[摘 要]隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，我國(guó)利用地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行供暖的工程項(xiàng)目越來(lái)越多。地源熱泵系統(tǒng)的利用能夠有效解決新疆等地區(qū)冬季供暖的問題，并能夠降低能源的消耗。在使用中需要加強(qiáng)地源熱泵系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行管理，本文將對(duì)其節(jié)能運(yùn)行管理進(jìn)行探討和分析。 

關(guān)鍵詞 地緣熱泵系統(tǒng) 節(jié)能運(yùn)行 管理 研究 

　　1、地緣熱泵系統(tǒng)概述 

　　當(dāng)今社會(huì)，環(huán)境污染和能源危機(jī)已成為威脅人類生存的頭等大事，如何解決這一問題，已成為全人類的課題。在這種背景下，以環(huán)保和節(jié)能為主要特征的綠色建筑及相應(yīng)的空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，而開發(fā)淺層地?zé)崮艿臒岜每照{(diào)系統(tǒng)正是滿足這些要求的新興中央空調(diào)系統(tǒng)。淺層地?zé)崮苁琴x存在地球表層巖土體或地表水中的低溫地?zé)豳Y源，是一種新型的優(yōu)質(zhì)清潔能源，具有可再生、分布廣、儲(chǔ)量大、清潔環(huán)保、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、安全性強(qiáng)和可用性強(qiáng)等特點(diǎn)。它是地球淺表層數(shù)百米內(nèi)（<200米）的土壤巖石和地下水中或地表水中所蘊(yùn)藏的一種低溫?zé)崮埽�其能量主要�?lái)源于太陽(yáng)輻射和地球梯度增溫。與深層地?zé)嵯啾龋瑴\層地?zé)崮芊植紡V泛、儲(chǔ)量巨大、再生迅速、采集方便、開發(fā)利用價(jià)值更大。主要采用熱泵系統(tǒng)（包括地源熱泵、水源熱泵、地表水源熱泵等）進(jìn)行開發(fā)利用。 

　　2、地源熱泵系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行管理研究 

　　2.1 地源熱泵系統(tǒng)節(jié)能特性 

　　當(dāng)前地緣熱泵系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用，地緣熱泵系統(tǒng)主要有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：首先其運(yùn)行費(fèi)用較低，節(jié)能效率較高。夏季制冷較之常規(guī)系統(tǒng)要節(jié)約40%――50%的運(yùn)行費(fèi)用，而冬季供暖的節(jié)約可高達(dá)70%。常規(guī)的冷暖熱泵空調(diào)在冬季更是要頻繁除霜或加進(jìn)輔熱熱源，地源熱泵則不受室外溫度的影響，保證一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的出力，即使在最惡劣的情況下也工作自如，有利于營(yíng)造健康舒適的室內(nèi)空氣環(huán)境。其次其為綠色能源且使用周期較長(zhǎng)，地緣熱泵系統(tǒng)不需要鍋爐，無(wú)燃燒產(chǎn)物排放，節(jié)能、環(huán)保、無(wú)污染。地緣熱泵系統(tǒng)機(jī)組壽命均在20年以上，和常規(guī)空調(diào)相比，其壽命的增加非常明顯。避免了冷卻塔每年的清洗，取暖鍋爐或吸收式制冷鍋爐的除堿的保養(yǎng)。一般來(lái)說(shuō)，用戶由于選用地源熱泵所增加的初投資在系統(tǒng)運(yùn)行3年左右即可全部收回。由于不再受環(huán)境和空氣的影響，地源熱泵在極大的地理范圍內(nèi)和不同的季節(jié)里均能正常高效地工作，并保證足夠的出力。因此一套系統(tǒng)便可在夏季制冷，冬季供暖，一年四季提供生活熱水，從而完全取代了家中的空調(diào)機(jī)，熱水器和暖氣片。對(duì)開發(fā)商則免去了供暖管線，鍋爐，燃料間和運(yùn)行管理等問題。建筑群總體形象也免受破壞，因?yàn)榻ㄖ�物外部不再有煙囪，冷卻塔，室外也沒有空調(diào)掛機(jī)。地源熱泵是典型的中央模式，可以保證每一個(gè)空間上的舒適，使您在家中活動(dòng)自如，全無(wú)隔閡。但它卻仍保留了分戶計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)，并且沒有大型中央系統(tǒng)的維護(hù)問題。最后地緣熱泵系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)無(wú)人值守，自動(dòng)運(yùn)行。地源熱泵系統(tǒng)不帶有室外安裝的設(shè)備，不設(shè)冷卻塔，屋頂風(fēng)機(jī)，沒有室外設(shè)備安裝維護(hù)費(fèi)用；壓縮機(jī)工作穩(wěn)定，維護(hù)費(fèi)用大大低于傳統(tǒng)中央空調(diào)，地緣熱泵系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于格式建筑。 

