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2 济南热力集团有限公司 山东济南 250011
摘要：随着我国城市化进程发展的加快，人们在享受高品质生活环境的同时，也对居住环境温度的适宜提出了新的要求，为了使人们的居住环境更加舒适，人们加大了对于暖通空调的使用，现如今，暖通空调领域已经普遍采用了新能源技术来提高节能环保的效果，其中热泵技术就是目前应用较多的一项新型供热模块，并且在节能环保上也表现出了非常明显的效果。文章分析了地源热泵的技术特点，通过运行调试，得出了地源热泵的节能效果，值得在我国推广应用。
关键词：地源热泵技术；暖通空调；节能；应用
1导言
地源热泵技术是一种解决建筑制冷供暖的新型技术，与传统的建筑制冷供暖技术相比，该技术具有节能、环保、高效等优点，其应用前景非常良好。在未来的几年中，我们将面临着巨大的能源压力，地源作为一种清洁又环保的可再生资源，且得到了国家有关部门的明令推广使用，因此地源热泵发展较快，在工程实践中也得到了应用和发展。
2地源热泵概述
2.1概念
暖通空调设计当中所使用的地源热泵系统实际上就是把空调系统的当中的关键设备蒸发器或者是冷凝器设置在楼宇的地面下方，利用水介质和土壤来对热源进行交换，这样地源热泵系统就可以在气温很高的夏季，把大量的热能贮备起来，为建筑物和楼宇在冬季提供暖源；当然在寒冷的冬季地源热泵也可以把大量的冷能储备起来，为建筑物和楼宇在夏季制冷使用。地源热泵系统的能量来自于大地，所以，这一技术的设计能够有效的降低暖通空调对于能源的消耗和减小对环境的影响。
2.2工作原理
整个地源热泵空调系统主要由室外地源换热系统、地源热泵主机系统和室内末端系统等组成。制冷时，地源热泵机组中的压缩机对冷媒做功，使其进行汽—液转化的循环。通过冷媒/空气热交换器内冷媒的蒸发将室内空气循环所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/水热交换器内冷媒的冷凝，由水路循环将冷媒所携带的热量吸收，最终由水路循环转移至地下的土壤中。室内热量通过室内空调末端系统、地源热泵机组和室外地埋换热系统不断转移至地下土壤中，从而实现室内制冷。制热时，同样热泵机组内压缩机对冷媒做功，只是通过四通阀将冷媒流动方向换向，使原来的冷却器变蒸发器，原来的蒸发器变成冷却器，从而实现制热。地源热泵空调系统技术的原理是利用土壤温度相对稳定的特点，通过深埋土壤中的闭环管线系统进行热交换，再采取驱动压缩机完成制冷制热循环。也就是说，与传统空调相比不同点在于：该空调系统是把冷凝器（蒸发器）直接埋入地下，使用冷媒等作为热载体，热交换对象为大地，在地下完成循环流动，从而实现与大地进行热交换的目的。
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3目前地源热泵技术应用中存在的问题分析
在地源热泵技术应用的过程中，也存在着一些问题和不足，比如当地地质环境如果不佳还会产生地面裂缝以及塌陷等相关问题，在长期使用的过程中也很容易造成水资源浪费的现象；在地源热泵技术研发投入的过程中，也有着回收期长的问题，其施工工艺也会受到外界条件因素的限制，这样在使用时打井的深度也必须要达到一定的要求，否则环境的温度也难以有效控制。
4地源热泵技术在暖通空调节能中的应用
4.1工程概况
根据淮南市山南剧院项目的《地源热泵系统工程地埋管测试报告》，夏季平均每米井深换热量为：54.7W/m，冬季平均每米井深换热量为：42.3W/m，在施工前对工程进行了土壤热工测试。根据测算结果可知本工程地源热泵地埋管系统换热量：夏季为：2797kW，冬季为：1960kW。根据计算，工程选择使用高密度HDPE100型dn32双U型管土壤换热器，有效长度为：120m。按冬季空调热负荷设计地埋管。所需换热孔数量为426个。另外，为了使地源热泵空调系统能实现长期利用地热源的目的，使土壤每年的取热和放热总量达到平衡。工程设计中采用地源热泵加辅助冷却塔的复合式地源热泵系统，利用冷却塔承担冷热负荷差，以保持土壤的热平衡。
