地源熱泵在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用簡析

李欣航

摘要：近年來，隨著我國城市化建設(shè)快速推進(jìn)，帶來了城市建筑領(lǐng)域的新繁榮。與此同時(shí)，隨著人們物質(zhì)生活條件的好轉(zhuǎn)，人們對于建筑功能的要求也從過去簡單的居住向舒適性、智能化的方向轉(zhuǎn)變和提升。加上建筑行業(yè)企業(yè)的競爭業(yè)態(tài)日漸激烈，要想贏得市場發(fā)展，建筑企業(yè)必須關(guān)注并重視人們對于建筑功能的需求變化。為給人們提供更加舒適的居住環(huán)境，以便在激烈競爭中站穩(wěn)腳跟，建筑企業(yè)在暖通空調(diào)建設(shè)方面的投入也越來越大。近年來，地源熱泵技術(shù)在暖通工程中的應(yīng)用越來越廣泛，其低碳節(jié)能的優(yōu)勢深受企業(yè)青睞。本文中，筆者就當(dāng)前地緣熱泵技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用情況展開分析。

關(guān)鍵詞：地源熱泵;暖通空調(diào)設(shè)計(jì);應(yīng)用范圍;技術(shù)

一、暖通設(shè)計(jì)的內(nèi)容與地源熱泵簡述

（一）暖通設(shè)計(jì)的內(nèi)容

暖通空調(diào)工程，是建筑工程中非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容，其主要功能是維持建筑室內(nèi)溫度、濕度平衡，給人們創(chuàng)造舒適宜居的居住環(huán)境。近年來，隨著相關(guān)科學(xué)技術(shù)的不斷革新與進(jìn)步，暖通空調(diào)的相關(guān)技術(shù)也發(fā)生了日新月異的變化。特別是近幾年，在國家綠色生活、低碳環(huán)保理念的宣傳下，低碳節(jié)能的地源熱泵技術(shù)在暖通空調(diào)工程中應(yīng)用廣泛。暖通空調(diào)工程主要包含三大環(huán)節(jié)內(nèi)容：（1）采暖，改變室內(nèi)溫度;（2）通風(fēng)，置換室內(nèi)外空氣，凈化室內(nèi)空氣;（3）空氣調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，通過空氣的置換實(shí)現(xiàn)室內(nèi)濕度的轉(zhuǎn)變。在具體的應(yīng)用中，往往要根據(jù)實(shí)際工程的特點(diǎn)和現(xiàn)狀，要將采暖通風(fēng)和調(diào)節(jié)三大環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合，以便設(shè)計(jì)出節(jié)能環(huán)保舒適的暖通工程，為人們創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)舒適的居住環(huán)境。

（二）地源熱泵系統(tǒng)概述

地源熱泵系統(tǒng)是運(yùn)用能量轉(zhuǎn)換原理，實(shí)現(xiàn)冷熱能得互相傳播，達(dá)到降溫減濕或增溫增濕的目的和效果。通過運(yùn)用蒸發(fā)設(shè)備或是冷凝設(shè)備，將其放置于建筑物的正下方，利用介質(zhì)傳播原理將冷熱溫度傳遞給土壤，實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)。例如，在寒冷的冬天，地源熱泵系統(tǒng)能夠儲存冷能，在炎熱的夏天則會儲存熱能，在需要的時(shí)候便由人工控制，將冷能或熱能釋放出來。如此一來，在冬天居民便能感受到溫暖，在夏天能享受到?jīng)鏊?，令室?nèi)居住環(huán)境與舒適度得到整體的提高，并且耗能小，減少了不必要的資源浪費(fèi)。

二、地源熱泵系統(tǒng)的特點(diǎn)與優(yōu)勢

（一）地源熱泵具有經(jīng)濟(jì)性與能效性

地源熱泵具有高度的經(jīng)濟(jì)性，通過運(yùn)用熱傳遞原理減少了資源損耗，同傳統(tǒng)的空調(diào)制冷制熱系統(tǒng)相比較，前者即使需要采用空調(diào)設(shè)備實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)，但后者的運(yùn)行費(fèi)用與耗能更高，并且制冷、制熱效率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如地源熱泵系統(tǒng)。除此之外，地源熱泵還具有能效性的特點(diǎn)，由于該系統(tǒng)的能量主要來源于大地，雖然對燃料與能源的使用率不高，但卻仍然沒有影響到地源熱泵的調(diào)節(jié)效果，在實(shí)際運(yùn)用過程中，地源熱泵反倒能夠輕松實(shí)現(xiàn)冷熱能的傳播，并且效果較普通空調(diào)更優(yōu)，為居民提供舒適的居住環(huán)境。

