導語：土壤熱泵機組管理論文一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：土壤熱泵機組與輻射板相結合，充分發揮室內、外系統的優勢，是別墅空調系統的一個優秀方案。本文介紹機組的工作原理，鑒于輻射板在應用方面有諸多獨特之處，土壤熱泵設置了兩套制冷系統，獨立性強，可以滿足不同季節的室內狀態的要求。介紹了機組的技術特點：提出了房間露點溫度控制機組的方法，設置除濕循環，保證供冷區域不出現凝露現象；機組引入新風系統，可根據季節的不同調節新風及排風量，將帶熱泵的新風換氣機和土壤熱泵主機融為一體；高效節能是機組的又一大特點等。樣機已運行多年，運行效果受到專家的一致好評。

關鍵詞：輻射板土壤熱泵露點控制

0前言

輻射板利用對流和輻射方式供冷供熱，室內溫度分布均勻，垂直溫差下降到3℃[1]，熱舒適性高；室內無運轉部件，寧靜宜人；設在樓板、墻體等建筑結構中的盤管可使結構承擔蓄能作用，室溫波動小。技術先進，是一種新型空調系統。

土壤熱泵是以大地為熱源對建筑進行空調的技術。它是一種節能、對環境友好的綠色空調設備，符合可持續發展的要求[2]。近幾年來，隨著房地產業的發展，別墅市場迅速拓展。在別墅區內，土壤熱泵的地下換熱管可布置在花園、草坪、車庫等的下面，而不影響地面空間的使用。因此，從戶式家用空調的角度上看，土壤熱泵與輻射板有機的結合，是別墅空調系統的一個優秀的方案。鑒于輻射板在應用方面有諸多獨特之處，本文著重介紹與之相配的土壤熱泵的工作原理及性能特點等。

1工作原理

1.1系統設計概況

輻射板離不開空氣系統，這是因為一方面要提供最少的室外空氣以保證室內空氣品質，另一方面，要對室內空氣進行空氣除濕，以防止輻射板結露[1]。

從系統功能上分，輻射板夏季只負擔室內的顯熱負荷，濕負荷則由回風處理；冬季輻射板提供整個室內的熱負荷。任何季節，輻射板均不負擔新風負荷。

機組如何滿足上述要求，目前有不同的方法，以夏季為例。方案一：制冷機提供7℃左右的冷凍水，一部分直接送入新風機，對經過除濕后的室外新風冷卻降溫，送入室內；另一部分，進入板式換熱器，交換出高溫冷凍水送入輻射板。方案二：制冷機提供7℃左右的冷凍水，一部分直接送入新風機，另一部分通過三通閥與回水混合后送入輻射板。本文介紹的土壤熱泵采用兩套制冷系統。同上述兩方案相比，有如下優點：

供冷時機組直接提供高溫冷凍水，無需二次換熱，提高整機效率。

新風、輻射板采用不同制冷系統，分工合作，獨立性強，可滿足不同季節的性能要求。

1.2機組的主要功能

機組工作原理圖見圖1。從圖示虛線部分，大致可將機組分為兩部分：主機，夏、冬季啟動，向輻射板提供冷、熱水；新風機，帶有獨立的熱泵系統，對新風或回風進行適當處理，以滿足不同季節的工作要求。室外側水泵兩系統共用。室內設溫濕度傳感器，用于檢測空調房間干球溫度及相對濕度。并通過編程計算出房間的露點溫度。新風閥和回風旁通閥隨著室內露點溫度的變化而做出相應的動作。

該土壤熱泵機組可四季運行，保持室內舒適、健康的空調環境。

圖1機組工作原理圖

1、新風閥2、回風旁通閥3、熱回收器4、排風機5、送風機6、翅片換熱器7、四通換向閥8、壓縮機9、氣液分離器10、室外側換熱器11、雙向過濾器12、雙向熱力膨脹閥13、膨脹水箱14、室內水泵15、室外水泵

