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【摘 要】 本文通过对我国热能动力系统中出现的问题进行分析，分别从地源热泵的含义、分类、特点以及工作原理方面进行分析，并详细阐释了地源热泵系统的应用，期望能更好的促进我国地源热泵系统的发展。
【关键词】 热能动力；地源热泵；系统
一、地源热泵的含义
地源热泵系统是一种通过利用浅层地热资源来实现供热与制冷的新型高效环保的节能技术，是节能中央空调的发展趋势。地源热泵系统工程技术规范-（GB50366-2005）规定地源热泵系统是以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地下水源热泵系统、地埋管地源热泵系统和地表水源热泵系统。
二、地源热泵的分类及特点
（一）土壤源热泵系统地埋管
地源热泵系统包括一个土壤耦合地热交换器，它或是在地沟中水平地安装，或是在竖井之中以U形管状进行垂直安装。不同的竖井或管沟中的热交换器进行并联连接，再通过建筑中不同的集管连接建筑物内的水环路，它在封闭地下通过循环液（水或以水为主要成分的防冻液）埋管中的流动，实现大地与系统之间的传热。（1）应用条件。建筑物附近水资源缺乏或因各种因素限制，水资源无法有效利用；建筑物附近有足够场地对“地埋管”进行敷设（例如：办公楼前后场地、学校运动场，别墅花园等等）。例如在江南和上海的锡、苏、常等地区，政府限制水源热泵的使用，严禁开采地下水，地表水的使用也要去水利部门通过报批才行，所以通常情况下会采取地埋管的方式。
（二）特点
其优点是系统不受地下水量的影响，对地下水没有破坏或污染作用，系统运行具有高度的可靠性和稳定性。主要缺点是由于管壁传热温差的存在，机组冬季地源侧水温低于地下水式系统5～10℃，机组夏季地源侧水温高于地下水式系统10～15℃，机组运行条件相对较差，降低了运行效率；埋地换热器受土壤性质影响较大；连续运行时，热泵的冷凝温度或蒸发温度受土壤温度变化的影响而发生波动；土壤导热系数小而使埋地换热器的持续吸热速率小，导致埋地换热器的面积较大等。
三、地源热泵的工作原理
随着科学技术的不断进步，空调业也在快速发展，中央空调系统的使用也越来越多。地源热泵是中央空调系统最重要的组成部分，可以这么说，地源热泵的存在才体现出了中央空调系统的优势。现阶段，环保、节能、经济、安全可靠的中央空调系统被广泛使用，本文从建筑业方面对其进行详细的分析。地源热泵是利用地层水和土壤资源蓄热和蓄冷的特性，地下常温土壤和地下水相对稳定的特性，通过建筑物周围地下管道或地下水，根据热泵的原理，实现了低位热能向高位热能的转移，从而完成建筑物的热交换。地源热泵采用双管路水系统将建筑物中的所用地源热泵机连接起来，从而形成封闭环路的中央空调系统。该系统工作原理：在寒冷的冬季，地源热泵通过埋在地下的管道收集地层的热能（比如太阳能、常温土壤热能），并将收集到的热能通过环路带到中央空调系统管道中，最后将这些热能在压缩机和热交换器作用下产生的暖气释放到室内；在炎热的夏季，其工作原理正好与冬季相反——是将室内的热量吸收并通过系统转移到地源中释放，在吸收热量的同时也实现了制冷的效果，从而实现了建筑物使用空调制冷的目的。
四、地源热泵系统组成及型式
（一）系统组成
用户回路、制冷剂回路和地埋管换热器回路是地源热泵空调系统的主要组成部分，具体可以分为以下几点说明：
1.用户回路，即建筑物室内环路，其与地源热泵系统机组之间通过水来传递热量，从而促使热量或者“冷量”通过风机盘管或組合式空调机组等散发到房间内。
2.制冷剂环路，就是在热泵机组内部的一种制冷的循环，它与以空气作为来源的热泵相比，制冷剂环路仅仅将空气通过制冷剂换热器换成水，再将转换成的水通向制冷剂换热器内，而其他的结构大致相同。
