浅谈地源热泵空调系统的应用【内容提要】秦皇岛数谷大厦是以办公为主的综合办公楼介绍了该工程的冷、热媒负荷, 空调形式等着重探讨了地源热泵系统的组成、特点，工作原理、发展趋势关键词】办公楼、地源热泵、压缩机、冷凝器、膨胀器、调节阀、分类、应用等1工程概况数谷大厦建于秦皇岛市经济开发区内，占地面积为96. 79亩，总建筑面积为46496m2o 本建筑的地下一层为设备用房及非机动车库，一层除大堂外为办事大厅，银行，商务，休息, 二层至十四是以办公用房为主，夹层以上是以物业办公用房为主，十五层是以多功能厅，会 议，休息为主屋顶为设备用房数谷大厦的空调系统采用地源热泵方式地源热泵是一种利用地下浅层地热资源（也称 地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统地源热泉 通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能1何高温位转移地能分别在冬季作 为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在冬季，把地能中的热量“取”出来，提高温度后, 供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地下去随着当今传统能源的廿趋枯竭及环境污染的加剧，在“节能减排”的国策指导下，地源 热泉系统因其显著的节能、环保、高效益用等特点而愈加受到人们的重视。
自上世纪90年 代国内展开地源热泵技术研究以-来，已经过了约二十年的发展历程吸收了国外的应用研究 成果，地源热泵技术在国内已取得了一•定的研发进展2空调设计参数及负荷本工程的夏季冷负荷为4465kW,冬季热负荷为3600kW,依据场地形式及地质条件，采 用地源热泵系统，冷水供/ IE水温度7C/12C经DOE-2模拟分析，设计建筑能耗为 3584206kWh,参考建筑能耗为 5066711 kWh, 可节省 1482505kWh本工程的地源热泵系统地埋管形式为垂直双U,埋管深度为120米，间距5米，孔径 150亳米，经热工测量实验后确定井数量为530曰管道采用同程方式连接，室外分5个检 杏井，经汇集至机房地埋集分水器地埋管采用专用土壤源热泉专用PE管，管径De32o室 外地埋水平管深为2.0米，供I可水管均采用岩棉管壳保温，保温厚度为30mm木工程采用集中热泵空调，热泵机房采用3台LWP99-420X地源热泵机组其性能参数如下: 夏季制冷量为1440kW,耗电量245kW,蒸发器7—12C,冷凝器25—30笆冬季制热量为1595kW,耗电量346 kW,蒸发器10—5C,冷凝器45 — 50C 地源热泉空调系统主要设备见表L表1地源热泵空调系统主要设备编号名称格及参数数量单位安放位置A-1地源热泵机组螺杆式地源热泉机组Q=1440kW Q=1595KW 制冷剂 HFC-134a 件 10710kg 设 减震基础外型参考尺寸mm:4260X 2450X 22553台热泉机房内冷冻水参数：乒7〜12C U250m3/h A /A60kPa蒸发器接管：DN200冷却水参数：乒30〜35C 6^298m3 /h △养65kPa冷凝器接管：DN200用电量参数:制冷：A^245kW/3X380V, 50HZ 制热：^346kW/3X380V, 50HZA-2冷冻水泵空调循环泵SLW200-315G设计参数： 仁2621护为 作380kPa 参考电量：A=45kW/3 X380V, 50HZ P=l. 6MPa设减震基础 控制尺 寸 mm:2000X 10004台热泵机房内三用一备 并提供并联运行选型曲线系统内介质为水A-3冷却水泵空调循环泉SLW200-400G设计参数：6^310m3 /h ^320kPa 参考电量：AM5kW/3 X 380V, 50HZ P二1.6MPa 设减震基础控制 尺寸 mm: 2000X10004热泵机房内三用一备 并提供并联运行选型曲线系统内介质为水A-4冷冻水分水器Z=3100mm Z77OO P=\. 6Mpa1台热泵机房内A-5冷冻水集水器Z=3100mm Z77OO P^\. 6Mpa1台热泵机房内A-6冷却水分水器Z=3350mm 网00 户0. 6Mpa1台热泵机房内A-7冷却水集水器Z=3350mm 网00 DO. 6MPa1台热泵机房内A-8全程水处理器SLWQ-350A处理水量U750m3/h功能：杀 菌，灭藻，防垢，防腐，超净过滤。
AM50W/1 X X220V, 50HZ /^l. 6MPa1热泵机房内A-9全程水处理器SLWQ-400A 处理水量6^900m3 /h功能：杀 菌，灭藻，防垢，防腐，超净过滤AM50W/1 X 220V, 50HZ P=L 6MPa1台热泵机房内A-10冷却水变频 定压补水装置变频补水机组配置2台立式多级高心泵参数◎ 1 Om3 /h 庐350Kpa K3kW/3 X 380V, 50HZ 丹1. 6MPa1套热泵机房内A-11冷冻水变频变频补水机组配置2台立式多级离心家参数1套热泉机房内 定压补水装置6^ 10m3 /h 任900kPa A^5. 5kW/3X 380V, 50HZ 户］.6MPa 缓冲罐 1 个 1000mm X 2000inm 调节水容积 500LA-12软化水箱不锈钢组合式水箱 旧301护4mX3mX2. 5m1台热泉机房内A-13全自动 软化水装置SLWRS-8处理水量7〜9. 