地源热泵空调系统设计
②热泵性能的确定：
假定其他变量如空气体积流量，室内空气温度等保持不变，则地源热泵的性能取决于热泵的进水温度，必须确定室外空气和进水温度之间的关系。进水温度与多个因素有关，如一年的运行时间，土壤类型，地热换热器的类型、大小等。当季节变化时，如果系统不频繁运行，进水温度大约和地下土壤的温度相同。
③地热换热器的负荷计算：
地热换热器的设计需要知道在某一特定阶段内从地下吸取的热量或释放到地下的热量，通常应满足一年中最冷月和最热月的要求。在供冷季节，输入系统的所有能量都必须释放到地下，这些能量包括系统热负荷、系统耗功量和地热换热器循环泵的耗功量。循环泵耗功量可近似为泵的耗功量与热泵运行小时数的乘积。在供热季节，从地下吸收的热量等于设备的制热量减去输入的电功。输入的热量包括压缩机耗功量和地热换热器循环泵的耗功量。
④地热换热器的选型：
地热换热器的选型包括型式和结构的选取，对于给定的建筑场地条件应尽量使设计在满足运行需要的同时成本最低。地热换热器的选型主要涉及以下几个方面：
a）地热换热器的布置型式，包括埋管方式和联结方式。
埋管方式可分为水平式和垂直式，选择主要取决于场地大小、当地土壤类型以及挖掘成本，如果场地足够大且无坚硬岩石，则水平式较经济；如果场地面积有限时则采用垂直式布置，很多场合下这是唯一的选择，如果场地土中有坚硬的岩石，用钻岩石的钻头可以成功钻孔。联结方式有串联和并联两种，在串联系统中只有一个流体通道，而并联系统中流体在管路中可有两个以上的流道。采用串联或并联取决于成本的大小，串联系统较并联系统采用的管子管径要大，而大直径的管子成本要高。另外，由于管径较大，系统所需的防冻液也较多，管子重量也相应增大，导致安装的劳动力成本也较大。
b）塑料管的选择，包括材料、管径、长度、循环流体的压头损失。聚乙烯是地热换热器中最常用的管子材料。这种管材的柔韧性好，且可以通过加热熔合形成比管子自身强度更好的连接接头。
管径的选择需要遵循以下两条原则：其一，管径足够大，使得循环泵的能耗较小；其二，管径足够小，以使管内的流体处于紊流区，使流体和管内壁之间的换热效果好。同时在设计时还要考虑到安装成本的大小问题。
管子的长度取决于流体流量和允许的压头损失。一般情况下，流体流过热泵的水换热器的压头损失与流体流过地热换热器以及相关管道的压头损失大小大致相当。
c）循环泵的选择。
选择的循环泵应该能够满足驱动流体持续的流过热泵和地热换热泵，而且消耗功率较低。一般在设计中循环泵应能够达到每吨循环液所需的功率为100W的耗能水平。
（3）选择室内空气分布系统
地源热泵系统的室内分配系统选择相当灵活，可以采用多种方式。例如：风机盘管系统，地板采暖方式，全空气系统等。通常采用风机盘管系统时，空气分布系统的设计主要考虑以下三个方面：
①选择安装风管的最佳位置；
②根据室内的得热量/热损失计算来选择并确定空气分布器和回风格栅的位置；
③根据热泵的风量和静压力，布置风管的走向，确定风管的尺寸。
室内分配系统一般采用既能供热又能供冷，因此设计时必须二者兼顾。一个不能提供舒适性环境的系统运行时效率必然很低。地源热泵系统通常采用两种类型的送风系统：地板四周下送风系统和吊顶上送风系统。
对于只有一层的建筑来说，热泵系统的送风装置的理想安装位置就是沿房间外墙地板或四周的地板。这种送风方式是处理过的空气形成一股垂直向上分散的气流，这使系统无论在冬季还是夏季都能保证良好的气流分布和良好的舒适感。地板下送风系统通常采用吊顶回风或上回风方式回风。上回风系统中，顶棚周围的热空气由于虹吸作用被吸入回风管内，当系统开始运行时冷空气从地板下向上流动，并充满整个房间。由于在制冷运行期间，将最热的空气返回系统，故系统的效率较高。
由于经过地源热泵系统处理的空气比空气源热泵处理的空气温度高，但比从锅炉出来的空气温度要低，为了保证能有一个舒适的环境，设计的风管和空气分布器应能向室内送入足够的风量。
四、工程实例
山东建筑工程学院学术报告厅采用地源热泵系统。该工程位于建工学院新建图书馆的二层，总建筑面积500平方米，总座位480个。报告厅下面一楼为学生自习室，结合教研需要，采用地源热泵加地板采暖的方式采暖。
学术报告厅空调热负荷为79.4kW，空调冷负荷为110kW。学生自习室采暖热负荷为43.7kW。热泵机组选性：采用烟台荏原空调有限公司和潍坊宏力冷暖设备有限公司生产的水—水型热泵机组。
地热换热器部分：采用垂直地下埋管系统。垂直埋管埋于图书馆前的广场上，铺设完毕后以草坪覆盖。地下埋管采用并联结构，共25组，孔深60米。
五、结束语
作为一种高效的环保节能绿色产品，地源热泵在我国有着广阔的应用前景。它的应用将产生重大的经济效益和社会效益。（李轶,王海,李永安）
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