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【摘要】本论文从地源热泵的分类出发，系统阐述了地源热泵在暖通空调应用中存在的问题，接着研究了地源热泵技术在暖通空调中的应用。
【关键词】地源热泵，暖通空调，应用
中图分类号：TU96文献标识码： A
一、前言
暖通空调在为大家营建舒服的环境，也带来了许多问题，地源热泵系统经过多年的研讨，在技能上现已相对成熟，量体裁衣地采纳不一样方式的地源热泵技能能够有效地提高低温地热资源，用来克服传统暖通空调技能的限制和不足。
二、地源熱泵的分类
1、土壤源热泵
土壤源热源（也叫大地耦合式热泵）以大地作为热源，热泵的换热器埋于地下与大地进行冷热交换。土壤源热泵系统主机通常采用水—水或热泵机组或水—气热泵机组。根据地下热交换器的布置形式，主要分为垂直埋管、水平埋管和蛇行埋管三类。
2、地下水热泵系统
地下水热泵系统，是一种以水体为低位热源，利用地下水式水源热泵机组为空调系统制备与提供冷/热水，再通过空调末端设备实现房间空气调节的系统形式。地下水热泵系统的优势是造价要比土壤源热泵系统低，另外水井很紧凑，不占什么场地，技术也相对比较成熟，水井承包商也容易找。但存在其劣势就在于：有些地方法规禁止抽取或回灌地下水；可供的地下水有限；如水质不好或打井不合格要注意水处理；如泵选择过大、控制不良或水井与建筑偏远，泵耗能就会过大。
3、地表水热泵系统
地表水热泵系统主要有开路和闭路系统。地表水热泵系统具有相对造价低廉、泵耗能低、维修率低以及运行费用少等优点。在寒冷地区，开路系统并不适用，只能采用闭路系统。但是，在公共用的河水中，管道或水中的其他设备容易受到损害。另外，如果湖泊过小或过浅，湖泊的温度会随着室外气候发生较大的变化，这就会产生效率降低，制冷或供热能力降低的后果。
三、地源热泵在暖通空调应用中存在的问题
当然，地源热泵也并非十全十美，主要存在以下不足：初投资比较高，主要是钻孔费和地下埋管材料费较高，约占总投资一半以上，同时需要占用一定的地下面积；安装工艺要求较高，施工工期较长，如果设计和安装不合理，将难以充分体现其优越性，收不到应有的节能效果；易受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响；冬夏季排取总热量存在不平衡性，使得土壤年吸、释热量不平衡，连续多年运行后易造成热泵机组运行效率下降；采用地下水的利用方式，会受到当地地下水资源的制约，易导致地下水氧化，产生一系列的水文地质化学变化、生物变化等问题。
四、地源热泵技术在暖通空调中的应用
1、大地耦合热泵
相对于地表的空气和水来说，一定深度地下土壤的温度全年波动较小，加上土壤对地表空气温度的波动具有延迟和衰减，因此在大多数情况下，比空气更适合作为热泵装置的热源和热汇，且能保证系统以较高的效率运行。土壤作为热源和热汇，可以全部或部分的取代传统空调系统中的冷却塔和锅炉，以减少对环境的“热污染”和空气污染。与空气热泵相比，大地耦合热泵不存在除霜问题，且回收土壤的热量不需要风机，可以使系统的噪声等级下降。土壤本身是个巨大的蓄热蓄冷体，因此大地耦合热泵可以和太阳能集热装置结合起来，通过土壤的蓄、放热获得更好的供热、制冷效果。当然，大地耦合热泵也有一些缺点。土壤的传热性能欠佳，需要较大的传热面积，导致占地面积较大。在地下埋设管道成本较高，运行中若产生故障也不易检修。土壤受热干燥后，其导热能力显著下降，夏季难以向外排热，成为不可逆运行（夏季不需制冷的地域是可行的）。
