浅析深浅层地热能结合空调系统的应用

刘鹏

[摘要]地热能和其他能源相比具有很大的优势。首先，这种资源属于可再生资源，同时其具有较高的利用率，因此，这些能源可以直接为建筑内部进行供暖，还能够通过一定的技术处理实现对热水资源的梯级利用，体现出很高的生态效益和经济效益。本文以某度假村工程为例，对该建筑中空调系统的设计方案进行了介绍。

[关键词]深浅层；地热能；空调系统；应用

地热能是我国重要的清洁型能源，将其应用在建筑空调系统中，可以提高建筑空调系统施工的环保性，也可以缓解我国资源紧缺的现状，其对环境的污染也比较轻。通常情况下，地热能分为两种：一种是深层地热能；另外一种是浅层的地热能。

1工程概况

最近几年，我国开发出了很多的新能源，如太阳能、风能、水能、核能、地热能等。地热能在建筑当中的使用越来越多，这种新型能源的应用能够很好的改善我国当前能源紧张的情况，同时还能够为保护环境贡献力量。某温泉度假村处在一个地热能非常丰富的地区，能够为人们休闲度假提供非常好的服务，因此深受广大游客的喜爱。本文将结合这一度假村的运行情况对深浅层地热能结合空调系统的应用进行简要的讨论和阐述。

2系统设计

本文当中所提到的工程项目建设地点蕴藏着非常丰富的地热能源，同时，地下水的资源总量也非常的丰富，在该度假村能够实现用地下热水资源进行温泉洗浴、地热水供暖等功能。在工程中，地热抽水井设计出水量为180平㎡/h，出水温度为53℃，冷水井设计单井出水量为1×102 ㎡/h。下面笔者对深浅层地热能结合空调系统的设计进行简单的介绍。

2.1冬季系统运行方案

冬季维持生活的用水和温泉运行当中需要使用的饮用水是采取特殊的方式制取的，能够提供非常多的总热量。为建筑提供热量的工作主要是由水源热泵机完成的。在冬季，人们对空调的需求也比较大，在设计空调系统时，可以结合深浅层地热能，利用地热水，不但可以提供生活用水，也可以提供温泉循环用水。在本工程的案例中，对热源的摄取采用的是地热二级井三级板式换热器进行二次侧取，三台水源热泵机放出的总热量以供在420千瓦左右，同时还要将10眼冷水井调试好，在需要时起到备用的作用。

2.2夏季系统运行方案

建筑冷负荷的提供一般要由4台水源热泵机组来完成，整个系统的冷源要由10眼冷水井来提供，由于夏季的热需求量相对较小。在夏季，提供生活用水与温泉循环水只要一台热泵机组装置就可以完成，通过热回收效用可以为用户提供其所需要的热水，如果在温泉度假村中，对热水的需求量有所增加，则可能利用地热井一级换热器提供。

2.3春秋季系统运行方案

春秋季节的空调在完成制冷工作时主要依靠10眼冷水井来完成，但是在整个过程当中，还要有板式供热器在供水的后期予以高度配合，从而在季节交替的时期能够满足其对冷气的需要。而对于春秋季节的热水供应来说通常都是由地热井的一级板式换热器来完成热量的供给。经过测试，该系统回水的温度为16～19℃，可以满足季节交替时，人们对水温的要求。

春秋季节，当天气逐渐变凉后，利用深浅层地热能，可以节省空调运行的成本，还可以节省能源，不但具有经济节省的作用，还具有较高的环保意义。所以，深浅层地热能结合空调系统的设计，可以充分提高对工程所处环境能源的利用率，还可以做到在空调系统设计中，用地热能这种可再生资源代替不可再生资源的耗用。

3浅层地质体地温场均衡

3.1夏季制冷

到了夏季，由于室内温度比较高，人们对空调系统制冷效果也有着较高的要求。空调系统的制冷负荷一般是由冷水井承担的，而生活用水以及温泉循环水则是由热水回收提供的。由于夏季制冷的天数比较长，而且空调系统一般是24h运转的，所以，在设置全负荷系数时，可取值0.5，空调能效比定为5.0，要对整个热泵机组的供热能力进行仔细的实验和监测，通常在性能比较好的前提下使用一台水源热泵机组来为生活和温泉提供热水，所以空调系统向土层当中排放的热量大约减少了50%，所以在夏季的利用效率也更高。

3.2冬季制热

冬季制热，热源主要来自地热井，冷水井作为备用。冬季采暖天数120d，空调24h运行，冷水井承担热负荷系数为0.1，全负荷使用系数取0.7，空调性能系数（COP）取4.0，则冬季空调系统从浅层岩土体提取的热量为0.21x10kJ。

3.3过渡季制冷

过渡季建筑冷负荷全部由冷水井承担，过渡季制冷天数60d，空调每天运行8h，此季节建筑总冷负荷为总冷负荷的40%，全负荷使用系数取0.3，则过渡季空调系统向浅层岩土体的排热量为0.08×10kJ。

3.4全年总体换热量

经过1个采暖季、1个制冷季和过渡季，水源热泵系统向土壤的排热量为：

（1.09+0.08-0.2）x10=0.96x10kJ

4设备选型

根据一年四季系统运行方式，本系统选择4台水源热泵机组，其中1台机组带有热回收功能，板式换热器设有一级、二级、三级和冷水井板式换热器，设备选型见表1和表2。

5结语

综上所述，选用深浅层地热能结合空调系统的应用来保证其正常运行，也能够达到提高热能使用效率的效果，在很多建筑当中采用这种方式进行热量的供应能够很好的保证节约能源的目的，同时还能够非常好的起到保护环境的作用。