地源热泵空调技术及其应用

1、地源热泵空调技术及其应用 摘要：暖通空调在为人们营造舒适环境的同时，也带来了许多问题，首先是能耗问题，据统计，在发达国家的商业建筑中，中央空调系统的能耗约占建筑总能耗的50以上，有些地区甚至达到70%，给能源和电力造成很大的压力。其次，是废气排放、温室效应和酸雨等问题。因此，不断开发节能、环保型可持续发展的暖通空调技术已非常迫切。本文探讨了地源热泵空调技术及其应用。 关键词：地源热泵空调技术应用 中图分类号：tb657.2 文献标识码：a 文章编号： 尽管地源热泵空调系统具有节能环保等许多优点，但由于受客观条件的影响，并不是任何工程项目都可采用。对于采用地源热泵空调的工程项目，也需分析何种形式

2、的地源热泵空调为宜。 1、对于只需制冷的工程，一般不宜采用闭式环路的地源热泵系统，因为闭式环路系统中冷却水与土壤或水体之间存在510的传热温差，机组的冷却水温度虽仍比冷却塔出水温度低，能效比（eer）与用冷却塔时冷水机组的能耗比相比有所提高，且免除了冷却塔的功耗，但因地下埋管或水中埋管投资较大，空调年运行时间短，投资回收期较长。同时，地源侧水通过地下热交换器向土壤吸热比向土壤放热容易，国内外有的工程空调系统运行时曾出现机组高压保护自动停机的情况。这类工程宜采用能效比（eer）较高的常规冷水机组，由冷却塔向空气排放热量。我们认为，闭环系统较适合于有冷热负荷需要的空调系统，开环式地源热泵系统则适合

3、于单冷空调和冷暖空调系统。 2、如果没有足够的地方使地下换热器的换热能力满足冬季室内热负荷的需要，则需设置锅炉等辅助热源，夏季需加冷却塔，系统组成较为复杂，这种情况是否采用地源热泵，需通过技术经济比较而定。如果地下换热器的换热能力能满足冬季热负荷的需要而不能满足夏季冷负荷的需要，则仅需增设冷却塔。当冷、热负荷相差较大时，采用地下埋管加冷却塔的方案对降低工程造价而言是很合适的方案，这种方案没有锅炉，系统组成也操作简单，但工程造价显著降低。 3、在高层建筑的应用中，如果空调系统是分层分区域控制的，而地源侧采用垂直埋管时，则需考虑埋管的耐压问题。垂直埋管深度通常在45m150m之间，当建筑层数超过9

4、层时，系统静压将可能超过管道的额定压力，但考虑地下水的静压抵压作用后，垂直埋管能适应更高层的建筑。对于层数更多的建筑，可用板式换热器对地源侧水作高低压分区，就象常规中央空调系统在高层建筑中对冷媒水系统作高低压分区一样，也可在一定层数以上不作分区域控制，而在较低层设置水水地源热泵机组，向高层房间末端设备集中提供冷（热）媒水。 4、地源热泵空调系统宜采用分区域控制的方案。分区域控制时各区域系统控制灵活，可根据各自需要制冷或制热，不必为一个小区域的空调而启动大机组，进一步体现了地热空调的节能特点；并且一个区域空调的故障维修不影响其它区域的正常使用。如需增加新的空调区域也较方便。至于区域大小的划分，则

5、视工程的具体情况而定。可以一个房间作为一个区域，也可由若干个房间组成一个区域。一个区域可以用一台地源热泵机组，也可用多台地源热机组，以增加系统的可靠性，并适当降低装机容量。一般而言，区域面积越小，数量越多，工程造价越高。美国一些地源热泵专业生产厂家不生产大规格的机组，主要是为适合区域控制的需要，如美国waterfurnace 公司生产的水水机组最大容量仅150kw，水空气机组最大容量只有21kw；另一家著名公司生产的机地源热泵机组最大容量为210kw，而小容量机组则规格和形式多样。国产机组容量普遍较大，单机制冷量从几十千瓦到上千千瓦，符合传统中央空调设计与使用习惯。某工程采用了美国进口的6 台

