暖通工程中的地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用

龐海英

【摘要】地源熱泵技術(shù)與其他類(lèi)型的采暖供熱系統(tǒng)一樣，應(yīng)用于暖通工程中，能實(shí)現(xiàn)建筑的室內(nèi)采暖，且從采暖效果與使用性能上看，該項(xiàng)技術(shù)具有環(huán)保節(jié)能、冷暖熱聯(lián)供、操控方便等優(yōu)勢(shì)，對(duì)解決公共設(shè)施建設(shè)中的冷暖熱問(wèn)題具有重要作用，有不錯(cuò)的發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】暖通工程；地源熱泵技術(shù)；應(yīng)用

前言

隨著人們生活水平提高，社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，信息技術(shù)的進(jìn)步，能源問(wèn)題與環(huán)境均得到了人們的廣泛的關(guān)注。而在現(xiàn)代建筑中，能源又是一個(gè)繞不開(kāi)的環(huán)節(jié)，尤其是暖通工程，采用地源熱泵技術(shù)能更好的滿足建筑室內(nèi)采暖和節(jié)能要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑室內(nèi)環(huán)境的改善。

1、地源熱泵技術(shù)簡(jiǎn)述

1.1技術(shù)特點(diǎn)

1.1.1，環(huán)保長(zhǎng)效。該技術(shù)未利用其他相關(guān)資源，同時(shí)也無(wú)燃燒，不會(huì)因排放廢棄物污染環(huán)境。此外，該技術(shù)可全年循環(huán)利用，在冬季時(shí)，可從地下獲取熱能，在夏季時(shí)，又可向地下進(jìn)行能量的釋放，以此循環(huán)，使地下溫度始終保持在一個(gè)平衡的狀態(tài)下，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期且有效的應(yīng)用。

1.1.2，可再生能源利用。由于該技術(shù)所應(yīng)用的資源為地?zé)豳Y源，而這種地?zé)豳Y源其實(shí)就是指地能，簡(jiǎn)而言之，就是變相利用太陽(yáng)能。由于太陽(yáng)能為一種用之不竭且取之不盡的再生資源，對(duì)此，在此基礎(chǔ)上也可將地源熱泵技術(shù)看作為可再生能源利用技術(shù)。

1.1.3，節(jié)能減排。該技術(shù)主要利用地下淺層中的地?zé)豳Y源，因此不需消耗過(guò)多能源就可確保地源熱泵系統(tǒng)始終處于一種穩(wěn)定工作的狀態(tài)。在制冷過(guò)程中，這種地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)而言，其自身運(yùn)行的效率可提升至大約35%—55%左右，而在供暖的時(shí)候，相對(duì)于傳統(tǒng)燃油燃?xì)膺@種供熱系統(tǒng)或者熱力管網(wǎng)集中供熱系統(tǒng)而言，能源的消耗可減少大約23%—62%左右。該技術(shù)利用清潔能源來(lái)代替以往燃煤的供熱方式，在其系統(tǒng)內(nèi)沒(méi)有燃燒設(shè)備，不會(huì)出現(xiàn)一氧化碳等一系列有毒氣體，同時(shí)在建筑物內(nèi)將水作為其循環(huán)介質(zhì)，不會(huì)存在氟利昂泄露破壞大氣臭氧層問(wèn)題。

2地源熱泵技術(shù)的工作原理

2.1一般情況下，地源熱泵主要分為三種，即地埋管型地源熱泵、地下水源熱泵以及地表水源熱泵，其中地埋管這種地源熱泵系統(tǒng)是一種封閉式系統(tǒng)，借助于循環(huán)液在封閉地下埋管中的循環(huán)流動(dòng)，使系統(tǒng)和大地之間實(shí)現(xiàn)熱傳遞。在其結(jié)構(gòu)上，包含有埋地管換熱器，這一換熱器為地下埋管所組成。通常情況下，該換熱器設(shè)置形式為兩種，即豎直與水平，其中豎直埋管形式為鉆孔，即在地層鉆0.1m—0.15m直徑的孔，同時(shí)在該鉆孔中還應(yīng)該設(shè)置兩根或者四根的U形管，該管必須要填實(shí)，其填實(shí)材料通常為灌漿材料。