　　2.2 地源熱泵系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行管理分析 

　　在地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)能管理中主要需要做好以下幾個(gè)方面：

（1）合理調(diào)節(jié)負(fù)載。當(dāng)前地源熱泵系統(tǒng)主機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)較為智能化，管理人員可以通過(guò)對(duì)輸入電壓和載荷進(jìn)行調(diào)節(jié)。地源熱泵系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)主要有兩種方式，首先需要根據(jù)實(shí)際載荷為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，其次需要根據(jù)回水的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。管理人員在系統(tǒng)末端進(jìn)行回水溫度的設(shè)定，當(dāng)回水溫度設(shè)定后即可依此長(zhǎng)期運(yùn)行。管理人員需要根據(jù)載荷進(jìn)行回水溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。這種管理方式能夠有效的調(diào)節(jié)室溫，從而減低能源的損耗。

（2）地源側(cè)流速控制。地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行中管理人員需要掌握地源側(cè)流速。在一般情況下管理人員需要控制地源側(cè)流速在合理的范圍。地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不根據(jù)流速進(jìn)行設(shè)計(jì)主要是因?yàn)椴糠重?fù)載運(yùn)行中地理循環(huán)泵亦開啟了，然而地源孔已經(jīng)全部投入運(yùn)行，從而使地源流速較低。當(dāng)?shù)卦磦?cè)水力不平穩(wěn)時(shí)會(huì)導(dǎo)致地源孔流速降低。地源熱泵系統(tǒng)中地源側(cè)流速會(huì)對(duì)熱效應(yīng)造成較大的影響。在相關(guān)的測(cè)試數(shù)據(jù)中地源熱泵系統(tǒng)中地源側(cè)流速對(duì)換熱效果具有較大影響，實(shí)踐數(shù)據(jù)表明，地源側(cè)流速降低37%，地源孔散熱量降低18%。因此，在地源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行中，應(yīng)盡可能地控制地源側(cè)流速。節(jié)能管理的具體措施是部分地埋泵停運(yùn)的同時(shí)將相應(yīng)地源孔埋管閥門關(guān)閉，并對(duì)系統(tǒng)水力的平衡性進(jìn)行調(diào)節(jié)。

