浅析地源热泵空调系统工艺流程及关键环节

王光起

[摘 要]开发和利用节能、环保的新型空调系统是解决我国能源与环境问题的重要途径之一，于是以可再生的浅层地热为冷热源的地源热泵空调引起了人们的重视，尤其是近十多年来，随着能源和环境问题的日益突出，地源热泵的研究和应用发展迅速。本文主要对地源热泵空调系统工艺流程及关键环节进行分析研究。

[关键词]地源热泵；空调系统；工艺流程；关键环节

中图分类号：TU831.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）44-0005-01

引言：

地源热泵是一种利用地下浅层地热资源既能供热又能制冷的高效节能环保型空调系统。 地源热泵作为一项高效节能、绿色环保型空调技术在国外已经成为广泛采用的空调技术，而在国内正处于研究和应用推广阶段，有着巨大的发展潜力。 垂直深埋 U 型管式地源热泵以其占地面积小、可用范围广、灵活性较高、恒温效果好、维护费用低等众多优势，日益流行。

一、地源热泵空调系统概述

地源热泵空调系统主要由3个子循环组成：地埋管热交换子循环、热泵制冷（制热）子循环、末端空调（供暖）子循环。在地埋管热交换子循环中，载热介质水将浅层地热能提取并传递给热泵蒸发器（或冷凝器）；热泵制冷子循环中，压缩机提供动力使制冷剂在冷凝器与蒸发器间往复循环不断地吸收从地埋管换热器（BHE）带来的热量并同压缩机压缩转化的热量一起转移到末端空调循环水中；末端空调子循环中，循环泵将介质水输送到各个空调房间，并通过风机盘管或其他设备释放从热泵获得的冷量（或热量）。

国内许多科研院所早已开展了不同程度的研究，因此，地源热泵技术已经比较成熟，并得到广泛的应用。地热作为一种非常重要的可再生能源，具有节能和环保的双重效益，国际上已经将地下蓄热技术和高效热泵同时列入21世纪最有发展前途的新技术。（见图1）

二、地源热泵有如下特点

2.1地源热泵属于可再生能源利用技术。它是利用了地球表面浅层地热资源（通常小于400 m深）作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地能也成为清洁可再生能源的一种形式。

2.2地源热泵属于经济有效的节能技术。 地能或地表浅层热资源的温度一年四季相对稳定，冬季它比环境空气温度高， 夏季它比环境空气温度低，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，因此既节能又节省运行费用。

2.3环境效益显著。 地源热泵的污染物排放与空气源热泵相比，相当于减少 40%以上，与电供暖相比，相当于减少 70%以上，如果结合其他节能措施节能减排会更明显。

2.4一机多用，应用范围广。地源热泵系统可供暖、制冷，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉和空调两套装置或系统；可应用于宾馆、商場、办公楼、学校等建筑，更适合于别墅住宅的采暖。碾压路线突然改变。要确保压路机的碾压速度，通常需要将碾压速度控制在1.5 km/h，以免造成基层的凹陷或突起。

三、地源热泵空调系统工艺流程分析

地源热泵供暖空调系统主要分三部分：室外地能换热系统、水源热泵机组和室内采暖空调末端系统。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，与建筑物采暖空调末端换热介质是水或空气。其施工顺序流程见图1。

四、地源热泵空调系统关键环节

由于本建筑有外墙保温，属于节能建筑。本工程采用 2 台（ 1745 k W/台） 热回收地源热泵机组、1 台螺杆式冷水机组（ 制冷量 1641 k W/台） 、1 台 500 m？/ h 的超低噪声横流冷却塔（ 配合螺杆式冷水机组使用） 和 2 台燃气热水锅炉（ 制热量分别为0.7MW，1.4MW） 。

在施工前，项目施工人员先根据图纸在地面标记出埋管位置，核实无误后从地面向下钻孔，之后将预制好的 U 型换热管伸入孔中，并保持垂直放入，并注意深度。待管件达到预定位置后，将回填原浆料填入孔洞中将孔封住，作为地埋换热器。采用回填原浆作为盘管与土壤的导热介质，使得热换管与土壤完美结合，提高盘管与土壤的换热效率。

最后开挖水平管沟，开始水平管施工，并与所有垂直地埋盘管并联连接，各连接回路的水平管从筏板下引至建筑地库轮廓外，由车库侧墙进入到车库内，与相应分集水器连接，形成闭式地源换热系统，为地源热泵系统发挥良好的作用打下了扎实基础。整个系统安装施工完成后，项目组进行了制热工况的调试，先开机其中 1 台热回收地源热泵机组，随着用户侧空调负荷的增加，再投入第 2 台热回收地源热泵机组（ 正式运行后，设计不足部分可以采用燃气热水锅炉作为补充） 。经过一段时间的运行后，并通过 BA 计量可知，发现室内达到同样的目标温度时，地源热泵空调系统比传统的空调系统节能效果显著。对于制冷工况（ 由于季节关系，制冷工况没有调试） ，由于可以充分利用地源热泵机组冷凝器的废热，用于预热生活热水，故相比传统的空调系统，它的节能效果肯定会更加的明显。

结束语：

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。此外，传统空调系统设备更多的占用建筑空间，发生额外的建筑成本；地源热泵使用寿命比传统的空调系统要长，地源热泵系统在整个生命周期内的平均费用将显著低于传统的空调，且地源资源是一种可再生的能源，取之不竭。因此，地源热泵中央空调具有诸多的使用优势。由此可见，地源热泵应有着良好的市场前景，是目前一种比较理想的空调系统。

参考文献

[1]刘亮.基于LCA模型的工程项目碳足迹评估实证研究[D].赣州：江西理工大学，2011.

[2]杨春尧.浅析地源热泵空调系统技术原理及特点[J].商品混凝土，2013（7）：52-53.endprint