗35%左右。在实际的工程项目中，应该提前做好地源热泵系统的现场勘测与试验工作，确保施工安装后，地源热泵系统可以科学稳定的运行。基于此，本篇文章对暖通工程中的热源地泵技术的应用进行研究，以供参考。
关键词：暖通工程；热源地泵技术；应用；对策
引言
现如今，建筑能耗约占国内能源消耗总量的三分之一。因此，将可再生能源应用于建筑领域逐渐成为节能研究的重点。目前，在建筑领域中利用清洁可再生能源供热的方式主要为太阳能集热和地源热泵。太阳能资源丰富、便于采集，但作为单一热源使用具有寿命短、间歇性和波动性较大、易受季节和天气因素影响等问题。地源热泵通过土壤中地埋管换热器的吸放热进行制冷或供暖，具有节能环保、维护费用低、寿命长等优点，但地源热泵长期运行易导致地埋管周围土壤冷热失衡、系统换热效率降低等问题。因此，太阳能和地源热泵的联合应用技术既能够充分发挥两者各自的优势，又能弥补各自系统的不足，进而成为学者们研究的热点。
1热源地泵技术
1.1装置介绍
地源热泵装置主要遵循逆卡诺原理，即从外部供给热泵较小的耗功，同时从低温环境中吸收大量的低温热，热泵就可以输出高温热能，并送到室温环境中去，从而将低温热间接利用起来。热泵是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热，经过电力做功，输出可用的高品位热能的设备，可以把消耗的高品位电能转换为3倍甚至3倍以上的热能，是一种高效供能技术。热泵技术在空调领域的应用可分为空气源热泵、水源热泵以及地源热泵三类。由于热泵是提取自然界中能量，效率高，没有任何污染物排放，是当今最清洁、经济的能源利用装置。冬天热泵中制冷剂正向流动，压缩机排出的高温高压气体进入冷凝器向集水器中水放出热量，相变为高温高压的液体，在经热力膨胀阀节流降为低温低压的液体进入蒸发器，从地下循环液中吸取低温热后相变为低温低压的饱和蒸汽进入压缩机吸气端，由压缩机压缩排出高温高压气体完成一个循环。如此循环往复将地下低温热能“搬运”到集水器，从而不断的向用户提供45～50℃的热水，对用户房间进行供暖，同时储存冷量，以备夏用，大地土壤提供了一个很好的免费能量存储源泉，这样就实现了能量的季节转换。夏季通过机组将房间内的热量转移到地下，对房间进行降温，同时储存热量，以备冬用。夏天热泵中制冷剂逆向流动，与用户换热的冷凝器变为蒸发器从集水器的低温水(7～12℃)提取热能，与地下循环往复连续地向用户提供7～12℃的冷水。（1）优点。主要思考下面几个方面选择冷热源方式：估算冷热源机械的容量、研究不同种类机组的能源效率、当地水质情况、建筑的能利用的空间情况、当地主要能源方式和未来发展趋势。空调系统的冷热源一般应用一起设置的冷（热）水项目和供热、换热设备。经考虑，地源热泵系统具有以下优势：1）可重生能源利用技术。地源热泵利用不深层地热能即存在地壳表层的太阳能作为冷/热源，实现建筑物的供热和制冷，属于干净的可重生能源利用技术。2）好的效率节能。利用大地热容量近于无限及一定深处地面温度相对不变的特点，与常规空调系统相比，地源热泵空调系统的热泵机组具有高温的热源和低温的冷源，地源热泵比传统空调系统运行效率要高约30－50％；全年的运行费用要比热网集中供热或燃油燃气供热系统降低20－60％。3）节省资源节省地面空间。地源热泵系统利用介质在地下岩土中循环实现交换热，不消耗水，也不损害地下水。系统节省锅炉房和相关的煤场、存油房、冷却塔等设施，机房面积远小于常规空调系统，让建筑更好看。4）环保显著。地源热泵的运行过程没有燃烧，不排污染气，不产生污染，没有无利用价值的东西产生，不需存放燃料及废物的场地，可以建筑在居民区内，不用远距离输送热量。（2）缺点。1)地源热泵系统初期投资大。2)地源热泵系统打井需要有足够的花园空地。3)地源热泵系统安装复杂，对于地源热泵安装公司的要求较高。