（3）設(shè)備節(jié)能管理。地耦管土壤源熱泵系統(tǒng)是一個(gè)密閉的閉路循環(huán)系統(tǒng)，它保持了地下水水源熱泵利用大地作為冷熱源的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又不需要抽取地下水作為傳熱的介質(zhì)。地耦管土壤源熱泵系統(tǒng)從根本上解決了地下水水源熱泵的種種弊端，是一種真正可持續(xù)發(fā)展的建筑節(jié)能的新技術(shù)，而且還具有適用范圍廣、運(yùn)行費(fèi)用低、節(jié)能和環(huán)保效益顯著等優(yōu)點(diǎn)。土壤源熱泵系統(tǒng)中的土壤換熱器埋管方式可分為：水平式土壤換熱器，垂直U型式土壤換熱器，垂直套管式土壤換熱器，熱井式土壤換熱器，直接膨脹式土壤換熱器。水平地埋管普遍使用在單相運(yùn)行狀態(tài)的空調(diào)系統(tǒng)中，一般的設(shè)計(jì)埋管深度在2～4米之間，在只用于采暖時(shí)，土壤在整個(gè)冬天處于放熱狀態(tài)，溝的深度一定要深，管間距要大。垂直U型式土壤換熱器是鉆孔將U型管深埋在地下，因此與水平土壤換熱器的比較具有使用地面面積小、運(yùn)行穩(wěn)定、效率高等優(yōu)點(diǎn)。換熱器有內(nèi)套管和外套管的閉路循環(huán)系統(tǒng)，水從外套管的上部流入管內(nèi)，循環(huán)時(shí)，水沿外套管自上至下的流動(dòng)，從外套管的底部經(jīng)內(nèi)套管上流到頂部出套管。套管式土壤換熱器適合在地下巖石深度較淺，鉆深孔困難的地表層使用。通過(guò)豎埋單管試驗(yàn)，套管式換熱器較U型管效率高20～25%。豎埋套管式孔距在3～5m，孔徑在150～200mm，外套管直徑Ф63～Ф90～Ф120mm，內(nèi)套管直徑Ф25～Ф32mm。在設(shè)備的運(yùn)行中需要根據(jù)設(shè)備的特點(diǎn)和性能結(jié)合用戶對(duì)室溫的要求進(jìn)行科學(xué)的調(diào)節(jié)，保證設(shè)備運(yùn)行中的節(jié)能管理。對(duì)存在冬夏兩季從土壤中吸排熱不平衡的新疆地區(qū)，應(yīng)對(duì)地源熱泵系統(tǒng)輔以其它冷熱形式來(lái)平衡埋管換熱器需要多向土壤吸取的熱量。

（4）做好設(shè)備電壓的調(diào)節(jié)。地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行管理人員既要關(guān)注熱泵系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)又要關(guān)注供電電壓。設(shè)備運(yùn)行的耗電量與電壓成為正比，如果電壓偏高將會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的能耗增加，額定電壓為380V的用電設(shè)備在410V電壓中運(yùn)行時(shí)，整體的系統(tǒng)能耗會(huì)增加約8%。因此通過(guò)對(duì)地源熱泵系統(tǒng)電壓的科學(xué)調(diào)節(jié)將會(huì)有效的降低能耗，并能夠保證設(shè)備的使用周期。在地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)能管理中管理人員需要根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)和室內(nèi)外的溫度并保證舒適度的情況下進(jìn)行調(diào)節(jié)。盡可能的選擇最優(yōu)化的狀況使系統(tǒng)運(yùn)行，使地源熱泵系統(tǒng)的節(jié)能效果達(dá)到最佳。管理人員需要對(duì)地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理和控制，有效的降低地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行中的負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)既定的節(jié)能目標(biāo)。地源熱泵節(jié)能系統(tǒng)盡可能的采用智能化系統(tǒng)進(jìn)行管理操作，管理人員需要注重地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行效率、熱泵機(jī)組群控節(jié)能管理、冷熱水泵節(jié)能管理以及新風(fēng)機(jī)組的節(jié)能管理，充分降低地源熱泵系統(tǒng)的能源消耗。 

　　結(jié)語(yǔ) 

　　隨著經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展，我國(guó)的地源熱泵節(jié)能運(yùn)行控制措施和方法越來(lái)越多。通過(guò)有效的節(jié)能運(yùn)行管理將大大提高地源熱泵系統(tǒng)的工作效率，降低其對(duì)能源的消耗和浪費(fèi)，從而滿足可持續(xù)化社會(huì)發(fā)展的需要。 

　　參考文獻(xiàn) 

　　[1] 曾和義，刁乃仁，方肇洪.豎直埋管地?zé)釗Q熱器鉆孔內(nèi)的傳熱分析[J].太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，2010. 

　　[2] 周謨?nèi)?流體力學(xué)與泵與風(fēng)機(jī)[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009. 

　　[3] 莊迎春.論綠色建筑與地源熱泵系統(tǒng)[J].建筑學(xué)報(bào)，2011. 

　　[4] 單宇鈞.地源熱泵系統(tǒng)―高效節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)[J].城市建設(shè)與商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)，2009.