2.2其工作原理為：在冬季時(shí)，熱泵機(jī)組就會(huì)從巖土體或者淺層水體中進(jìn)行熱量的吸收，以此為建筑物供暖；而在夏季的時(shí)候，熱泵機(jī)組就會(huì)將建筑物內(nèi)所產(chǎn)生的熱量吸收掉，同時(shí)將其轉(zhuǎn)移并釋放至地源中去，從而達(dá)到制冷的目的。

3、換熱井及垂直換熱管施工工藝

如何提高地源部分的工作效率是該項(xiàng)新技術(shù)的關(guān)鍵，而地下?lián)Q熱器的施工是地源熱泵工程能否成功的關(guān)鍵所在，因此，必須遵循正確的施工工藝和方法，具體如下：

3.1放線定位

根據(jù)施工圖紙，對(duì)換熱孔位置進(jìn)行放線定位，每個(gè)孔位采用木樁進(jìn)行標(biāo)識(shí)，且保證孔位距抗拔樁距離不小于1.2m。

3.2挖泥漿池

按照一個(gè)泥漿池就近滿足周邊鉆機(jī)使用的原則組織泥漿坑。采用人工開(kāi)挖，深度為1.5m，長(zhǎng)度、寬度均為2m。挖好泥漿池后，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)制泥漿。

3.3鉆井

鉆孔是豎埋管換熱器施工中最重要的工序。如果工區(qū)的地層土質(zhì)比較好，可以采用裸孔鉆進(jìn)；如果施區(qū)的地層是砂層孔壁容易坍塌，則必須下套管?？讖降拇笮÷源笥赨型管與灌漿管的組件尺寸宜，根據(jù)需要，一般鉆頭的直徑為lOO～150mm，鉆進(jìn)度可達(dá)到150～200mm。鉆孔總長(zhǎng)度由建筑的供熱面大小、負(fù)荷的性質(zhì)以及地層及回填材料的導(dǎo)熱性能定。對(duì)于大中型工程應(yīng)通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算確定，地層的導(dǎo)性能最好通過(guò)實(shí)地測(cè)量。由于鉆孔深度較淺，一般采常規(guī)的正循環(huán)鉆進(jìn)方法。施工鉆機(jī)可以選用普通的工勘察鉆機(jī)或巖心鉆機(jī)。

3.4，豎井下管

可采用鉆機(jī)鉆桿下管（必要時(shí)采用專(zhuān)用下管機(jī)下管），下管應(yīng)堅(jiān)持慢下、慢放、慢松手的原則，當(dāng)u型管下到孔底后，應(yīng)把管頭分開(kāi)，并檢查編號(hào)是否脫落。

3.5沖洗、試壓、單管測(cè)試

下管后應(yīng)進(jìn)行沖洗抽檢，出水透明無(wú)明顯雜質(zhì)為合格；再次采用流量計(jì)進(jìn)行抽檢測(cè)試，流量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，并和原有記錄進(jìn)行對(duì)比；單管撿漏，試驗(yàn)壓力為0.4MPa，穩(wěn)壓10分鐘，檢查管道無(wú)滲漏，無(wú)變形，無(wú)壓力降為合格。

3.6豎井回填

回填土選擇膨潤(rùn)土、水泥、以及砂為基本材料，利用適當(dāng)?shù)幕旌媳壤?，達(dá)到較好的性能。注意膨潤(rùn)土、水泥、以及砂為基本材料，在飽和狀態(tài)下導(dǎo)熱系數(shù)最低，所以實(shí)際應(yīng)用中，推薦使用非飽和狀態(tài)。

3.7打壓試驗(yàn)

下入換熱管后，為檢驗(yàn)在下管過(guò)程中是否有管壁劃傷破損，進(jìn)行二次打壓，試驗(yàn)壓力0.8MPa，帶壓觀測(cè)30min以上，壓力下降不超過(guò)0.02MPa為合格。

