摘要：随着人们环保意识和节能意识的不断增强，在空调领域寻找清洁可再生能源正日益成为研究热点，地源热泵作为新型可再生能源，很好地满足了节能的需求，具有供能稳定可靠、不受燃料短缺和价格波动影响等特殊优势.，并且具有非常明显的清洁环保性能减排效果显著。
关键词：地源热泵；技术；暖通空调；节能；运用
引言
地源热泵技术是集中央空调、家庭采暖和生活热水三位一体的节能环保产品，该技术以其独特高效的节能环保效果解决能源浪费及环境污染等重大问题。地源热泵是一种高效节能空调设备。实现低温位热能向高温位热能的转移是通过少量高品位能源的输入而获得。这种新型的地源热泵技术成为能源优化战略的必然选择与发展趋势，本文就该热泵技术的工作原理、特点和在暖通空调设计中的应用作一简要介绍，暖通节能比其他常规供暖技术节能 50-60％，能够显着控制供暖制冷领域的节能问题，这种技术不仅投资成本低，还能以减少 30-70％的优点在同行市场上占据优势。该热泵技术在我国未来的发展中很有前景。
一、地源热泵概述
随着经济的发展，我国的地源热泵技术也在不断的发展，地源热泵技术在暖通空调设计中的应用有很好的发展前景。地源热泵技术按照地热能交换形式的不同可以分为地下水地源热泵技术、地上水地源热泵技术以及地埋管地源热泵技术这三大类。其中，地上水地源热泵技术需要以江河湖海为载体与地源热泵机进行冷热交换，但这种地源热泵技术仅仅适用于建筑物周围水源丰富的区域，受环境的制约性比较大；其次，地下水地源热泵技术需要通过热泵机内部的可循环换热系统与水泵所抽取的地下水进行冷热交换，它对建筑物的覆盖面积有着明确的要求，只适用于建筑周围平淡开阔的建筑物，在城市紧凑化建设中应用程度也不够广泛。
二、地源热泵的原理及特点
地源热泵供暖空调系统主要分三部分：室外地能换热系统、热泵机组和室内空调末端系统。工作原理就是在地下埋设管道作为换热器，管道与热泵机组连接形成闭式环路，管道中有液体流动通过循环将热泵机组的凝结热通过管道散入地下（供冷工况），或从大地吸取热量供给热泵机组向建筑物供热（供热工况）。其中水源热泵机主要有两种形式：水―水式或水―空气式。三个系统之间靠水或空气换热介质进行热量的传递，水源热泵与地能之间换热介质为水，与建筑物空调末端换热介质可以是水或空气，系统的关键是大地换热器的设计和施工。地源热泵的特点有：
1、属于可再生能源利用技术
地表浅层好象一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳能，比人类每年利用能量的500倍还多。这种近乎无限、不受地域、资源限制的低焓热能，是人类可以利用的清洁可再生能源。并且地能不象太阳能受气候的影响，也不象深层地热受资源和地质结构的限制。另外地源热泵冬季供暖时，同时对地能蓄存冷量，以备夏用，夏季空调时，又给地能蓄存热量，以备冬用。因此说地源热泵是可再生能源利用技术。
2、高效节能和低的运行费用
由于地源温度全年相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源，这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%，因此要节能和节省运行费用40%左右。
3、环境效益显著
既不破坏地下水资源，又无任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。
4、一机两用
地源热泵可供暖供冷，全年冷热供应，节省投资和占地。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆地源热泵这种可再生能源利用技术，高效节能且无任何污染，顺应了国际能源发展大趋势，也顺应了我国的能源与环保政策，是值得研究与大力发展的可再生能源利用方式。
三、地源热泵的工程设计应用
1、关于地下水源开采、回灌和土壤换热器的比较
近几年来地源热泵的部分形式是地下水源开采---回灌形式的水源热泵系统。这种形式面临的最大问题是回灌问题。华北、华东地区的地下水位下降， 地面沉降问题一直很严重，多年来面临严重的地沉问题，在利用向地下回灌来控制地面沉降的技术已用多年，积累了很多经验教训。
地源热泵土壤换热器有多种形式，如水平埋管，竖直埋管等。这两种埋管型式各有自身的特点和应用环境，在中国采用竖直埋管更显示出其优越性。节约用地面积，换热性能好，可安装在建筑物基础、道路、绿地、广场、操场等下面而不影响上部的使用功能，甚至可在建筑物桩基中设置埋管，见缝插针充分利用可利用的土地面积。
采用竖直埋管的土壤换热器形式，不用开采和回灌地下水，没有破坏自然环境的担忧。另外的优点是系统运行更加稳定、安全，没有需要更新和维修潜水泵的烦恼。
2、冬季避免采用防冻液介质
很多资料中介绍了防冻液的种类、性能等。在我国华北及以南区域，因为地下温度不是很低，只要设计足够的土壤换热器数量，可以在使用水作为介质的情况下满足需要。尽量不使用防冻液，避免使用不慎造成环境问题和因温度太低降低热泵效率。
3、系统的管材必需采用高强度惰性材料
土壤换热器系统设计要保证水系统平衡，避免采用室外阀门调节的方式。
4、关于竖直埋管埋设单U 型或双U 型管的问题
从工程实践中看，总体来说单U 型管方式优于双U 型管方式，但是同样的换热量单U 型管需要更多的孔数而增加了建设成本。
5、系统设计参数讨论
关于( 冷) 热源侧水流量，要由最大得热量和最大释热量确定的。埋管中水流速的选取取决于埋管循环流程长度，埋管材料，管径大小，当地地源条件以及机组的特性要求。一般， 如提高水流速度可适当增加换热系数，强化换热量，减小换热面积和换热管的耗材，但流速太快会增加循环水泵能量消耗。一般可取流速为0.65~ 1. 5m/s。具体可当地条件进行优化分析与设计。优化设计时其复合能耗与埋管长度、埋管材料、管径、地源温度、地源热指标、机组特性等因素有关。在机组选择上，设定地埋管进水温度，根据测井测出的进出水温差推算出地埋管出水温度，进而确定热泵机组冬季的蒸发温度和冷凝温度。总之，我国幅员辽阔，在不同地区气候条件差异很大，其负荷也迥然不同。因此不能照搬国外的技术成果，而要开发适合我国气候特点的技术。
地源热泵系统经过多年的研究，在技术上已经比较成熟，而且经过多次的示范实践，肯定其具有节约能源、性能稳定、清洁安全等优点，虽然其初投资比常规采暖空调系统大，但可以大大节省运行维护费用。据世界环保组织估计，设计安装良好的地源热泵，平均可节约用户30%～40% 的采暖空调运行费，因此它将成为大有发展前景的采暖空调技术
结语
地源热泵能量的来源主要依靠大地，在此基础上减少了能源的开发和浪费，并且与传统的空调设计相比未带来环境污染，体现了我国的可持续发展战略，与环保节能的主题相适应。通过对暖通空调设计的不断研究与发展，我国的建筑事业将会更大的满足消费者的需求，实现其经济效益最大化。
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论文作者:安利杰
论文发表刊物:《基层建设》2015年17期
论文发表时间:2015/10/13
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