暖通空调设计中地源热泵的应用研究

作者:未知

  摘    要:当前,随着社会的发展,人们对于室内环境的要求越来越高,室内环境的空气、温度以及舒适度等因素都成为了人们重点关注的问题。暖通空调设计可以有效改善建筑室内环境,满足人们对于室内环境的要求。在建筑暖通空调设计中地源热泵的应用是一项极为重要的内容,对于建筑暖通空调系统作用的发挥有着重要的影响。本文首先将对地源热泵的特点进行简要阐述,其次介绍当前地源热泵的主要类型,最后具体谈谈暖通空调设计中地源热泵的应用。
  关键词:暖通空调设计;地源热泵;特点;类型;应用
  1  引言
  在建筑暖通空调设计中应用地源热泵技术可以实现从大地中获取能量,一方面可以有效降低建筑暖通空调系统的能源消耗,响应我国节能降耗的号召;一方面可以减少暖通空调系统在运行过程中对于环境造成的影响。地源热泵技术的这个特点极为契合当前社会发展的潮流,在暖通空调设计中广泛应用这种技术可以能源消耗和节能环保二者之间的关系。
  2  暖通空调设计中地源热泵的特点
  2.1  经济性
  地源热泵技术主要是通过利用大地中的地热资源来实现制热或者是制冷的功能,由于其主要的能量来自于大地之中,所以其运行过程中对于电能的需求相对较小,可以极大的降低能源消耗,在运行成本方面具有十分明显的优势。利用地源热泵技术来实现制冷或者制热功能相较于传统的建筑暖通空调系统可以减少30%~45%的运行费用,可以有效降低暖通空调系统的运行成本[1]。
  2.2  环保性
  地源热泵系统在进行制冷或者制熱的过程中主要利用的是来自于大地的能量,完全避免了燃料燃烧提高热量的过程,可以极大的降低对于大气环境的污染,同时地源热泵系统的设备也相对较为简单,没有传统空调系统中的冷却塔设备以及外挂机装置,极大的减少了对于环境的影响,具有较高的环保性能。
  2.3  能效性
  地源热泵系统虽然能耗要明显小于传统的空调系统,但是其发挥出的作用并不比传统空调差,一定程度上甚至要优于传统的空调系统。地源热泵系统利用大地中储存的热量为建筑提供相应的热量,完全可以满足人们在冬季取暖的需求。同时,地源热泵系统的冷却效果相较于传统空调系统利用冷却塔进行冷却的效果甚至要更加良好,可以有效控制温度,为人们创造舒适度室内温度。
  3  地源热泵的主要类型
  3.1  大地耦合热泵
  大地耦合热泵的热源主要来自于地表浅层的土壤,相较于传统的空气热泵其优势比较明显,主要可以分为以下几个方面。一是将地表浅层的土壤作为地源热泵的热源以及热汇,可以避免传统空调系统冷却塔以及锅炉等设备的使用,可以有效降低对于大气环境的影响。二是与空气热泵相比较,大地耦合热泵不存在需要除霜的问题,不需要利用风机来回收土壤热量,可以有效降低系统运行的噪音。三是地表浅层的土壤本身具备蓄热和蓄冷的功能,因此,大地耦合热泵结合太阳能装置使用,可以有效保证制冷和制热效果。四是与地表水和地表空气相比较,土壤的温度波动相对较小,因此,以地表浅层的土壤作为地源热泵的热源以及热汇可以保证系统运行的稳定性。
  3.2  地下水热泵
  地下水热泵是地源热泵技术的一个重要类型,这种技术主要是利用地下深井作为热源或者热汇,从而实现制冷或者制热的功能[2]。由于地下深井的水体一般处于底层当中,水文相对比较恒定,所以地下水热泵系统的运行具有明显的优势。首先是地下深井所占面积相对较小,进行地下水的抽取和回灌时,占地面积不会对其造成影响。其次相对于大地耦合热泵来说,地下水热泵系统的运行成本更低,若地下深井的水流量较高,基本上就可以满足整个暖通空调系统的运行需求。第三,与传统的空调系统相比较,采用地下热水泵基本不需要进行维护,因此可以节省一大笔维修费用,而且在抽取地下水之后又会进行回灌,所以并不会地下水的总量以及地理环境造成不良的影响。
  4  暖通空调设计中地源热泵的应用
  4.1  地理管道与热泵机组相结合
  在暖通空调系统中应用地源热泵技术一般会采用地理管道和热泵机组相结合的方式,这也是一种相对比较简单的地源热泵技术的应用。首先需要按照地理管道的位置的不同需要采用长度不同的管道,根据水平管道单位长度热量以及冷却符合的不同,确定钻孔的间距。根据垂直管道的单位长度换热量和取热符合确定开孔的面积。完成这两项操作之后,即可根据结果来确定热泵机组的规格、数量、配套水泵、定压装置以及分集水器等设备。
  4.2  地理管道与热回收机组相结合
  地理管道与热回收机组相结合的方式主要是用于排热系数超过一个单位的暖通空调系统,一般在北方应用较多[3]。在北方冬夏两季的温度差异十分明显,冬季温度较低需要大量的热量满足取暖的需求,而夏季温度过高,需要进行制冷,在暖通空调设计中采用地理管道与热回收机组相结合的方式,在夏季温度较高的时候可以将部分热量通过地理管道分散,在冬季气温相对较低的时候,可以从大地中提取热量来满足人们取暖的需求。
  4.3  地理管道与热泵机组和冷却塔结合
  一般情况,在冬季和夏季人们对于室内温度的要求相对较高,因此就可以采用地理管道与热泵机组和冷却相结合的模式,将夏季分散的热量不同过地理管道排出,而是把分散的热量全部输送给冷却塔,通过冷却塔的冷却就可以直接进行使用,可以有效避免热量的流失。北方在秋季时,一般风力资源相对比较充足,因此可以有效满足冷越塔的运行动力需求,可以将风能转化为机械能,保证冷却塔可以实现稳定的运行。目前这种地理管道与热泵机组和冷却塔结合的模式是一种比较理想的模式,其综合收益相对较高,未来发展前景相对比较广阔。
  5  结束语
  综上所述,在建筑行业飞速发展的情况下,暖通空调设计必然也要随之进行相应的改进,从而才能有效满足当前人们对于建筑室内环境的要求。在暖通空调设计中应用地源热泵技术可以有效满足人们对于暖通空调系统的要求,同时还能实现节能降耗,是目前较为理想的一种技术。
  参考文献:
  [1] 蔡云飞.暖通空调设计中地源热泵的应用分析[J].工程技术:引文版,2015(47):00179.
  [2] 张成方.暖通空调设计标准中地源热泵的应用分析[J].中国标准化, 2017(22):142~143.
  [3] 何顺军.地源热泵在暖通空调设计中的应用及问题研究[J].建材发展导向,2017(5):306~307.
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