摘要：在当前社会节能、环保形势的潮流推动下，随着地源热泵市场的不断发展，地源热泵系统因其高效、节能、环保等优点，近几年来在我国得到了广泛的推广和应用。本文主要从地源热泵技术在暖通工程中的应用原理，地源热泵技术应用的特点，浅层地源热泵空调技术创新研究等方面，探讨了地源热泵在暖通工程中的应用必要性和现实意义。
关键词：暖通；地源热泵；技术；应用
1导言
空调是电力能源消耗的大户，如果将地源热泵技术应用于空调工程，在节能减排和利用可再生能源等方面具有重要意义。随着工程技术的不断进步，地源热泵空调必然会得到更多的应用，成为利用可再生能源的高新技术设备。
2地源热泵技术原理
常用的空调是以室外空气作为室内与室外热交换的谋介，属于空气源热泵空调。浅层地源热泵空调则是利用热泵，促使室内空气与地下水、水库、湖泊等地球表面浅层水源或土壤进行热交换，把室内空气加工成适宜人类生存的舒适温度。两者的区别就在于，空气源热泵是与室外空气换热，而地源热泵是与浅层水源或土壤进行热交换，所以与空气源热泵相比，地源热泵具有更高的换热效率。因此地源热泵的能效比更高，更为节能环保。
3地源热泵技术特点
3.1能源可再生
地表浅层土壤和水体是巨大的太阳能收集器，每年接收的太阳能是人类利用能量的500多倍，而且能保持能量的接受与发散相对平衡，是一个巨大的能量动态平衡系统；同时，地表浅层收集的太阳能可被无限循环使用，是一种真正意义上的可再生能源；再者，气候因素对地层浅表太阳能收集影响与深层的地热相比，最大优势就是不受地质结构和资源条件影响。浅层地源热泵利用地球吸收的太阳能作为温度源，与室内空气进行能量交换，是一种利用清洁可再生能源技术，使得利用储存于地表浅层土壤和水体中的巨量太阳能或地热能为人类服务变为现实。
3.2节能高效
根据热力学第一定律，评价空调系统的节能性，最直接的方法是比较空调机的输入载体的温度和输出载体的温度差，温差越小空调系统能效越高。以室内温度设定值26℃为例，比较空气源热泵空调和地源热泵空调的节能性能，只需比较输入载体的温度差即可，温差每降低1℃，节能效率约提高3%。
地球是最大的太阳能载体，地表6米以下的地下水或土壤的温度常年保持在16-18℃，几乎不受气温的影响。无论是冬季制热还是夏季制冷，采用空调技术将16-18℃物体的温度转换成26℃或20℃左右的温度，要比将-20℃或+40℃物体的温度转换成26℃或20℃左右的温度容易得多，节能得多。
以室内温度设定值20℃为例，比较空气源热泵空调和地源热泵空调的节能性能，只需比较输入载体的温度差即可，温差每降低1℃，节能效率约提高3%。如果空气源热泵空调输入载体温度为-10℃，地源热泵空调输入载体温度为16℃，前后相差26℃，如此计算，应用地源热泵空调系统比应用空气源热泵空调系统节能约78%。
4暖通工程中地源热泵技术应用的关键与创新
4.1钻孔施工
由于地源热泵技术在暖通工程中的应用有利于提高整个工作系统的工作效率和稳定性，对于城市暖通工程的建设和提高城市居民的生活质量起到了重要的作用，因此地源热泵技术在暖通工程中的应用和施工的研究进展是十分重要的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆地源热泵技术在进行钻孔施工工作中主要采取以下三项措施。第一，在进行钻孔施工之前，要对施工现场的具体地质条件进行仔细的勘察和检测，进一步完善施工图纸的绘制工作，联系好各部门的准备工作，确保施工设备能够正常运行。第二，在进行钻孔工作时，要始终坚持钻杆与地面垂直的基本原则，严格把控好钻孔距离的偏差，将偏差距离控制在预定的范围之内。第三，要正确发挥泥浆池的作用，由于泥浆池在钻孔的过程中起到了防止泥浆四处流动的重要作用，因此要重视泥浆池的作用，保持钻孔施工现场的整洁。