1.2发展
地源热泵技术在北欧国家起步早，应用比较广泛，经验成熟。由于地区差异，国内采用该项技术受到条件的限制，实施较晚，设备技术上依赖国外，一次性投资较高。而开拓绿色资源，推广应用节能环保项目符合国家的基本国策，因此，从长远角度来看，采用该项技术具有明显的环保特性，国家也给予了政策支持。在建筑领域，地源热泵技术广泛用于空调系统和制备生活热水，基于土壤源开发所需冷热源，绿色、节能、环保。随着空调使用面积的增大，地源热泵机组功率也相应提高。为了充分利用建筑面积，地埋管换热器施工布置由建筑周围逐步转移到建筑基础底下，将换热器单U形改为双U形，打井深度相应增加，加大了换热面积，以满足满液式地源热泵机组负荷需求。
2建筑暖通工程采取地源热泵技术的必要性
我国天然气资源短缺，特别是在国家积极倡导低碳、环保的情况下，燃煤锅炉被逐渐取缔，冬季天然气供应更为紧张。基于天然气供应稳定性、燃气价格等因素，太阳能、地热能的合理利用日益凸显。地源热泵是地热能利用的有效方式之一，其相对于空气源热泵效率高、能耗低，因此地源热泵供暖逐渐受到青睐。地源热泵通常一机多用，夏季供冷、冬季供暖及提供全年生活热水。在地源热泵系统运行中，由于要不断向土壤排热、排冷，因此，地下土壤热平衡就尤为重要。当系统对土壤的取热量与排热量相差悬殊时，就极易造成冷堆积或热堆积，从而影响系统正常运行。我国北方地区对地源热泵供暖的研究相对较多，土壤冻结对土壤源热泵系统中的地热换热器与其周围土壤的热交换过程的影响;在能量平衡的基础上建立了土壤蓄冷释冷过程的数学模型，进行了土壤源热泵系统中土壤蓄冷的模拟计算;寒区带相变问题土壤源热泵的数学模型及其控制方程，给出了土壤冻结对地源热泵供暖系统的影响。对于南方地区，应用广泛的是地源热泵冬季供暖夏季供冷系统，对本市生态住宅示范楼进行了冬季供暖运行测试与分析，得出了土壤温度变化规律和地埋管换热运行性能参数，比较了不同管型换热效果，分析了系统运行性能系数和节能效果。而单纯供暖的地源热泵系统较为少见，因其仅在冬季向土壤大量排冷，如夏季地温得不到有效恢复，则会逐渐影响系统冬季供暖的正常运行。目前，多采取太阳能补热、锅炉补热等形式，采用地源热泵系统，满足项目冬季供暖需求。通过对实际工程项目冬季运行工况的测试，以及测试数据的计算分析，对照设计参数，判断出该地源热泵项目在设计、实施、运行等方面存在的问题，对该地源热泵系统改造优化与精细化运行具有一定的指导意义。
3暖通设计工作中的需要面对的主要问题
一般情况下，暖通设计主要是指工程建设系统中的空调、通风及供暖等方面的综合设计。
设计方案中，暖通设计工作会涉及热能、控制工程、动力工程、电工、建筑与环境工程、机械设计等诸多专业，同时也与设备选购以及使用具有非常密切的联系。所以，可以将暖通设计理解为综合性较强的学术领域。近几年来，我国部分地区暖通设计工作连续发生施工问题或事故，诸如防火设置不合理、管道计算不科学、设计施工不合规范、通风量大小控制水平不足等，给后续阶段的其他建设工作造成了不利影响，能源浪费情况十分严重。
3.1暖通设计不科学问题
