在南方湿热气候区,建筑夏季制冷负荷远超冬季制热需求,传统地源热泵系统长期单向向土壤排热,极易导致地下温度持续升高,系统能效逐年衰减。为破解这一“热堆积”困局,“空调与地源热泵耦合改造”成为提升系统长期稳定性的关键路径。核心在于构建“夏取热、冬放热”的动态的能量循环机制,通过智能控制策略实现土壤热平衡,既保障舒适性,又延长系统寿命。
“空调与地源热泵耦合改造”并非是简单叠加设备,而是重构系统的运行逻辑。在南方典型场景中,改造方案普遍都采用冷却塔-地埋管混合系统,其控制策略可概括为三点:
系统在夏季制冷时,优先通过地埋管排热;当机组出水温度高于土壤平均进水温度(通常设定为18–22℃)时,自动的启动冷却塔辅助散热。这一逻辑基于热力学效率原则——当冷却塔出水温度低于地埋管进水温度时,优先使用冷却塔,可提升机组的COP 10%以上。控制参数通常以湿球温度联动为基准,避免在低负荷时段过度运行,实现节能最大化。
在具备稳定生活热水需求的项目中(如酒店、医院),采用“制冷+制热+热水”三联供的模式,可以有效消耗夏季多余排热。热泵在制冷同时回收废热制备热水,相当于将部分排热“转为有用功”,显著缓解土壤热堆积。深圳某医疗综合体项目实测显示,引入三联供后,夏季地下换热器平均温升降低3.2℃,系统年均COP提升15%。
新一代系统采用了预制模块化换热单元,结合物联网平台实时监测地下温度场变化。通过AI的算法预测未来72小时冷热负荷,动态的调整各换热支路流量分配,实现“热源-负荷”精准匹配。如杭州某智慧园区项目,通过该策略使季节性热失衡率控制在±5%以内,钻孔数量减少12%。
“空调与地源热泵耦合改造”是南方高冷负荷地区实现绿色低碳运行的成熟路径。凭借对控制策略的深度的系统性设计,尤其是将冷却塔的安全阀作用、三联供的能量消纳器作用以及智能的算法的调度中枢作用有机的合一起来,实现了土壤的长期的温度的稳定。对于有改造需求的业主,建议优先评估建筑热水需求与地质条件,选择混合式系统而非单一地源方案。未来,随着纳米涂层换热管与区域能源网络的普及,该技术将向更高效、更集约的方向演进,成为智慧建筑能源系统的核心组件。