浅谈地源热泵空调系统的工程应用与分析

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1、浅谈地源热泵空调系统的工程应用与分析摘要：我国正处于城市化快速发展时期，建筑业的快速发展使得建筑能耗不断增加。我国已将能源、城镇化和城市发展确定为优先领域，并将可再生能源低成本规模化开发利用、建筑节能与绿色建筑作为优先主题。作为民用建筑能耗中的大户，暖通空调系统的节能有很大潜力，对实现节能减排有着重要而深远的意义。热泵是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的装置。本文结合具体工程详细阐述了地源热泵的工作原理及运行技术经济分析。关键词：地源热泵；高效节能；冷热源；回灌量；经济性一、地源热泵空调系统概述（一）工作原理地源热泵是一种利用地下浅层地热资源（包括地下水、土壤或地表水等的能

2、量）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统，其工作原理如下：当夏季热泵制冷时，该系统将大地作为排热场所,将室内热量及压缩机耗能通过埋地盘管系统以热交换的形式传给地下土壤或者地下水、地表水，再通过土壤的导热和土壤中水分的迁移把热量扩散出去；当冬季热泵制热时，该系统将大地及相关媒介作为热泵机组的低温热源，通过埋地盘管系统获取土壤中的热量,为室内供热。两个换热器既可作冷凝器又可作蒸发器,只因季节不同而功能不同。（二）技术优势1、使用清洁可再生能源，环保效果好地源热泵利用的是地表中清洁可再生的太阳能，制热无需锅炉，无燃料燃烧时产生的污染物；制冷不需冷却塔，避免了冷却塔运行时的噪声污染、功耗和水

3、的损耗。与土壤或者水源之间只有热量交换，不消耗水资源不污染地下水环境，不污染地下土壤。2、高效节能，运行费用低冬季地下土壤或水体温度比环境温度高，夏季比环境温度低，且始终保持较为稳定的状态，浅层地下水基本为恒温状态。由于这一特点，地源热泵机组的运行能效比或性能系数可维持在较高的恒定水平。3、一机多用，服务面广，水体适用性广泛地源热泵机组既可供暖、制冷，还可提供生活热水，一套设备可以替代原来的锅炉或者换热机组加冷水机组两套设备，并结合现有的控制技术及程控管理技术。地源机组可利用的水体不仅仅为地下水，还包括江河湖水、水库水、海水、城市中水、工业尾水、坑道水等各类水资源。4、运行稳定可靠，

4、寿命长无论是寒冬还是酷暑，由于土壤或水体的温度较为稳定，机组都在较为稳定的工况下运行，保证了机组的高效性，并有利于延长其使用寿命。5、系统简单，维护费用低地源热泵中央空调系统组成简单，地下或室外部分几乎不需维护。室内部分的末端系统与传统空调采暖系统的末端系统相同或者兼容，操作规程相同，维护操作人员无需特殊培训。二、地源热泵空调系统的工程应用分析（一）工程概况某工程公共建筑面积约8500平方米，工程地点为新疆石河子市，属严寒地区；全年采暖天数为146天；采暖室外计算温度-25°C；室外平均温度-8.0°C；采暖办公室及标准间设计温度20°Co冷热源采用地源热泵空调系统，热源为场地内16

5、0米地下水。设计内容包含地源热泵中央空调水系统、热泵主机系统、末端风机盘管系统（夏季使用）、末端低温地辐射采暖系统（冬季使用）及生活热水的制备。地质勘察报告表明砂粘土层厚度仅1.2米左右，以下为戈壁卵砾石层。（二）设计原则1、舒适性原则本方案按舒适性空调设计，满足室内对空气品质如温度、湿度、清洁度、清新度的要求。2、可靠性原则对空调、采暖冷、热负荷精确计算，合理设计空调设备的型号和安装位置，合理设计室内气流组织。3、节约性原则在满足空调效果的前提下，利用本研究优化技术,系统进行了优化设计；水泵运行等采用变频技术，降低运行费用。（三）设计参数选择夏季总制冷量为547kw（制冷面积725

6、0平方米）;冬季制热热负荷556KW,建筑内客房标准间+单人间共98间，按196人计算，卫生热水计算指标60升/人每天，温差按32°C计算，总需热水负荷为56kw；夏季制冷选用两台GSHP310制冷功率为QL=310KW,制热功率为QR=390KW带热回收功能）的热泵机组,夏季机组为空调提供循环冷冻水供回水温度12/7°C,并提供卫生热水；冬季工况单独选用1台GSHP75TF热泵机组及相关设备保证热水供应；冬季两台GSHP310机组同时运行，为低温地辐射采暖系统提供循环热水，供回水温度45-35°Co地下水恒温14°C土l°Co冬季回灌温度10°C,夏季回灌温度20°Co（四）冷热源

7、方案选择1、本方案需打井三眼，一口为抽水井，一口为回灌井，一口井备用。为主机提供14°C冷却水/蒸发，采用优化管井技术措施。按照地勘部门要求完成抽水试验，试验应稳定延续12h,出水量不应小于设计出水量，降深不应大于5mo回灌试验应稳定延续36H,回灌量应大于设计回灌量。这样不仅可以减少深井潜水泵的耗功率，而且能防止井水出水量的不足。在机组处于不同负荷运行状态时，根据不同的需水量，潜水泵变频运行。2、机组为水水热泵机组，制冷时，把从取水井中取出的水作为冷却水