对于暖通工程的质量，设计的质量是重要的前提保证。在暖通工程设计时，必须严格要求设计人员根据规章制度、建设标准及规范的要求科学合理地进行设计。但是有些设计人员在设计时习惯性加入自己的想法，从而忽视了规范的重要性，导致设计与实际施工中存在很大偏差。工程设计时没有结合实际的要求对水力平衡进行计算及对散热器进行正确的选型，从而导致设计的不合理、不科学，导致工程后期的施工受到很大响。建筑设计工作面临的另一主要隐患为工程计算不科学，最主要的表现为：供暖设计中的热负荷计算不精确，管道选择靠经验取值，导致系统实际运行时不能满足用户的供热需求。建筑暖通设计计算工作中的模型选择以及选取参数，往往与具体施工要求不符，抑或违背标准规定时，项目竣工后，建筑暖通系统身便会频频发生故障。暖通设计中，由于管道膨胀量计算不科学，导致管道在际运行过程中膨胀量不够，管道膨胀到巨大阻碍，从而导致出现水锤现象，引起管道的晃动，严重的甚至出现跑冒滴漏，影响建筑物的正常使用。
3.2建筑能耗和环境污染问题
从能源消耗结构来看，供暖、空调等设备所耗能源比例较高，在建筑总能耗中占比高达30%，同时，在一定程度上，加剧了城镇能源供应和环境污染问题。节能环保已提出多年，但人们的观念意识里对节能环保的认识还不深刻，仅停留在浅层。设计人员没有完全对节能环保的理念引入设计中，导致建筑能耗居高不下。
4暖通工程中的热源地泵技术的应用对策
4.1应用于家用系统
家用暖通工程通常不会涉及到大范围的施工，其中涉及到的工作环节也更少，所以热源地泵技术在应用于家用暖通系统的过程中，其优势通常会更加明显，由于家用暖通工程通常被安装在小户型住宅之中，所以，热源地泵技术的性能将大大提升，应用热源地泵技术的家用暖通工程能够最大限度提升其系统的独立性，能够在一定程度上实现节能。同时，热源地泵技术能够使家用暖通技术更加环保，与传统供热设备相比，应用了热源地泵技术的家用暖用系统能够实现独立运行，不再依赖于相应的供热设备，这不仅降低了供热成本，同时也避免了废水、废气等污染物的产生。
4.2应用于分散系统
暖通工程项目一直以来都是建筑工程项目在建设时非常重要的一部分，不仅会直接影响到建设质量，而且还会对后期的冷暖效果产生影响。在当前暖通工程建设过程中，暖通系统在其中的应用，需要依靠分散系统的辅助。通过对地热泵技术在应用时的现状进行分析，发现分散系统在其中的运用是一种比较常见的类型。这种分散系统在应用过程中，可以直接通过对水环路的合理利用，实现对其科学合理的处理。这样不仅能够从根本上促使该系统可以直接在中央水泵设备中实现合理的利用，还能够在水环路管道等方面实现合理的运行。通过这种方式，不仅可以促使暖通工程项目在施工以及运行过程中的水平得到有效提升，还能实现对空气的有效调节，满足人们在日常生活过程中的个性化需求。在暖通工程施工过程中，这种分散系统在其中的应用，需要地源热泵技术在其中起到良好的支撑效果。这样不仅可以在学校、商场等各个方面都实现合理的利用，而且还能够实现大范围的应用，促使地源热泵技术在使用时的作用和价值可以得到有效发挥。
结束语
暖通工程始终在人们的生活中扮演重要角色，尤其是对于中国北方地区，对于供热问题的关注程度是很高的，为了进一步提升暖通工程的工作效率，将热源地泵技术应用其中已经成为一种必然趋势，热源地泵技术的应用不但有效提升了暖通工程的运行效率，同时也进一步推动了暖通工程的绿色发展，能够在充分利用可再生能源的基础上，对资源进行合理配置，以此实现资源和能源的可持续发展。
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