1.3不同季節的工作狀態

土壤熱泵機組共設三種工作模式：制冷、制熱、通風。

夏季：主機負擔室內冷負荷，通過輻射板向房間供冷；新風機負擔新風負荷以及為避免地（頂）板結露的除濕負荷。因此制冷模式下，新風機的運行分為新風模式和除濕模式。

輻射板供冷時，如果室內側露點溫度高于設定要求，為防止地板或頂板結露，新風機工作于除濕模式。除濕時，新風機的制冷系統運轉，室外新風閥關閉，室內回風的旁通閥打開，排風機工作，送風機運轉，室內空氣不斷循環，經翅片換熱器（蒸發器）除濕降溫，向房間輸入低含濕量的空氣，逐漸降低室內的空氣露點溫度。

當室內露點溫度滿足運行要求時，新風機工作于新風模式。室外新風閥開啟，室內回風的旁通閥關閉，送、排風機開啟，新風機的制冷系統運轉。室外新風經熱回收器初次降溫后，由送風機經翅片換熱器（蒸發器）降溫后送風室內；室內部分空氣經熱回收器吸熱后，由排風機排至室外。進、排風量大致相當，維持室內適當的正壓。

在供水溫度不引起室內頂板結露的范圍內，主機壓縮機啟動，由室內水泵不斷將冷量輸送到輻射板。

冬季：主機負擔室內熱負荷，通過輻射板向房間供熱；新風機負擔新風負荷。

土壤熱泵制熱時，室內、外側水泵首先啟動，主機壓縮機啟動，四通換向閥換向，壓縮機排氣進入室內換熱器（冷凝器），將從土壤中吸收的熱量散出，由水泵送至房間內的輻射板，均勻地向室內供熱。

新風機啟動時室外新風閥打開，室內回風的旁通閥關閉，壓縮機啟動，四通換向閥導向，壓縮機排氣進入翅片換熱器（冷凝器），將從土壤中吸收的熱量散出。室外的低溫空氣經熱回收器換熱升溫，由送風機升壓，經翅片換熱器（冷凝器）加熱，送進室內；部分室內空氣經熱回收器散熱后，由排風機排至室外。另外可應用戶要求，在送風側設加濕器，濕度傳感器設回風處，當室內空氣干燥，相對濕度低于設定值時，加濕器自動啟動，制出蒸氣送入室內送風管路中。

春秋季：該季節氣溫適宜，機組以純通風的方式向室內提供清新的空氣，同時將部分室內空氣排出。機組的兩部分制冷系統及水泵均不起動。

2技術特點

2.1房間露點溫度控制方案

采用輻射板系統，夏季供冷時，以下三種情況房間內易結露：

機組初次啟動，室內空氣干球溫度高，相對濕度大，露點溫度明顯偏高。

機組運行過程中，某些意外情形出現，如大批客人突然來訪或開啟了產濕量大的設備。

舒適性空調夏季室內空氣設計干球溫度24-28℃，相對濕度40-60%，露點溫度9.5-19.5℃。輻射板供水溫度依負荷不同設定在14-20℃。夏季炎熱時，冷負荷增大，需降低輻射板的供水溫度。這二者之間，存在供水溫度過多低于露點溫度的情形。

機組的干球溫度、相對濕度傳感器設在房間內，自動計算室內露點溫度tdew，實時監控，實現互動。考慮除濕速度、制冷機的容量等方面，本設計采用室內回風循環除濕的方案。當tdew高于設定值時，除濕系統啟動，快速地降低室內的露點溫度；并根據室內露點溫度，自動調節，使輻射板內循環水溫度不低于室內的露點溫度，以保證供冷區域不出現凝露現象。