3.8溝槽開(kāi)挖

管道溝槽底部的開(kāi)挖寬度，宜按下式計(jì)算：B=Dl+2（b1+b2+b3），式中：B——管道溝槽底部的開(kāi)挖寬度（mm），Dl——管道結(jié)構(gòu)的外緣寬度（mm），bl——管道一側(cè)的工作面寬度（mm），b2——管道一側(cè)的支撐厚度，可取l50～2O0mm，b3——現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土或鋼盤(pán)混凝土管渠一側(cè)模板的厚度（mm）。

3.9溝槽回填

3.9.1回填土?xí)r，應(yīng)符合以下規(guī)定：1）槽底至管頂以上50cm范圍內(nèi)，不得含有機(jī)物、凍土以及大于50mm的磚、石等硬塊；2）冬期回填時(shí)管項(xiàng)以上50cm范圍以外可均勻摻入凍土，其數(shù)量不得超過(guò)填土總體積的l5%，且凍塊尺寸不得超過(guò)10Omm。

3.9.2 溝槽回填時(shí)，應(yīng)符合以下規(guī)定：1）磚、石、木塊等雜物應(yīng)清除干凈；2）回填土或其他回填材料運(yùn)入槽內(nèi)時(shí)不得損傷管節(jié)及其接口，并應(yīng)符合下列規(guī)定：一是根據(jù)一層虛鋪厚度的用量將回填材料運(yùn)至槽內(nèi)且不得在影響壓實(shí)的范圍內(nèi)堆料；二是管道兩側(cè)和管頂以上50cm范圍內(nèi)的回填材料應(yīng)由溝槽兩側(cè)對(duì)稱(chēng)運(yùn)入槽內(nèi)，不得直接扔在管道上；回填其他部位時(shí)，應(yīng)均勻運(yùn)入槽內(nèi)，不得集中推入；三是需要拌和的回填材料，應(yīng)在運(yùn)入槽內(nèi)前拌和均勻，不得在槽內(nèi)拌和。

3.9.3 溝槽回填土或其他材料的壓實(shí)，應(yīng)符合下列規(guī)定：1）回填壓實(shí)應(yīng)逐層進(jìn)行，且不得損傷管道；2）管道兩側(cè)和管頂以上50cm范圍內(nèi)，應(yīng)采用輕夯壓實(shí)，管道兩側(cè)壓實(shí)面的高差不應(yīng)超過(guò)30cm；3）管道壓實(shí)時(shí)，管道兩側(cè)應(yīng)對(duì)稱(chēng)進(jìn)行，且不得使管道位移或損傷；4）同一溝槽中有雙排或多排管道的基礎(chǔ)底面位于同一高程時(shí)，管道之間的回填壓實(shí)應(yīng)與管道與槽壁之間的回填壓實(shí)對(duì)稱(chēng)進(jìn)行；5）同一溝槽中有雙排或多排管道但基礎(chǔ)底面的高程不同時(shí)，應(yīng)先回填基礎(chǔ)較低的溝槽；當(dāng)回填至較高基礎(chǔ)底面高程后，再按上款規(guī)定回填；6）分段回填壓實(shí)時(shí)，相鄰段的接茬應(yīng)呈階梯形，且不得漏夯；7）采用木夯、蛙式夯等壓實(shí)工具時(shí)，應(yīng)夯夯相連；采用壓路機(jī)時(shí)，碾壓的重疊寬度不得小于2Ocm。

4、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，地源熱泵已成為當(dāng)前我國(guó)綠色節(jié)能環(huán)保技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，具有節(jié)能、高效的特性，比其他采暖供熱系統(tǒng)更具優(yōu)越性，所以在當(dāng)前的建筑暖通工程施工中得到了廣泛應(yīng)用，值得在以后工作中大量推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏燕鑫，左風(fēng)云.淺論地源熱泵技術(shù)在暖通空調(diào)節(jié)能中的運(yùn)用[j].中華民居，2011（4）：133-136.

[2]范海濤.淺談地源熱泵技術(shù)及其在暖通工程中的應(yīng)用[j].中國(guó)房地產(chǎn)業(yè)，2011（4）：390.

[3]張俊巧，尚百師，陸曼.地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行管理節(jié)能潛力分析[J].中國(guó)住宅設(shè)施.2011（02）