2m3 /h1套A-14空气处理机LCAC-3 3000 m3/h /M90Pa 啊.55AW/3X380V, 50IIZ1消防控制室A-15空气处理机LCAC-6 6000m7h P200PaAM.5kW/3X380V, 50HZ1台配电控制室A-16新风机组XF-01 15000m7h /MOOPaAX. OkW/3 X 380V, 50HZ1台地下室走道A-17新风机组XF-02 20000m7h /MOOPaA=5. 5kW/3X380V, 50HZ1台热泵机房内A-18热回收式新风机组PAU-3 2500 m3 /h 啊.5+0. 4kW/3 X 380V, 50HZ1楼层走廊A-19热回收式新风机组PAU-1 3000 m3 /h 伞］.1+0. 4kW/3X380V, 50IIZ33台楼层走廊A-20风机盘管FP-006 4t930kg/h F30Pa 任97W/220V, 50IIZ721台办公房内A-21风机盘管FP-007
地源热泵内部热转换如图1所示压缩机图1地源热泉内部热转换3. 1、压缩机压缩机是用于压缩气体借以提高气体压力的机械根据其工作原理和构造，压缩机可分 为容积型和速度型两大类容积型压缩机包含有活塞式和回转式;速度型压缩机有离心式和 轴流式两种3.2、 冷凝器冷凝器的作用是将高压、过热的制冷剂蒸气凝结为液体，同时将热景传导给周围的冷却 介质在地源热泵供暖的场合，与冷凝器连接的是地上传热系统，即室内采暖循环，冷凝器从 制冷剂中吸取热量，加温循环的采暖水，完成地源热泵整个热传导过程在制冷场含，冷凝 器连接着地下循环系统，从制冷剂中吸取的热量传导给地下循环水，将热量带至地下，完成 地源热泉的整个热传导过程根据冷却介质和冷却方式的不同,冷凝器E分为二类:水冷式冷凝器、空气式冷凝器和蒸 发式冷凝器地源热泵全都采用水冷式冷凝器，其特点是传热效率高，结构紧凑水冷式冷凝 器有立式壳管式、卧式壳管式和套管式，工作原理和效率相差不大，可根据需要选取3.3、 膨胀器膨胀器的作用是使制冷剂汽化，从循环水系统中吸取热量，同时使循环介质的温度降低 其工作原理是:在供暖场合，由地下循环系统抽到膨胀器中的循环水经过膨胀器而释放能景, 使得制冷剂由液态蒸发（沸腾）成为气态,同时循环水温度降低，重新注入地下。
在此过程中, 热量从地下循环系统传递到地源热泵制冷循环的制冷剂中，完成了热传导的第一步在制冷 场合，地上循环系统的传热液体进入膨胀器,将建筑物内的热量传导至制冷剂中，也完成了热 传导的第一步根据被冷却介质种类的不同，膨胀器可分为冷却液体的膨胀器和冷却空气的 膨胀器地源热泵采用的都是前者常用于地源热泵的有壳管卧式膨胀器、干式膨胀器和沉 浸式膨胀器，其中沉浸式膨胀器又有立管式、双螺旋管式和盘管式三种3.4、调节阀调节阀是制冷装置的制冷剂节流机构，是实现制冷循环不可缺少的部件调节阀的主要 功能有:对高压液态制冷剂节流降压，保证冷凝器和膨胀器之间的压力差，使进入膨胀器的制 冷剂在要求的低压下蒸发、吸热，从而达到热传导的bl的;调整进入膨胀器中的制冷剂流量, 以适应膨胀器的热负荷变化，保证制冷装置正常运行调节阀的种类比较多，有手动调节阀、 浮球调节阀、热力膨胀阀和热电膨胀】阀等目前浮球调节阀和热力膨胀阀应用较多,手动调 节阀已被淘汰;而热电调节阀与变频压缩机组成的制冷系统是比较先进的技术，能够得到最 佳的匹配4地源热泵特点4. k属可再生能源利用技术地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源（通常小于400米深）作为冷热源，进行能 量转换的供暖空调系统。
地表浅层地热资源可以称之为地能，是指地表土壤、地下水或河流、 湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收 集了 47%的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多它不受地域、资源等限制，其 正是量大面广、无处不在这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地能也成为清 洁的可•再生能源一种形式4.2、 属经济有效的节能技术地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环 境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源，这种温度特性使得地源热泉比传统空调系统 运行效率要高40%,因此要节能和节省运行费用40%左右另外，地能温度较恒定的特性， 使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性设计安装良好的地源热 泵，平均来说可以节约用户30〜40%的供热制冷空调的运行费用4.3、 环境效益显著系统运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物,不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量4.4、一机多用，应用范围广地源热泵系统可•供冷、暖空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的 锅炉加空调的两套装置或系统；可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，更适合于别墅 住宅的采暖、空调。
此外，机组使用寿命长，均在15年以上；机组紧凑、节省空间；维护 费用。