2.2新風換氣機的功能

無新風的空調系統，室內空氣污濁，身體的種種不適常會發生。如果主機不啟動，土壤熱泵機組相當于一臺新風換氣機。它有如下特點：

新、回風過濾功能。機組配有不同的過濾器可有效阻止灰塵或有害物進入室內。

熱回收功能。熱回收器采用歐洲先進技術，熱回收效率高。

變化的新風量。夏冬季節，新風的負荷大，采用滿足衛生要求的最小新風量；而在春秋季節，大風量送、排風，消除室內余熱。類似于中央空調的風量控制方式，節能、舒適。

適宜的送風溫度。新風機配帶熱泵系統，夏季向室內提供涼爽的新風；冬季新風變暖送入室內。

2.3高效、節能

2.3.1輻射板

輻射板同風機盤管相比，傳熱面積大，室內供回水平均溫度同室溫的溫差較小。

供冷時輻射板采用高溫冷凍水，同風機盤管所需的低溫冷凍水相比，機組的蒸發溫度升高，制冷量增大，壓縮機的COP可提高20%。

2.3.2土壤源

由于較深的地層中在未受干擾的情況下常年保持恒定的溫度，遠高于冬季的室外溫度，又低于夏季的室外溫度。土壤熱泵冬季將大地中的低位熱能提升對建筑供暖，同時蓄存冷量，以備夏用；夏季將建筑物內的熱量轉移到地下對建筑進行降溫，同時蓄存熱量，以備冬用。

與風冷熱泵相比，主要有兩點優勢：

土壤熱泵冬季無需除霜。除霜過程損失熱泵相當的能量。冬季土壤熱泵室外進出水溫度基本維持在零度以上，如果低于零度，可適當充注防凍劑。

土壤熱泵受環境溫度的影響小。風冷熱泵當冬季室外溫度較低時，機組的蒸發溫度較低，制熱系數就隨蒸發溫度下降而下降，而此建筑物對供熱的需求卻增大，造成室內空調溫度無法維持[3]。土壤熱泵當冬季室外溫度較低時，地下溫度并未達到最低，可有利地錯過負荷高峰期。

2.3.3輸送系統

機組內輸送部件（風機、水泵）的耗功約占整機功率的20%。但這些部件工作時間長，針對這種情況，首先選用節能產品；另外在自控方面采取相應措施，如室外水泵與壓縮機聯動等，有效地降低機組運行費用。

2.4建筑美觀、環境保護

系統沒有屋頂設備，也就沒有屋頂承重、修飾或擋光的問題，建筑整體美感也得到了很好的保持[4]。

供熱時省卻了鍋爐房系統，沒有燃燒過程，避免了排煙污染；供冷時省卻冷卻塔，避免冷卻塔噪音及熱污染，使環境更加潔凈優美。

2.5遠程控制

輻射板熱穩定性好，但啟動時，有一定的延遲性，室內溫度需2-3小時趨于穩定。機組配有遠程控制，用戶可使用電話拔號，異地操作，提前開啟機組，預冷、預熱房間。

2.6全年運行，減少投資

機組從功能上可分為兩部分：一臺熱泵主機，用于向室內供冷（熱）水；一臺新風換氣機，并設熱泵系統，既可用于除濕，也可用于通風換氣。一年四季，機組可以在不同的模式下運行，為客戶營造清新、舒適的室內環境。二者有機的結合，節省用戶的二次投資，又減少寶貴的安裝空間。

3結束語

本文介紹了應用于輻射板系統的土壤熱泵機組工作原理、性能特點等。該機組屬于土壤熱泵的分支，專門用于輻射板系統。

它作為室外系統——綠色環保節能的土壤源與室內系統——舒適節能的輻射板的有機連接，充分發揮室內、外系統的優勢，追求錦上添花的效果；并且針對輻射板供冷的獨特性，機組設置除濕循環，開發了除濕控制程序，以滿足輻射板正常工作的要求。機組引進新風系統，提升了室內空氣品質。

應用于輻射板系統的土壤熱泵機組已在北京王府家園別墅內成功運行多年，機組的季節性能系數高，僅制熱一項，與燃油爐相比，至少可節省一半的費用；夏季室外干球溫度37℃，室內依然保持24℃，舒適宜人；客廳鋪設大理石地面，無凝露現象。地下換熱管運行穩定。不少專家前去參觀、指導，其運行效果受到一致好評。

參考文獻

1趙育根，李強民.建筑熱能通風空調，1999，1（18）：30~32

2魏唐棣，胡鳴明，丁勇等.暖通空調，2000，1（30）：12~14

3蔣能照，主編.空調用熱泵技術及應用，北京：機械工業出版社，1997

4徐偉，等譯.地源熱泵工程技術指南，中國建筑工業出版社，2001