能源工程设计f Ener~Er we 腑 nI
地 源 热 泵 系 统 的 改 进 与 优 化 运 行 控 制 方 法 研 究
Improvement and Optimal Operation Control M ethod of
Ground Source Heat Pump System
张 宁
(河北建研科技有限公司，石家庄 050000)
ZHANG Ning
(HebeiConstructionandResearchandTechnologyCo．Ltd。，Shijiazhuang 050000，China)
【摘 要】中央空调的地源热泵系统作为一种广泛应用的能源转化系统，越来越受到人们的重视。论文在介绍地源热泵工作原理的
基础上，以某项目为例，对地源热泵系进行改造和优化，通过对比分析表明改进和优化后的系统运行效果良好，具有极好的发展和
应用前景。
【Abstract]Theground sourceheatpump systemofcentralair-conditioningasawidelyused energyconversionsystem，peoplepaymoreand
more attention．Based on the introduction ofthe working principle ofground SOUI'CC heat pump，taking a projeet as an example，transformation
and optimization ofthe ground SOUrCe heat pump system is introduced,through the comparative analysis shows that the running effect ofthe
improvedandoptimizedsystemisgood，hasexcellentdevelopmentadvantagesandapplicationprospect．
【关键词】地源热泵系统；节能；改进与运行；优化；方法
【Keywords]groundsourceheatpumpsystem；energysaving；improvementandoperation；optimization；method
【中图分类号]TB657．2 【文献标志码】A 【文章编号】1007-9467(2018)04．0159-02
[DOI]10．136160．cnki．gcjsysj．2018．04．272
1 引 言
近年来，随着时代的发展，人们对居住环境的要求越来越
高，对能源的需求量也在不断增多。“节能减排”成为全球共同
的使命和责任。地源热泵系统的节能控制不是单纯地减少能
源的利用，而是提高能源的利用率 ，减少能源的浪费，根据需
求合理使用能源。因此，对地源热泵系统进行节能运行控制研
究具有十分重要的意义。
2 地 源 热 泵 工 作 的 原 理
地源热泵的工作原理简而言之就是热泵的一种形式，它
不仅具有各种热泵的共同特点 ，其控制系统也是借鉴热泵的
控制技术。地源热泵主要是利用浅层地热资源进行工作。因
此，在对地源热泵系统进行控制时，一定要根据它的这一特性
【作者简介】张宁(1983 )，女，河北石家庄人，工程师，从事建筑暖
通节能研究。
采取有针对性的方法进行改善。地源热泵系统兼具供热、制冷
两大功能【1】。其原理如图 1所示。
图 1 地源热泵系统原理图
该系统利用专业的技术手段将室内的热量、系统设备运行
过程中产生的热量进行全面转移，输送到大地中。—般情况下，
地源热泵系统主要是通过消耗较少的电力维持室内所需温度。
得至 能量的 4倍，因此，大大降低了对
电力的需求，进—步减少了运行成本，保障了用户的经济效益。
159
埋地盘管
l工程建设与设计 I Construction&Des ForProject
3 地 源 热 泵 系 统 能 耗 分 析 及 控 制 特 点
传统的地源热泵系统由于是静态设计 ，冗余量较大 ，能源
浪费严重。据统计，系统的 97％的时间是在 70％负荷以下波动
运行的，甚至部分系统空调负荷平均只有设备能力的 50％左
右 ，“大马拉小车”现象凸显，能源浪费严重。
3．1地源 热 泵系统 用 能数 学模 型
地源热泵系统的用能包括：热泵机组能耗、空气处理系统
能耗、冷冻水泵和冷却水泵能耗，其系统运行总能耗数学模型
描述如下：
肚 =盟
式中，P为系统运行总能耗 ；R为系统能耗模型约束条件 ；
为热泵机组能耗； 为空气处理系统能耗；P 为冷却水泵能
耗；P 为冷却水泵能耗 。
3．2 地源 热泵 系统 能耗 比重分析
通过对一些地源热泵系统案例的能耗进行分析 ，得到热
泵机组占空调系统总能耗的 50％～60％，以冷水泵和冷却水泵
为动力的输配系统约占25％一30％，大约 15％～20％的用电消
耗在各种风机上。因此，地源热泵系统的节能应围绕这些组成
部分展开 ，重点为冷水机组和水泵等的输配系统。
3．3 地源 热 泵系统 运行 控制 特 点
地源热泵系统由于结构复杂，涉及冷冻水 、制冷剂、冷却
水 3种冷媒的循环运行 ，以及空调末端装置、制冷机组蒸发
器、制冷机组冷凝器以及冷却装置 4个热交换过程 ，同时在实
际运行过程中还受到各种内部和外部因素的干扰，因此，地源
热泵系统及其节能控制都具有多干扰性、非线性、时变和滞后
性的特点131。
4 地 源 热 泵 系 统 的 改 进 与 运 行 控 制 方 法
地源热泵系统虽然因其幽 邑优越，逐渐被人们接受，但由于
采用了不同的管理和运行控制方法，有些节能效果显著，有些能
耗偏高甚至不 邑满足使用需求，可见地源热泵系统的运行控制
方法对其系统的运行和应用效果影响巨大，以某项
地源热泵系统的改进与优化运行控制方法研究（论文）.pdf