（二）地源熱泵具有清潔性和安全性

根據(jù)地源熱泵的運(yùn)轉(zhuǎn)特點(diǎn)和原理，可以得知其無需使用多余的能源產(chǎn)生熱能或冷能，只需要將大地中儲存的能量通過介質(zhì)傳播到建筑物內(nèi)便可，剔除了耗能大的燃料燃燒環(huán)節(jié)，體現(xiàn)了地源熱泵系統(tǒng)的清潔性。一方面，燃料燃燒環(huán)節(jié)的減少令其對周邊環(huán)境造成的污染小、影響小，不會有多余的燃料垃圾和廢棄物污染;另一方面，地源熱泵系統(tǒng)的裝置相對簡單，不會給周邊環(huán)境帶來過多的建設(shè)壓力，減少了傳統(tǒng)的制冷塔裝置與外掛機(jī)等設(shè)備。除了清潔性，地源熱泵還具有高度安全性，其工作管理和操作都是由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成的，即使將其置于建筑物下方依然能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程操控和調(diào)節(jié)，并及時(shí)滿足室內(nèi)居民的溫度調(diào)節(jié)需求。地源熱泵系統(tǒng)受外界環(huán)境的影響小，并且具有穩(wěn)定性與安全性，實(shí)現(xiàn)溫度轉(zhuǎn)換的同時(shí)確保人們在安全的環(huán)境下進(jìn)行使用。

三、暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中地源熱泵技術(shù)的具體應(yīng)用

（一）大地耦合熱泵

大地耦合熱泵的工作原理是將地表的溫度進(jìn)行能源轉(zhuǎn)換，并實(shí)現(xiàn)冷熱傳播。相較于傳統(tǒng)的空調(diào)設(shè)備，大地耦合熱泵的更具有優(yōu)勢。首先，該技術(shù)利用在一定深度下土壤溫度變化小的特點(diǎn)，將熱能或冷能儲存在土壤介質(zhì)中，并與太陽能集熱裝置相結(jié)合，提高能量使用效率與傳播速度。其次，大地耦合熱泵技術(shù)的使用減少了冷卻塔以及其他能量制造設(shè)備的使用，在一定程度上減少了環(huán)境污染與能源消耗。另外，大地耦合熱泵的優(yōu)勢還在于其獨(dú)特的穩(wěn)定性，即使處于地表之下，依然能夠輕松實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換與調(diào)節(jié)，并且在地表下的環(huán)境相對地面更穩(wěn)定，外部的溫度和環(huán)境對該系統(tǒng)的影響小、破壞少，也沒有必要進(jìn)行多余的維護(hù)與檢修工作。

（二）地表水熱泵

地表水熱泵主要依靠地表水下方的管道完成能量轉(zhuǎn)換，運(yùn)用多重并聯(lián)的方式構(gòu)成置換設(shè)備，將地表水中的熱量儲存起來，實(shí)現(xiàn)冷熱交換。由于地表水熱泵的特殊性，其需要與建筑物和管道相連，才能夠完成轉(zhuǎn)換工作，因此，在設(shè)置地表水熱泵時(shí)需要考慮到當(dāng)?shù)丨h(huán)境與氣候，倘若是相對潮濕陰冷的環(huán)境，需要提前采取防護(hù)措施，進(jìn)行防潮與防凍準(zhǔn)備，避免地表水熱泵系統(tǒng)遭受損壞，造成暖通設(shè)備無法使用，給居民帶來不必要的麻煩。

（三）地下水熱泵

與地表水熱泵的工作原理相似，地下水熱泵同樣通過運(yùn)用管道完成能量傳輸，直接將地下水介入到熱泵轉(zhuǎn)換設(shè)備中，利用溫差進(jìn)行交換熱量。一方面，地下水熱泵的占地面積小，效果好，能夠適應(yīng)多種情況下的能量轉(zhuǎn)換工作，并且穩(wěn)固性較高;另一方面，地下水熱泵的損壞率相對小，維護(hù)工作簡單，維護(hù)成本少。由此可見，地下水熱泵的優(yōu)勢更明顯，但后期還需要對抽取出來的地下水進(jìn)行回灌工作，減少生態(tài)污染與破壞，實(shí)現(xiàn)回收再利用的同時(shí)優(yōu)化居住環(huán)境。

四、結(jié)語

綜上所述，隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，暖通空調(diào)設(shè)計(jì)也正不斷被優(yōu)化、改善，地源熱泵系統(tǒng)作為暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的組成部分之一，不但能夠高效地實(shí)現(xiàn)能量間的傳播與轉(zhuǎn)換，調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣與溫度，還具有環(huán)保減排的特點(diǎn)，推動暖通空調(diào)系統(tǒng)的健康可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]胡強(qiáng).簡析地源熱泵在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].低碳世界，2017（25）：198～199.