4.2大地耦合热泵
土壤交换器地源热泵也就是大地耦合热泵，指的是将地表的浅层土壤当做热源或是热汇，把耦合式地热交换器按照水平方式安放在预设的地沟当中或者是按照放置U型管的方式把耦合式热交换器放在竖井当中，然后将耦合式热交换器与建筑内部的水环路保护连接起来。大地耦合式热泵和传统空气热泵相比优势主要表现在以下几点：第一，在一定深度下对土壤温度的拨动的影响非常较小，并且还有具有一定的延迟和衰减地表空气温度拨动的作用；保证了系统运行的高效性，非常适合做热泵的热源和热汇。第二，节约时间和成本，大地耦合热泵只需要把土壤作为热源和热汇，省略了搭建冷却塔和锅炉的过程，既节约了时间成本又避免了对环境的污染。第三，能够和太阳能集热装置结合，通过在土壤的蓄热和放热，实现供热和制冷效果的最大化。另外，在大地耦合式热泵的实际应用当中，还要充分考虑以下两个方面。一方面，要做好对地下土壤换热系统的类型选择工作，按照目前的技术条件，埋管模式可以分为垂直型埋管和水平型埋管两种，在实际操作当中选择哪一种形式，设计人员应结合建筑的实际要求合理的进行选择。通常还是以选择垂直型埋管模式为主。另一方面，也要做好对地下换热器管材的选择。换热器是需要埋在地下的，为了确保地源热泵系统运行的安全可靠，换热器管材一定要选择抗腐蚀性强，化学元素稳定性高的材料，除此之外换热器材料还要具有一定的强度和韧度，当然最重要的还是要控制好材料的成本。
4.3组装管道和下管工作
（1）地埋式用到的U形管一般情况下在现场进行组装、切割是最合理的，以满足有可能出现的设计变更，尤其是钻孔深度的需要。组装前应做好材料的进场工作，所需材料应整齐码放，避免管材堆放不整齐、堆放过高等原因产生的局部受压情况的出现，防止管材受压变形影响使用效果，应严格限制管材的堆放高度。同时，HDPE管道进场后应做好防晒工作，尽量采用集中装箱的方式储存，或用遮阳布等将其进行覆盖，避免因长时间的阳光照射影响其质量。（2）每隔3m左右应将U形管道用支卡隔开，这样做可以有效的避免热桥效应的出现。同时，施工前应对管道间距离进行合理的规划，防止由于设计不合理使管道紧贴。此外，下管工作完成后应对管道两端进行封闭处理。
4.4管道压力的试验
在暖通工程地源热泵技术施工过程中，管道的压力试验最少要进行五次，以便于最大程度的确保管道运行的安全与稳定。（1）垂直下管之前开展相应的管道压力试验，也就是通常所说的带压下管；（2）水平管道和垂直管道在进行熔接之前还要第二次的管道压力试验，当试验结果符合相关规定后才可以继续对管道进行施工；（3）管道在熔接完成之后还要再次进行管道压力试验；（4）分区集、分水器和各回路水平管连接完成之后还要再次进行管道压力试验，并且本次试验的时间应该大于等于四小时；（5）暖通工程全部完工之后应该开展最后一次管道压力试验，本次管道压力试验的时间应该大于等于48小时。这有这样，才能够最大程度的确保暖通工程的效果。
结束语
综上所述，地源热泵在我国作为较为新型的空调系统，可广泛运用在我国各大地区，拥有良好的兼容性及适用性。目前暖通空调中新能源热泵技术的应用依然还存在着与一些不足，这也需要我们进一步的加以改进和完善，从而更好的为新能源热泵技术的发展创造出更加广阔的空间。
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[4]程果.简析暖通空调设计中地源热泵的应用[J].智能城市，2017，03：194.
论文作者:韩丹丹1,王荣刚2
论文发表刊物: 《建筑学研究前沿》2017年第10期
论文发表时间:2017/9/30
标签：源热泵论文; 管道论文; 土壤论文; 技术论文; 热泵论文; 系统论文; 热交换器论文; 《建筑学研究前沿》2017年第10期论文;