3.地埋管换热器回路，即在地下形成的一种封闭回路，它是由高强度的塑料管道组成，其循环介质是水或某些防冻剂液体。在此过程有一台功率较小的循环泵来实现冬李从周边的土壤中吸热，夏李向周边土壤散热的循环。在地埋管换热器回路，其所采用的换热器设计合理与否.对于埋管式地源热泵系统运行的可靠性和经济性的高低起到了决定性的作用。因此，必须认真测定现场深层岩土的热物性，才能取得设计地埋管换热器的必要的精准数据，在地下埋设管道的成本较高是制约地源热泵系统应用的最主要障碍。
（二）地下水源热泵系统
地下水源热泵通常是指深井回灌水源热泵系统，利用地层的隔热作用使得深层地下水的水温相对稳定的原理，通过地质勘探并打造深井群，将地下水抽出，通过开式系统或者闭式系统提取或释放热量后将水源进行回灌，最终回灌入地下，这个过程只进行了热交换并没有消耗水资源，由于开式地下水源热泵系统是将地下水直接供应到热泵机组并经过换热后回灌入地下的，在这个过程中很难控制水质以及水的洁净度，极有可能对热泵机组造成腐蚀或阻塞，因此一般不建议使用，而闭式地下水源热泵系统则相对来说比较稳定，它是用板式换热器将建筑内循环水与地下水隔离开，通过潜水泵进行取水与回灌，这对热泵机组安全稳定运行极其有利，地下水源热泵系统存在初期造价较低，水井占地面积较小且系统简便易行的优点，但它对地下水源要求较高，再者就是水源如何能够在不被污染的前提下完全回灌这一问题有待进一步研究。
（三）地源热泵系统项目基准线确定
地源热泵系统项目基准线是指在对建筑没有使用地源热泵空调系统时想要达到的同样的室内温度而采取的方式。在进行基准线供能方式确定之前，应对项目所在地的常规供热项目进行调查研究，以确保所设基准供能方式的合理性。供暖的基本供能方式有以下几种：燃煤锅炉供热、燃油锅炉供热、燃气锅炉供热和分散式电采暖供热。
（四）蒸发冷凝两用换热器的研制
机侧切换直接式污水源热泵机组的换热器要求整合后即确保蒸发效果，又确保冷凝效果，主要从换热管表面的形状和气、液组织两个方面来解决。在换热管表面形状方面，传统的蒸发、冷凝管由于功能单一，无法顾及蒸发、冷凝两个需要。根据目前开发出的一种蒸发、冷凝两用管，该换热管管外利用翅根腔体强化蒸发性能，利用翅侧和翅顶部腔体强化冷凝性能，这样可充分兼顾蒸发冷凝两种效果。在气、液流组织方面，在蒸发时候，通过满液式蒸发器设计、特殊的内部气流通道等技术，确保蒸发时候液体冷媒从底部进入蒸发器后可和换热管充分换热、冷凝时候，通过冷媒气体均流板、防冲挡板等技术，确保从上部进入的冷媒气体均匀地掠过各冷凝管，确保冷凝时候换热面积利用充分。从而杜绝了蒸发时内部沸腾泡沫引起机组液压缩、冷凝时候气流分配不均匀的风险，保证了回油、换热的效果，保证了蒸发、冷凝均有较好的效果。
（五）太阳能集热器
太阳能集热器是该热水系统中太阳能的直接转化装置。根据传热介质的不同我们可以将太阳能集热器分为两大类：液体传热介质太阳能集热器和气体传热介质太阳能集热器。从目前市面上流通情况看，我国应用最为普遍的集热器类型为液体传热介质集热器，而液体传热介质集热器又可分为两大类：平板型太阳能集热器和真空管型太阳能集热器。
总而言之，尽管我国的地源热泵技术起步相对较晚，但作为适合可持续发展理念的新型高效环保的节能技术，它具有良好的发展前景。我们应该在国家的支持与引导下，开发适合我国国情的地源热泵机组，并发展同类技术形式，建立完善的工程质量监管机制，使这项新技术在我国建筑行业应用中能够健康快速的发展。
参考文献：
[1]王旭东.探析能源塔热泵系统及其综合性应用[J].中国新技术新产品，2014，11：114.
[2]侯玫兰.探讨地源热泵空调系统的设计及应用[J].低碳世界，2014，09：219-220.
[3]王立宁，李振宇，齐会斌，等.地源热泵水田温度调节系统的设计与初步应用[J].杂交水稻，2014，04：73-76.