大地耦合热泵的显著特征是用地下埋管换热器来回收土壤热源，该换热器的传热将受到地区气候和土壤等因素的影响。土壤温度的分布，不仅是确定地下埋管总传热系数的基础，而且也决定着大地耦合热泵的火用效率水平，反映出投资的回收年限、占地规模大小以及该地区适于何种地下埋管形式，最终决定该地区是否适合采用大地耦合热泵。因此，针对不同地区的土壤环境条件，应采用不同的埋管深度和布置形式，这样能产生不同的埋管传热效果。
2、地下水热泵
地下水热泵是地源热泵的一个分支，也是迄今为止使用得最广泛的一种地源热泵技术。这种热泵是以地下深井水作为热源或热汇来对建筑进行供热或制冷的。由于地下深井水位于较深的地层中，因隔热和蓄热作用，其水温随季节气温的变化较小，特别是深井水的水温常年不变，对热泵运行非常有利。整个水井系统占地面积小，布局紧凑，但却可以抽取及回灌大量的地下水。对大地耦合热泵言，其地式热交换器单位容量的造价基本上是个定数，而对大型地下水热泵系统，其整个井水系统单位容量的价钱却便宜得多，只需要一对较高流量的井即可满足整幢建筑物的需求。与传统的空气－水中央ＨＶＡＣ系统相比，设计良好的地下水热泵循环几乎无需维护费，且当地下水回灌到蓄水层后，实际地层中的含水量并不改变，不会造成地面沉降。地下水热泵在大型商业系统中使用已有数十年了，技术成熟，钻井施工相对容易。
3、地表水热泵
它是利用地表的小溪、池塘、河流、湖泊等水作为热源和热汇对建筑进行空调的热泵技术。同常年温度几乎保持不变的地下水相比，地表水温变化剧烈，因此在外界温度很低的严冬季节，为了保证供暖所需的热量，除热泵外，往往还有安装第二套热发生装置，即双联热泵采暖系统。地表水热泵在实现用水作热源时，可采用下列方法。
（一）、将蒸发器直接安装于地表水中
这是一种分体式装置，由于地表水较脏，通常用板式热交换器作为蒸发器。这种方法装置简单，价格低廉，但缺点是：当地表水位发生变化时蒸发器板难于固定，蒸发器表面也需经常清理。此外，若蒸发器泄漏部位有制冷剂流出，则会损坏热泵。
（二）、经盐水循环间接引用水的热能
此系统同样是在地表水中安装板式热交换器，但流经蒸发器的不是制冷剂，而是盐水溶液。由于盐水温度低于地表水，即可吸取其中的热量，当盐水将热量传给热泵后，温度下降后再继续吸收地表水的热量。对于盐水溶液至少应保持其在－１０℃时仍能流动。整台热泵连同蒸发器组成一个单元，地表水中的热交换器、热泵的热交换器通过盐水回路连在一起，其中的盐水溶液由盐水循环泵输送，还需在回路中设置膨胀箱。
（三）、用泵站抽取地表水并输送至热泵的蒸发器
这种系统适用于对露天游泳池的水进行加热，也适用于大型建筑物、特别是该建筑物采用空调时。该系统使用可清洗的管式热交换器作为蒸发器，首先要将地表水经细密格栅引入泵站，降温后的地表水需重新排回地表水源。严冬季节时，此系统需采用双联热泵采暖装置。
五、结束语
由于当今社会动力的日益紧缺，尤其是开发各种可再生新动力将是中国经济可持续发展的关键。节能成为一个世界性关注的话题，地源热泵技能在暖通空调节能中的运用，对节能减排，保护环境有着十分重要的效果。
参考文献
[1]赵军，季新国，等.地源热泵的工程应用与环保节能特性分析[J].全国热泵和空调技术交流会论文集，2008．
[2]魏唐棣，胡鸣明，等.地源热泵冬季供热测试和传热模型[J].暖通空调，2010.
[3]徐金泉.加强建筑节能标准化，为建筑节能工作服务[J]，建筑节能，2010.
