地热能供暖制冷技术及应用
摘要：在人类对于可再生能源需求量不断上升的过程中，能源问题已经成为主要问题，在双碳战略的影响下，开发利用地热能已经成为大势所趋，地热能具有供暖技术、制冷技术，能够有效提升人居环境的舒适性。本文首先分析地热制暖和地热制冷技术，其次探讨地热能的应用，以期对相关研究具有一定的参考价值。
1 地热能源
地热能已经成为地球的主要热能之一，具有清洁作用，是资源比较丰富、可以安全使用的可再生能源，因为地热能的特点是可以持续运用、高效循环运用，所以能够降低排放温室气体的数量，有助于改良自然生态环境。地热能源的储量比较丰富，据相关专家估算，我国在中深层的地热能总储量相当于51.6万亿吨的煤炭能源，因此地热能在清洁能源中占据至关重要的作用，可能会成为能源转型发展的主要资源。
地热资源主要聚集在浅层位置、中深层位置、超深层位置，浅层地热资源可以用于地源热泵技术，中深层地热资源可以进行水热型资源的开发利用，超深层地热资源可以开展干热岩开采技术。若是依照温度进行地热资源划分，可以将温度在25摄氏度到90摄氏度的地热资源划分为低温地热资源，将温度在90摄氏度到150摄氏度的地热资源划分为中温地热资源，将高于150摄氏度的地热资源划分为高温地热资源。
2 地热制冷、供热技术
在夏季建筑物室内设计中，地热资源已经运用在空调的制冷设计上，为了有效处理制冷设计，相关单位需要合理使用地源热泵，地源热泵技术一般会运用在地下土壤位置、地表水位置的热源，在夏季的时候将室内产生的能源吸收利用，且能够直接将其释放在地下水源和土壤中，因此地热能可以被称之为冷源。
通过使用地源热泵技术，可以充分运用地热能，不但能够切实满足建筑物在冬季的供暖需要和热水供应需要，而且能够对建筑物进行制冷处理，水源热泵在进行驱动的过程中需要从外界输入一部分能量，工作人员可以通过使用太阳能以及逆变器顺利完成地源热泵的供电处理，但是由于太阳能存在不稳定因素，因此在使用水源热泵的过程中需要运用电能进行辅助处理。
运用浅层地热能时，工作人员可以通过使用地源热泵达到制冷处理的目标，而深层地热能也可以用于制冷处理。通过地热储层的温度大小进行划分，可以将地热能划分为温水、温热水、温水三部分，其所产生的地热能源可以分别运用在采暖方面、制冷方面、温室养殖方面、农业灌溉方面，且大都运用在冬季时节，夏季一般不会进行地热能进行开发运用。
通过在传统地热开发系统中增设溴化锂冷水机组，在夏季的时候将中温地热水视为驱动热水，将溴化锂冷水机组和冷却塔运用在一起，可以形成制冷系统，配置冷却塔作为制冷系统使用。在冬季时候将中温地热水视为热源，将换热器以及热泵机组视为供热系统。结合冬季和夏季的负荷要求高效使用地热能源，可以降低煤炭、天然气等不可再生资源的使用频率。溴化锂冷水机组的制冷原理是通过在开采井内部使地热能流经地热管道再输送到换热器中，从而达到筛除热量的作用。
溴化锂冷水机组使用的吸收剂是溴化锂水溶液，运用的制冷剂可以在高温环境中处于沸点比较低的状态，在进行气化处理的过程中，会和吸收剂产生压力差，能够将空气中的水蒸气转化为溶液，并将其运送到发生器内部。由于冷剂蒸汽中含有一部分冷却水，可以吸收热能，利用地热能综合系统进行供暖处理和制冷处理时，并不需要在系统运行过程中花费额外的费用，系统结构复杂性比较低，一般会使用一机多用的形式达到供暖以及制冷目标[1]。
低能的地热能可以应用在冬季的热泵中，能够提高室内环境的温度，已经成为室内供暖的主要能源。因此地热能又可以称之为热源。对于浅层位置的地埋管换热器而言，在使用地热能时工作人员需要完善好负荷平衡控制工作以及动态模拟工作。对于深层位置的地埋管换热器来说，需要使用供暖季运行、非供暖季节中止运行的方式。如果将地热能视为主要的供热能源，将其和中央空调进行比对分析可以发现，其在能源损耗方面比较低，节能效果可以达到70%。系统在冬季可以通过梯级地热进行供热处理，因为热泵机组可以在夏季和冬季两个季节使用，节能环保效果比较好。
3地热能的应用
3.1在冬季严寒地区的应用
在冬季严寒地区，通过使用浅层地热能，可以在发电以及供热方面发挥出显著的优势，近5年以来，世界各国在地热能应用上的年增长率超出20%，浅层地热能可以被充分运用，而且可以重复、连续运用，因此地热能已经成为当前比较主要的清洁能源之一[2]。工作人员可以在距离地表位置200米左右的区域获得地热资源，可以用于室内供暖。
从技术应用角度分析，严寒地区通常会在浅层区域挖掘一些开采井或者埋置一些换热器获得很多地热能源，通过同时使用换热器以及热泵能够满足供暖需要。首先，热泵可以从温度比较低的热源之中获得比较多的热量，从而释放出高温、高热量，相关单位即可以直接使用地源热泵实施供暖，通过浅层地下水以及浅层土壤进行热交换处理，将其运用在建筑内部位置进行供暖供热，能够顺利完成热交换，因此地源热泵又可以被称作“绿色地温空调”。
与传统形式的供热技术相比较，热泵技术的制热速度比较快，而且可以进行分布应用，具有节电、节能的效力。通过综合使用热泵技术以及浅层地热能供暖系统，能够充分运用浅层的地热能源，冬季严寒地区通过合理使用浅层电热能源，可以降低在可再生能源的使用数量，能够避免燃烧煤炭能源进行供暖对于环境产生的污染。以北方地区为例，若是一个地区的供热面积达到7000平方米，每年相关单位需要开采用于供暖的地热能资源数量，相当于1.5亿吨的煤炭能源，地热能的节能效果比较好、热能转化率比较高，供暖效果比较好，而且对于环境的影响比较小。
3.2地热能在建筑工程节能降耗中的应用
通过分析当前地热资源在建筑工程中的节能、减排运用可知，地热能在建筑能源上应用的比例比较大，在建筑能耗中地热能的使用方面，主要包括冬季供暖处理、夏季制冷处理。若是地热能可以直接进行就地取材，工作人员即能够运用地下地热能实施建筑室内的制冷处理、供热处理，可以有效缓解我国在可再生能源运用的压力，在一定程度上解决我国在能源方面正在面临的压力。除此以外，地热能已经成为比较常使用的绿色、环保可再生资源，将其应用在建筑工程中，能够有效提升人居环境的舒适性，且不会对生态环境产生恶劣影响，对于处理能源危机具有至关重要的作用[3]。
热泵既可以用于制冷又能够进行供热，热泵的运行方式是通过向泵内输送一部分电能，可以将室内从高温环境转化为低温环境，也可以将低温环境直接转化为高温环境，实际上热泵是一种热量转化装置，通过消耗部分地热能发挥作用，可以将环境中蕴藏的能量挖掘出来，提升室内温度，而且热泵设备损耗能量通常低于供热量，说明热泵具有一定的节能效果。
结论：综上所述，在能源结构不断优化调整的背景下，我国已经地热能作为热泵技术的主要资源，相关单位通过不断优化调整地热能的应用情况们可以实现在冬季供暖、在夏季制冷的应用效果，有助于提升地热能供暖制冷技术的运用效果。
