中国市政工程东北设计研究总院有限公司天津分院天津300143
摘要：随着人们生活水平的不断提高，人们对生活环境的要求也越来越高。为了更好地满足人们的需求，暖通空调在建筑工程中的安装已成为当前的趋势。暖通空调的合理安装不仅是因为它的加热功能，而且还可以调节室内的空气，使人们生活得更舒适。目前，在暖通空调的设计中，地源热泵供暖已逐渐取代原有的空气源热泵，因为地源热泵不仅在供暖质量方面有很大的优势，也有利于采暖经济效益的提高，因此在暖通空调设计中得到了广泛的应用。在此基础上，在分析地源热泵的优点的基础上，探讨了地源热泵在暖通空调设计中的更好应用，希望能对有关人士有所帮助。
关键词：地源热泵；暖通空调；设计应用
引言
在人们追求更高质量生活的今天，建筑空间不仅需要宽敞明亮，而且还需要根据需求调节室内温度和空气循环，从而保证生活舒适。在这个背景下，许多建设项目都集中在暖通空调的设计和安装上。然而，不过由于暖通空调的能源消耗量极大，在消耗煤、油等不可再生资源的同时，也会对中国造成巨大的环境破坏，这与当前中国建设可持续发展的战略目标背道而驰。因此，有必要尽可能多地更换清洁和可再生能源。
1、暖通空调设计中地源热泵的特点与优势
1.1能源可再生
地源热泵利用的是“地源”，也即地球表面的0～400m范围内的地热资源，这部分资源为冷热源，可以满足暖通空调系统能量转换的需求。冷热源也被称为地能，是指地下水、地下河流、地表土壤、湖泊吸收和存储的低温位热能。以物理学的角度看，地球表面浅层是一个效率较高、范围巨大的太阳能集热器，每天约有35～45％的太阳能可以被地表收集，从总量来看，约等于人类每年能耗的500倍。这些资源几乎是取之不尽用之不竭的，同时太阳能的应用不受到地域、资源限制，属于典型的可再生资源。
1.2高效节能
在应用地源热泵较早的欧洲国家，研究人员曾进行过调查，在热交换能力相近的情况下，地源热泵的COP值达到了4以上，换言之，用户每获取4kWh的热能或者冷能，只需消耗1kWh能量。传统的空调机COP值往往不会超过2。地源热泵系统使用的时候更加节能环保，该系统的能源主要来自大地，用热交换的方式保持室内的内部温度平衡，在技术先进的德国慕尼黑，科研人员利用太阳能电池板加强了对太阳能的收集能力，将其与传统模式下的地源收集存储系统实现联合应用，一度将地源热泵的COP值提高到5.2的水平，节能效果非常显著。
1.3社会效应良好
地源热泵的能量源是太阳能，而且其装置结构在工作过程中几乎不会产生污染，不会产生任何化学反应、废弃物和烟尘，在居民区、工业区、商业均可以广泛应用。同时不需要为燃料准备仓储空间、不必进行燃料储备管理、能量传输作业，有效的控制了污染。在已经实现地源热泵应用的地点，可以发现该设备的应用范围很广，也能实现一机多用，可以提供冷热交换基本服务，也能提供生活用热水，一套系统可以替换此前具备同类功能的所有系统，降低了运维费用，社会效应突出。
1.4良好的稳定性
地源热泵系统的系统稳定性好，尤其在北方地区，北方冬季温度低，人们在日常生活中离不开暖通空调，暴露在房屋外部的保温系统如果保护不当，很容易遭到破坏或者冻裂，但是地源热泵系统是埋在地下的，不会受到气温的影响，也不会影响到建筑外表的美观性。此外，地源热泵系统较高的能源利用率也有利于保证系统工作的高稳定性，地源热泵的能源来自大地，大地可以储存热能和冷能，而且温度在变化的时候幅度比较小，夏季的时候，大地将储存的热能留到冬季使用，冬季的时候，大地将存储的冷能留到夏季使用，从而减少环境的污染，提高清洁能源的利用效率。
2、地源热泵系统在暖通空调设计中存在的问题
（1）未按地源热泵标准展开设计，地源热泵系统本身就具有诸多优势，应用在暖通空调设计中能发挥出一定优势，但在设计过程中还存在诸多问题。首先，相关人员在暖通空调设计中未能遵循地源热泵设计标准，如若按相关标准来执行则能确保系统的科学性、稳定性，另外无需外界调试，如若未按相关标准设计后期工作则会更加复杂。（2）未对实际情况全面考察，为促进地源热泵系统的应用效果，还应对建筑物实际情况加以有效考察，相关人员为节约大量时间与成本，很难做到亲自去建筑场地去考察。甚至有些设计人员仅仅通过图纸对暖通空调进行设计，尽管图纸确实能反映出相关问题，但与实际情况依然存在偏差，这种种问题均会对设计后期施工的实施造成影响，例如：受外部水井布局缺乏合理性。
3、地源热泵在暖通空调设计标准中的有效应用
综上所述，笔者对地源热泵定义及优缺点进行了分析，地源热泵系统本身具有一定节能效益，但在实际应用中受诸多因素影响，导致无法将其优势彻底发挥出来。为促进地源热泵在暖通空调设计标准中得到有效运用，相关人员应根据地源热泵的应用现状合理设计。就目前来看，地源热泵系统在实际应用中热能不足问题的发生十分常见，一旦大地难以满足建筑取暖需求，相关人员就必须采取制热装置来辅助，从而满足人们的取暖需求。夏季温度炎热时若无法满足制冷条件，则应将制冷设备加入其中，但这些设备的投入会使整个运行成本大大增加，基于此应通过科学方法来计算，对地源热泵是否合理应用进行判断。举个例子：某宾馆建筑面积为21000m2，在改造前期地源热泵主要采用燃煤设备及冷却设备，但这些设备在实际应用中效率相对低下，难以发挥其真正效果，无法满足实际需求。基于此相关人员应对地源热泵加以改造，夏季时将大量热量存储到地下，可在冬季进行使用。另外还可在冬季将冷能量存储到地下，以供夏季使用。通过这一举措，夏季则降低了空调系统的使用效率，使宾馆能量消耗得到充分降低，减少了废弃排放量。如若这种情况无法满足实际使用需求，则可通过地埋管方法来设计，不仅提高了能源的应用效果，同时更好地满足了实际需求。为促进地源热泵在暖通空调设计标准中的有效应用，应选择合理的机组，值得注意的是，机组的选择应与地源热泵系统类型保持一致，就目前来看我国市场上的机组种类繁多，与此同时在机组的制定上缺乏一个科学的技术规范，从而对机组的选择造成不良影响。举个例子：在对开放式地源热泵暖通空调系统中的机组选择时，应尽量避免选择水环热泵机组，否则会对系统应用效果造成不利。在对于电流量浮动大，规模较小的室内，应按制冷水机组运行顺序，采取有效的控制手段，手段或自动控制两种。而对于电流量浮动较大、规模较大的建筑，则可先将冷却水机组运行顺序提前设置好，与此同时还应对空调运行顺序控制的边界条件充分明确。
结束语
综上所述，社会的进步，促进了建筑业的发展步伐，在建筑设计的过程中，暖通空调设计作为其主要组成部分，无论设计是否合理，都将直接影响到室内环境的工作和生活的舒适性。因此，相关设计人员必须对暖通空调设计给予足够的重视。在设计过程中，地源热泵系统的应用不仅可以达到节能减排的效果，而且可以确保暖通空调系统能够在一定程度上稳定运行，促进我国建筑业的健康可持续发展。
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