[4]张日坚.浅析地源热泵系统[J].民营科技，2014，06：53.
【关键词】 热能动力；地源热泵；系统
一、地源热泵的含义
地源热泵系统是一种通过利用浅层地热资源来实现供热与制冷的新型高效环保的节能技术，是节能中央空调的发展趋势。地源热泵系统工程技术规范-（GB50366-2005）规定地源热泵系统是以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地下水源热泵系统、地埋管地源热泵系统和地表水源热泵系统。
二、地源热泵的分类及特点
（一）土壤源热泵系统地埋管
地源热泵系统包括一个土壤耦合地热交换器，它或是在地沟中水平地安装，或是在竖井之中以U形管状进行垂直安装。不同的竖井或管沟中的热交换器进行并联连接，再通过建筑中不同的集管连接建筑物内的水环路，它在封闭地下通过循环液（水或以水为主要成分的防冻液）埋管中的流动，实现大地与系统之间的传热。（1）应用条件。建筑物附近水资源缺乏或因各种因素限制，水资源无法有效利用；建筑物附近有足够场地对“地埋管”进行敷设（例如：办公楼前后场地、学校运动场，别墅花园等等）。例如在江南和上海的锡、苏、常等地区，政府限制水源热泵的使用，严禁开采地下水，地表水的使用也要去水利部门通过报批才行，所以通常情况下会采取地埋管的方式。
（二）特点
其优点是系统不受地下水量的影响，对地下水没有破坏或污染作用，系统运行具有高度的可靠性和稳定性。主要缺点是由于管壁传热温差的存在，机组冬季地源侧水温低于地下水式系统5～10℃，机组夏季地源侧水温高于地下水式系统10～15℃，机组运行条件相对较差，降低了运行效率；埋地换热器受土壤性质影响较大；连续运行时，热泵的冷凝温度或蒸发温度受土壤温度变化的影响而发生波动；土壤导热系数小而使埋地换热器的持续吸热速率小，导致埋地换热器的面积较大等。
三、地源热泵的工作原理
随着科学技术的不断进步，空调业也在快速发展，中央空调系统的使用也越来越多。地源热泵是中央空调系统最重要的组成部分，可以这么说，地源热泵的存在才体现出了中央空调系统的优势。现阶段，环保、节能、经济、安全可靠的中央空调系统被广泛使用，本文从建筑业方面对其进行详细的分析。地源热泵是利用地层水和土壤资源蓄热和蓄冷的特性，地下常温土壤和地下水相对稳定的特性，通过建筑物周围地下管道或地下水，根据热泵的原理，实现了低位热能向高位热能的转移，从而完成建筑物的热交换。地源热泵采用双管路水系统将建筑物中的所用地源热泵机连接起来，从而形成封闭环路的中央空调系统。该系统工作原理：在寒冷的冬季，地源热泵通过埋在地下的管道收集地层的热能（比如太阳能、常温土壤热能），并将收集到的热能通过环路带到中央空调系统管道中，最后将这些热能在压缩机和热交换器作用下产生的暖气释放到室内；在炎热的夏季，其工作原理正好与冬季相反——是将室内的热量吸收并通过系统转移到地源中释放，在吸收热量的同时也实现了制冷的效果，从而实现了建筑物使用空调制冷的目的。
四、地源热泵系统组成及型式
（一）系统组成
用户回路、制冷剂回路和地埋管换热器回路是地源热泵空调系统的主要组成部分，具体可以分为以下几点说明：
1.用户回路，即建筑物室内环路，其与地源热泵系统机组之间通过水来传递热量，从而促使热量或者“冷量”通过风机盘管或組合式空调机组等散发到房间内。
2.制冷剂环路，就是在热泵机组内部的一种制冷的循环，它与以空气作为来源的热泵相比，制冷剂环路仅仅将空气通过制冷剂换热器换成水，再将转换成的水通向制冷剂换热器内，而其他的结构大致相同。