[4]赵军，张寿雷，王健，等.地源热泵在实际工程中的应用与研究[J].天津建设科技，2003.
【关键词】地源热泵，暖通空调，应用
中图分类号：TU96文献标识码： A
一、前言
暖通空调在为大家营建舒服的环境，也带来了许多问题，地源热泵系统经过多年的研讨，在技能上现已相对成熟，量体裁衣地采纳不一样方式的地源热泵技能能够有效地提高低温地热资源，用来克服传统暖通空调技能的限制和不足。
二、地源熱泵的分类
1、土壤源热泵
土壤源热源（也叫大地耦合式热泵）以大地作为热源，热泵的换热器埋于地下与大地进行冷热交换。土壤源热泵系统主机通常采用水—水或热泵机组或水—气热泵机组。根据地下热交换器的布置形式，主要分为垂直埋管、水平埋管和蛇行埋管三类。
2、地下水热泵系统
地下水热泵系统，是一种以水体为低位热源，利用地下水式水源热泵机组为空调系统制备与提供冷/热水，再通过空调末端设备实现房间空气调节的系统形式。地下水热泵系统的优势是造价要比土壤源热泵系统低，另外水井很紧凑，不占什么场地，技术也相对比较成熟，水井承包商也容易找。但存在其劣势就在于：有些地方法规禁止抽取或回灌地下水；可供的地下水有限；如水质不好或打井不合格要注意水处理；如泵选择过大、控制不良或水井与建筑偏远，泵耗能就会过大。
3、地表水热泵系统
地表水热泵系统主要有开路和闭路系统。地表水热泵系统具有相对造价低廉、泵耗能低、维修率低以及运行费用少等优点。在寒冷地区，开路系统并不适用，只能采用闭路系统。但是，在公共用的河水中，管道或水中的其他设备容易受到损害。另外，如果湖泊过小或过浅，湖泊的温度会随着室外气候发生较大的变化，这就会产生效率降低，制冷或供热能力降低的后果。
三、地源热泵在暖通空调应用中存在的问题
当然，地源热泵也并非十全十美，主要存在以下不足：初投资比较高，主要是钻孔费和地下埋管材料费较高，约占总投资一半以上，同时需要占用一定的地下面积；安装工艺要求较高，施工工期较长，如果设计和安装不合理，将难以充分体现其优越性，收不到应有的节能效果；易受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响；冬夏季排取总热量存在不平衡性，使得土壤年吸、释热量不平衡，连续多年运行后易造成热泵机组运行效率下降；采用地下水的利用方式，会受到当地地下水资源的制约，易导致地下水氧化，产生一系列的水文地质化学变化、生物变化等问题。
四、地源热泵技术在暖通空调中的应用
1、大地耦合热泵
相对于地表的空气和水来说，一定深度地下土壤的温度全年波动较小，加上土壤对地表空气温度的波动具有延迟和衰减，因此在大多数情况下，比空气更适合作为热泵装置的热源和热汇，且能保证系统以较高的效率运行。土壤作为热源和热汇，可以全部或部分的取代传统空调系统中的冷却塔和锅炉，以减少对环境的“热污染”和空气污染。与空气热泵相比，大地耦合热泵不存在除霜问题，且回收土壤的热量不需要风机，可以使系统的噪声等级下降。土壤本身是个巨大的蓄热蓄冷体，因此大地耦合热泵可以和太阳能集热装置结合起来，通过土壤的蓄、放热获得更好的供热、制冷效果。当然，大地耦合热泵也有一些缺点。土壤的传热性能欠佳，需要较大的传热面积，导致占地面积较大。在地下埋设管道成本较高，运行中若产生故障也不易检修。土壤受热干燥后，其导热能力显著下降，夏季难以向外排热，成为不可逆运行（夏季不需制冷的地域是可行的）。
