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摘要：目前，随着我国社会经济的发展，能源消耗逐渐加快，不可再生资源日益减少，导致环境严重受到影响。对于建筑企业来讲，暖通空调系统是耗能最大的部分，为了降低建筑能耗系数，在暖通空调系统中应用地源热泵技术十分有必要。本文就对暖通空调设计中地源热泵技术的应用措施进行深入探讨。
关键词：暖通；空调设计；地源热泵；技术；应用
1、暖通空调设计中地源热泵的特点与优势
1.1能源可再生
地源热泵利用的是“地源”，也即地球表面的0~400m范围内的地热资源，这部分资源为冷热源，可以满足暖通空调系统能量转换的需求。冷热源也被称为地能，是指地下水、地下河流、地表土壤、湖泊吸收和存储的低温位热能。以物理学的角度看，地球表面浅层是一个效率较高、范围巨大的太阳能集热器，每天约有35~45％的太阳能可以被地表收集，从总量来看，约等于人类每年能耗的500倍。这些资源几乎是取之不尽用之不竭的，同时太阳能的应用不受到地域、资源限制，属于典型的可再生资源。
1.2高效节能
在应用地源热泵较早的欧洲国家，研究人员曾进行过调查，在热交换能力相近的情况下，地源热泵的COP值达到了4以上，换言之，用户每获取4kWh的热能或者冷能，只需消耗1kWh能量。传统的空调机COP值往往不会超过2。地源热泵系统使用的时候更加节能环保，该系统的能源主要来自大地，用热交换的方式保持室内的内部温度平衡，在技术先进的德国慕尼黑，科研人员利用太阳能电池板加强了对太阳能的收集能力，将其与传统模式下的地源收集存储系统实现联合应用，一度将地源热泵的COP值提高到5.2的水平，节能效果非常显著。
1.3社会效应良好
地源热泵的能量源是太阳能，而且其装置结构在工作过程中几乎不会产生污染，不会产生任何化学反应、废弃物和烟尘，在居民区、工业区、商业均可以广泛应用。同时不需要为燃料准备仓储空间、不必进行燃料储备管理、能量传输作业，有效的控制了污染。在已经实现地源热泵应用的地点，可以发现该设备的应用范围很广，也能实现一机多用，可以提供冷热交换基本服务，也能提供生活用热水，一套系统可以替换此前具备同类功能的所有系统，降低了运维费用，社会效应突出。
2、暖通空调设计中地源热泵技术的运用
2.1大地耦合热泵
大地耦合热泵技术的主要是以地球表面浅层的土壤作为能源或者是热量的来源，在实际的使用过程中，此类热泵技术具有以下优点。①土壤中温度的波动较小。同其他环境介质相比，一定深度的土壤温度变化较小，与此同时，土壤对于地表浅层温度以及空气中温度的变化具有一定的延迟作用，所以，将土壤作为地源热泵的装置是非常明确的选择。土壤作为巨大的能量储存体，将大地耦合热泵技术与太阳能集热装置一同使用，可以大大的提升地表浅层能源的使用效率，也可以确保地源热泵技术的正常使用。②地源热泵技术具有环保节能的优点。将土壤作为热能量的储存地方，可以部分代替或者完全代替锅炉房、冷却塔的使用，同时还可以减少暖通空调对环境的污染程度。③大地耦合热泵技术具有较高的稳定性能。大地耦合热泵深埋在地表以下，可以有效的借助大地的热能对室内居住环境的温度进行调节，所以，夏天的高温以及冬天的环冷温度都不会对大地耦合热泵带来影响，为此，大地耦合热泵也不用进行除霜等处理。
2.2地下水热泵
地下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地表水热泵
地表水热泵与地下水热泵有着诸多的相似性特点，但是不同的是，地表水热泵主要是由潜在水面以下的塑料管道为主要的构成部分，这些管道在相识在主要表现出联膜以及多重性的特点，在地表水热泵运行中形成的地下水热交换系统能够代替土壤热交换系统。在进行暖通空调系统设计过程中，采用地表水热泵必须要将建筑物与管道进行有效的连接，从而才能一定程度上保障地表水热泵能够在稳定的状态下运行。
3、地源热泵应用中的注意事项
3.1做到因地制宜
地源热泵技术在暖通空调设计中的优势较为明显，不过该技术在应用过程中，也会受到一些不良因素的影响和限制，导致其自身性能无法充分发挥，所以设计人员应在开展设计工作时，做到因地制宜，提升暖通空调设计的整体水平，降低能耗。例如，在设计过程中，如果存在夏季热能释放无法满足冬季供暖需求的情况，则可在暖通空调设计中设置合理的制热装置来制造更多热能，以维持冬季供暖，加强空间舒适性。而当冬季制冷量存储不足，无法供应夏季制冷需求时，可适当增加制冷设备，强化系统整体运行效果，提升建筑的实用价值。
3.2结合实际情况合理选择设备机组
科学技术的不断完善，使机组类型也呈现多样化的发展趋势，不过由于市场监管不严谨，很多不合格机组流入市场，这为地源热泵的应用及功效发挥带来了影响。基于此，设计人员在工作开展中，需结合暖通空调系统的要求，对地源热泵所需机组实行科学合理的选用，通过对比分析方式，审核供应商，以保证机组性能及质量符合系统运行要求。同时在机组选择上，还应注意其能效比和性能系数，以期全面发挥出地源热泵技术的作用。如果机组类型或者机组的能效比与性能系数与地源热泵类型不相适应，就会阻碍地源热泵系统的正常使用，进而影响建筑物的冬季供暖和夏季制冷。
3.3做好系统的合理管控
地源热泵的控制系统有热泵机组的自动控制系统、水池控制系统、井群控制系统这三个，热泵机组自动控制系统是对制冷和制热设备进行自动化管理的设施；水池控制系统是对水位高低实行管控的设施；而井群控制系统则是保证各控制系统正常运行的基础保障。加强对各系统的监督和管控，确保系统功效的发挥，能够有效加强暖通空调系统运行效果，达到节能降耗的目标。
4、结束语
总之，地源热泵暖风空调系统既可实现传统空调系统的制冷制热功能，剩余的能量还可为人们提供生活热水，能取代传统的锅炉系统，真正实现了一机多用的目的。除此之外，地源热泵空调系统的绿色节能特性十分突出，大地、自然是主要能源提供者，系统运行过程中不会排放废水、废渣，实现了较高的生态效益及经济效益，是目前对保护环境较有效的暖通空调系统。当然，虽然地源热泵具有很好的应用前景，但是目前还未实现小规模应用，只适用于大型建筑工程，并且由于地源热泵的冷热源不同，不同区域要结合当地的实际情况进行个性化设计，不能照搬设计方案。相信随着技术的进一步革新，地源热泵空调系统也会得到进一步发展，继续造福人类。
参考文献：
[1]张春雨.地源热泵技术在暖通空调节能中的运用分析[J].智能城市，2018，4（11）：159–160.
[2]王宇清.暖通空调设计中地源热泵的运用[J].科技传播，2019（24）：148–149.