257-地源热泵在高铁站房中的应用.pdfVIP

埋管 源热泵在高铁站房中的应用 中铁第四勘察设计院集团有限公司 周翔i 摘要：本文简单的介绍了地埋管地源热泵空调技术的工作原理及技术特点，结合实际的高铁 站房的工程案例，分析了地源热泵的技术特点和设计要点，通过实际运行数据得到了地源热 泵的节能效果，同时得到了地源热泵可以在高铁站房的冷热源 推广的结论。 关键词：地源热泵 高铁站房 空调系统 节能 1 引言 以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统 组成的供热空调系统，统称为地源热泵系统。地源热泵系统根据地热能交换系统形式的不同， 分为地埋管地源热泵系统(简称地埋管系统) 、地下水地源热泵系统(简称地下水系统)和地表 水地源热泵系统(简称地表水系统) 。 1912年瑞士的一个专家提出了地源热泵概念，由于节能概念的先进，因此在国外得到了 广泛的研究和应用。在我国，地源热泵应用起步较晚，在未来的几年中，我们将面临着巨大 的能源压力，地源作为一种 洁又环保的可再生资源，且得到了国家有关部门的明令推广使 用，因此地源热泵发展较快，在工程实践中也得到了应用和发展。 2 工作原理及技术特点 2.1 工作原理 整个地源热泵空调系统主要由室外地源换热系统、地源热泵主机系统和室内末端系统等 组成。 制冷时，地源热泵机组中的压缩机对冷媒做功，使其进行汽 液转化的循环。通过冷媒 /空气热交换器内冷媒的蒸发将室内空气循环所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同 时再通过冷媒/水热交换器内冷媒的冷凝，由水路循环将冷媒所携带的热量吸收，最终由水 路循环转移至地下的土壤中。室内热量通过室内空调末端系统、地源热泵机组和室外地埋换 热系统不断转移至地下土壤中，从而实现室内制冷。制热时，同样热泵机组内压缩机对冷媒 做功，只是通过四通阀将冷媒流动方向换向，使原来的冷却器变蒸发器，原来的蒸发器变成 冷凝器，从而实现制热。 地源热泵空调系统技术的原理是利用土壤温度相对稳定的特点，通过深埋土壤中的闭环 管线系统进行热交换，再采取驱动压缩机完成制冷制热循环。也就是说，与传统空调相比不 同点在于:该空调系统是把冷凝器 （蒸发器）直接埋人地下，使用冷媒等作为热载体，热交 换对象为大地，在地下完成循环流动，从而实现与大地进行热交换的目的。 图1 源热泵系统原理图 2.2 技术特点 地源热泵空调系统作为创新环保空调，存在着以下技术特点及优势:1）高效节能。地源 热泵的冷热源是采用的天然土壤源，是一种环保无污染的可再生能源，且具有较高的能效比； 此外，地源热泵空调系统又充分利用了土壤天然的能量储备能力,将夏季室内的热量排入土 壤中加 储存，在冬季时将土壤内储存的热量 用加入制热循环，并将室内的冷量储存到土 壤中，以供夏季制冷时使用。2 ）绿色环保。地源热泵是充分利用土壤能的空调系统，设备 的运作也只需电力，一般无需其他设备（或仅需简单增加辅助补充能源的设备），地源热泵 空调系统整体的电力消耗也低于传统空调系统，其环保的效果显著。而且，地源热泵空调系 统整体采用的是封闭式水系统,整个热交换过程均在土壤中完成，且与土壤之间只存在热量 交换，并不会排出废液废料，故不会污染土地，同时对空气也无任何污染。同时埋人土壤后， 土壤充当了天然的隔振隔音层，极大地减少了噪声污染。3 ）性能可靠。目前地源热泵大多 采用高密度的聚氯乙烯管材，使用寿命长，能够达到50年之久，整体系统运行稳定可靠，且 操作方便，系统维护费用低。此外，地源热泵系统大部分管道被埋人土壤中，土壤的环境来 说较稳定，不会被日晒雨淋，不易生锈老化，不易被氧化，从而避免了室外的恶劣气候,而 且机组紧凑、能节省建筑空间，减少建筑成本。4)安全实用。无易燃隐患，系统自动化程度 高，能实现温度、压力、流量、关键部位的多参数自动调节，实现远程自动控制，达到节省 占地、建筑美观、节能的效果，且室外换热器埋在地下不存在冬季除霜问题。5 ）可广泛使 用。不受地下水开采的限制，即通过输人少量的高品位能源 （如电能），即可实现低温位热 能，向高温位转移的环节 （通常地源热栗消耗1kWh 的能量，用户可 得到4.4kWh 上的热 量或冷量）。 3 地埋管地源热泵在高铁站房中的应用实例 3.1 工程概况 某新建高铁站房位于夏热冬冷地区，建筑面积为16000m2 ，地下1层，地上2层，建筑主 体最高点高度为20.50m 。该站房候车室、售票厅、