大地耦合热泵的显著特征是用地下埋管换热器来回收土壤热源，该换热器的传热将受到地区气候和土壤等因素的影响。土壤温度的分布，不仅是确定地下埋管总传热系数的基础，而且也决定着大地耦合热泵的火用效率水平，反映出投资的回收年限、占地规模大小以及该地区适于何种地下埋管形式，最终决定该地区是否适合采用大地耦合热泵。因此，针对不同地区的土壤环境条件，应采用不同的埋管深度和布置形式，这样能产生不同的埋管传热效果。
2、地下水热泵
地下水热泵是地源热泵的一个分支，也是迄今为止使用得最广泛的一种地源热泵技术。这种热泵是以地下深井水作为热源或热汇来对建筑进行供热或制冷的。由于地下深井水位于较深的地层中，因隔热和蓄热作用，其水温随季节气温的变化较小，特别是深井水的水温常年不变，对热泵运行非常有利。整个水井系统占地面积小，布局紧凑，但却可以抽取及回灌大量的地下水。对大地耦合热泵言，其地式热交换器单位容量的造价基本上是个定数，而对大型地下水热泵系统，其整个井水系统单位容量的价钱却便宜得多，只需要一对较高流量的井即可满足整幢建筑物的需求。与传统的空气－水中央ＨＶＡＣ系统相比，设计良好的地下水热泵循环几乎无需维护费，且当地下水回灌到蓄水层后，实际地层中的含水量并不改变，不会造成地面沉降。地下水热泵在大型商业系统中使用已有数十年了，技术成熟，钻井施工相对容易。
3、地表水热泵
它是利用地表的小溪、池塘、河流、湖泊等水作为热源和热汇对建筑进行空调的热泵技术。同常年温度几乎保持不变的地下水相比，地表水温变化剧烈，因此在外界温度很低的严冬季节，为了保证供暖所需的热量，除热泵外，往往还有安装第二套热发生装置，即双联热泵采暖系统。地表水热泵在实现用水作热源时，可采用下列方法。
（一）、将蒸发器直接安装于地表水中
这是一种分体式装置，由于地表水较脏，通常用板式热交换器作为蒸发器。这种方法装置简单，价格低廉，但缺点是：当地表水位发生变化时蒸发器板难于固定，蒸发器表面也需经常清理。此外，若蒸发器泄漏部位有制冷剂流出，则会损坏热泵。
（二）、经盐水循环间接引用水的热能
此系统同样是在地表水中安装板式热交换器，但流经蒸发器的不是制冷剂，而是盐水溶液。由于盐水温度低于地表水，即可吸取其中的热量，当盐水将热量传给热泵后，温度下降后再继续吸收地表水的热量。对于盐水溶液至少应保持其在－１０℃时仍能流动。整台热泵连同蒸发器组成一个单元，地表水中的热交换器、热泵的热交换器通过盐水回路连在一起，其中的盐水溶液由盐水循环泵输送，还需在回路中设置膨胀箱。
（三）、用泵站抽取地表水并输送至热泵的蒸发器
这种系统适用于对露天游泳池的水进行加热，也适用于大型建筑物、特别是该建筑物采用空调时。该系统使用可清洗的管式热交换器作为蒸发器，首先要将地表水经细密格栅引入泵站，降温后的地表水需重新排回地表水源。严冬季节时，此系统需采用双联热泵采暖装置。
五、结束语
由于当今社会动力的日益紧缺，尤其是开发各种可再生新动力将是中国经济可持续发展的关键。节能成为一个世界性关注的话题，地源热泵技能在暖通空调节能中的运用，对节能减排，保护环境有着十分重要的效果。
参考文献
[1]赵军，季新国，等.地源热泵的工程应用与环保节能特性分析[J].全国热泵和空调技术交流会论文集，2008．
[2]魏唐棣，胡鸣明，等.地源热泵冬季供热测试和传热模型[J].暖通空调，2010.
[3]徐金泉.加强建筑节能标准化，为建筑节能工作服务[J]，建筑节能，2010.
[4]赵军，张寿雷，王健，等.地源热泵在实际工程中的应用与研究[J].天津建设科技，2003.