3.地埋管换热器回路，即在地下形成的一种封闭回路，它是由高强度的塑料管道组成，其循环介质是水或某些防冻剂液体。在此过程有一台功率较小的循环泵来实现冬李从周边的土壤中吸热，夏李向周边土壤散热的循环。在地埋管换热器回路，其所采用的换热器设计合理与否.对于埋管式地源热泵系统运行的可靠性和经济性的高低起到了决定性的作用。因此，必须认真测定现场深层岩土的热物性，才能取得设计地埋管换热器的必要的精准数据，在地下埋设管道的成本较高是制约地源热泵系统应用的最主要障碍。
（二）地下水源热泵系统
地下水源热泵通常是指深井回灌水源热泵系统，利用地层的隔热作用使得深层地下水的水温相对稳定的原理，通过地质勘探并打造深井群，将地下水抽出，通过开式系统或者闭式系统提取或释放热量后将水源进行回灌，最终回灌入地下，这个过程只进行了热交换并没有消耗水资源，由于开式地下水源热泵系统是将地下水直接供应到热泵机组并经过换热后回灌入地下的，在这个过程中很难控制水质以及水的洁净度，极有可能对热泵机组造成腐蚀或阻塞，因此一般不建议使用，而闭式地下水源热泵系统则相对来说比较稳定，它是用板式换热器将建筑内循环水与地下水隔离开，通过潜水泵进行取水与回灌，这对热泵机组安全稳定运行极其有利，地下水源热泵系统存在初期造价较低，水井占地面积较小且系统简便易行的优点，但它对地下水源要求较高，再者就是水源如何能够在不被污染的前提下完全回灌这一问题有待进一步研究。
（三）地源热泵系统项目基准线确定
地源热泵系统项目基准线是指在对建筑没有使用地源热泵空调系统时想要达到的同样的室内温度而采取的方式。在进行基准线供能方式确定之前，应对项目所在地的常规供热项目进行调查研究，以确保所设基准供能方式的合理性。供暖的基本供能方式有以下几种：燃煤锅炉供热、燃油锅炉供热、燃气锅炉供热和分散式电采暖供热。
（四）蒸发冷凝两用换热器的研制
机侧切换直接式污水源热泵机组的换热器要求整合后即确保蒸发效果，又确保冷凝效果，主要从换热管表面的形状和气、液组织两个方面来解决。在换热管表面形状方面，传统的蒸发、冷凝管由于功能单一，无法顾及蒸发、冷凝两个需要。根据目前开发出的一种蒸发、冷凝两用管，该换热管管外利用翅根腔体强化蒸发性能，利用翅侧和翅顶部腔体强化冷凝性能，这样可充分兼顾蒸发冷凝两种效果。在气、液流组织方面，在蒸发时候，通过满液式蒸发器设计、特殊的内部气流通道等技术，确保蒸发时候液体冷媒从底部进入蒸发器后可和换热管充分换热、冷凝时候，通过冷媒气体均流板、防冲挡板等技术，确保从上部进入的冷媒气体均匀地掠过各冷凝管，确保冷凝时候换热面积利用充分。从而杜绝了蒸发时内部沸腾泡沫引起机组液压缩、冷凝时候气流分配不均匀的风险，保证了回油、换热的效果，保证了蒸发、冷凝均有较好的效果。
（五）太阳能集热器
太阳能集热器是该热水系统中太阳能的直接转化装置。根据传热介质的不同我们可以将太阳能集热器分为两大类：液体传热介质太阳能集热器和气体传热介质太阳能集热器。从目前市面上流通情况看，我国应用最为普遍的集热器类型为液体传热介质集热器，而液体传热介质集热器又可分为两大类：平板型太阳能集热器和真空管型太阳能集热器。
总而言之，尽管我国的地源热泵技术起步相对较晚，但作为适合可持续发展理念的新型高效环保的节能技术，它具有良好的发展前景。我们应该在国家的支持与引导下，开发适合我国国情的地源热泵机组，并发展同类技术形式，建立完善的工程质量监管机制，使这项新技术在我国建筑行业应用中能够健康快速的发展。
参考文献：
[1]王旭东.探析能源塔热泵系统及其综合性应用[J].中国新技术新产品，2014，11：114.
[2]侯玫兰.探讨地源热泵空调系统的设计及应用[J].低碳世界，2014，09：219-220.
[3]王立宁，李振宇，齐会斌，等.地源热泵水田温度调节系统的设计与初步应用[J].杂交水稻，2014，04：73-76.
[4]张日坚.浅析地源热泵系统[J].民营科技，2014，06：53.