4.2冷却塔辅助降耗
在对地源热泵的应用与研究的期间，我们逐渐发现，地源热泵使用的最佳区域是冷热负荷相当的建筑所在地。但是，由于我国的地域比较广泛，地理环境与气候条件差距也比较大，所以一旦出现应用不当的情况，地源热泵的优势就不能得到很好的发挥，可能还会适得其反，不能达到节能的目的，反而可能会耗能过多。由于我国南方的夏天非常闷热，所以空调就是一个必不可少的纳凉设施，但是在冬天南方地区又没那么冷，这样也就容易导致建筑物在夏季的冷负荷超过冬季的热负荷，所以在南方地区使用地热源泵的话，就容易让地热系统在夏天的时候向外排放的热量，远远超过冬天从土壤中取得的热量，长此以往，地埋管周围的土壤温度就会变得越来越高，导致机组的效率越来越低，耗能越来越高。从经济效益的角度，如果冷负荷大于热负荷，在建筑内还是采用单一的土壤源热泵进行制冷制热的话，就需要加大地理埋管的配置，增加系统的初投资，影响系统的经济性。所以为了平衡地热源泵在各个地区的整体的运行效率与经济性，应该在夏热冬冷的地区，采用冷却塔来进行辅助冷却的方式来弥补地热源泵在不同地区应用上的缺陷。在夏季，采用冷却塔对地源热泵冷凝器进行辅助降温，使地源热泵系统可以按照冬季运行工况进行设计，既减少了地埋管的容量配置，又减少了初期的投资费用；而且通过冷却塔来减轻夏季向地埋管中释放的热量，有效降低了地埋侧的温度，不仅保证了机组的稳定运行，而且还提高了机组的COP数值，进而提高了机组的运行效率。
4.3对管道压力的测试
管道的压力是地源热泵技术安全运行的重要基础，只有做好管道的压力试验，才能有效保证地源热泵技术在暖通工程中的合理运用。管道施工完成之后，至少进行5次压力测试。具体做法：第一次压力测试为带压下管，也就是在管道垂直下管之前进行压力测试。第二次压力测试是在水平管道和垂直管道进行熔接工作时进行的压力测试。第三次压力测试是在水平管道和垂直管道熔接完成之后进行的压力测试。第四次就是对分水器以及各水平接管连接之后的测试，对于这部分的压力测试时间应该大于4个小时。第五次压力测试就是当暖通工程全部建设工作完成之后进行的统一的压力试验。
4.4室内末端设备降耗
室内末端设备的管理应该注意改善材料的保温与隔热性，提高门窗的密闭的性能，以此来提高建筑的光学特性与热工性能。同时对门窗设备也要进行相应的改造，多利用双层或者多层玻璃，加强内外遮阳系统。另外，末端散热器前的过滤网如果出现堵塞的情况，则会严重的影响热交换的效果，造成系统能耗的升高。
同时，对于冬季长期不用的房间，可将温度设定为防冻状态，通过变流量、变风速、防冻运行模式的自动控制，保障房间末端设备能耗最低，且达到安全运行的目的。
结束语
综上所述，在合适的区域，地源热泵在暖通设计中可以得到合理的运用。这主要是因为，地源热泵相比来讲具有不可忽视的节能优势。但是，在地源热泵的设计及运行管理上，需要从各个方面做起，尽量充分发掘出热泵系统的节能的特性，最大限度地发挥出地热泵节能环保的优势，为热泵系统整体运行的经济性、可靠性、环保性等提供有力的实践证明。
参考文献：
[1]孟丽.地源热泵技术措施在暖通工程中的应用[J].住宅与房地产，2017（30）：210.
[2]彭娇娇.暖通空调设计中地源热泵的应用研究[J].中国房地产业，2017（28）：98.
论文作者:曹文学
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/18
标签：源热泵论文; 温度论文; 节能论文; 暖通论文; 技术论文; 空调论文; 钻孔论文; 《基层建设》2019年第26期论文;