6、水水地源热泵机组，单机冷量88kw，设计上按传统的思路，将6 台主机集中并联安装在冷冻机房，由机房向末端设备集中提供冷（热）媒水，被美国技术专家认为是不合理的设计。地源热泵空调系统的设计，并不只是机房部分与常规设计不同，整个系统都需重新考虑划分。那种认为末端部分与常规设计完全一样的概念是不全面的。 机组的选用要与地源热泵系统类型相适应。有的机组只适合在水环热泵空调系统中使用，有的较适合在开环式地源热泵空调系统中使用，有的各种型式都可应用，目前因名称不统一，易造成概念上的混乱，建设单位或安装公司订购设备时需细心。浙江某地一个工程，采用地下水平埋管的地源热泵中央空调方案，设备由建设单位自行采购，建

7、设单位误订了适合水环热泵使用的机组，导致系统冬季不能使用。 关于机组的能效比和性能系数。设计与建设单位在选用机组时，或评标专家对设备进行评标时，需对不同厂家的产品能效比（eer）和性能系数（cop）进行比较，需注意的是同一厂家同一系列不同规格的机组，在同一工况下，能效比和性能系数会有较大不同，如美国某品牌某一系列的机组，冷量从0.75冷吨25 冷吨有多种规格，在同一制冷工况下，eer高的为7.0，低的只有4.6；在同一制热工况下，cop高的可达5.0，低的只有4.2。此外，各厂家的eer和cop值可能是在不同工况下测定的，而机组的eer和cop值随工况不同而有较大的变化。 7、目前有不少工程采

8、用进口机组。需注意的是有的机组的标定能力与实际相差较大，如美国某品牌的一台机组，标定冷量为35冷吨，实际制冷能力：在冷冻水出水温度为7，地源侧进出水温度为2935时，为26.2冷吨；实际制热能力：在热媒水供水温度为43，地源侧进水温度为4.4时为28冷吨，这一方面是由于名义工况与实际工况的不符引起的，另一方面是由于电源条件不同所产生的。我国的电源频率为50hz，当一台按60hz设计的机组在我国50hz供电条件下应用时，压缩机转速降低，排汽量下降，将使机组制冷与制热能力下降15%左右。此外，国外有的产品不是以制冷量作为机组的额定容量，而是以制热能力来表示机组的规格，选用时需特别注意，以免导致系统

9、制冷能力不足。 8、目前地源热泵机组大多以r22为制冷剂，因受压缩机压比的限制， 水水机组供热时出水温度一般不超过50，通常为45，而风机盘管的制热能力是在供水温度60的情况下测定的，供水温度变化对其性能有较大的影响。据对一些厂家产品样本的分析，当供水温度为50时，风机盘管的制热能力将下降20%以上；当供水温度为45时，风机盘管的制热能力将下降30%以上。故对于热负荷大的空调工程，选用风机盘管时需考虑是否加大规格。有的地源热泵机组为提高空调热媒水供水温度， 以r13a, 作制冷剂，必要时可以选用。 9、当空调系统分为小区域控制时，机组的数量增加，且安装在各空调区域附近，设计与安装上都需考虑做好振动和噪声的防止工作。某工程与机房邻近的办公室，空调运行振动和噪声很大，后将支吊架改为弹性阻尼支架和吊架，解决了问题。 10、地源热泵对设计、安装水平要求高，工程总造价往往大于常规空调，一些建设单位往往拿常规空调的工程造价与之比较，将地源热泵空调工程的造价定得过低，而有些安装单位为了争得业务，投标时将价格压得较低，这对工程质量及业主和施工单位双方的利益都没有好处。目前国内建设工程招投