暖通工程中的地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用

萬紅玉

（太原安裝工程集團有限公司 山西太原 030012）

暖通工程中的地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用

萬紅玉

（太原安裝工程集團有限公司 山西太原 030012）

針對地源熱泵技術(shù)，在闡述技術(shù)特點、原理的基礎(chǔ)上，從鉆孔、管道組裝及下管等方面對地源熱泵技術(shù)在暖通工程當(dāng)中的應(yīng)用進行研究，明確技術(shù)應(yīng)用要點，最后得出地源熱泵技術(shù)節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢明顯，具有推廣使用價值的結(jié)論，旨在為地源熱泵技術(shù)的持續(xù)發(fā)展提供可靠的依據(jù)。

地源熱泵技術(shù)；暖通工程；應(yīng)用

近幾年，我國建筑事業(yè)得到飛速發(fā)展，人們對于建筑的關(guān)注度與日俱增，建筑能耗是人們關(guān)注的焦點之一。對于建筑而言，暖通工程是主要的能耗對象，也是實行節(jié)能減排策略的重點目標。伴隨技術(shù)創(chuàng)新的不斷深入，一種全新的節(jié)能環(huán)保技術(shù)應(yīng)運而生，即為地源熱泵技術(shù)，通過對該技術(shù)的合理應(yīng)用，不僅可以滿足建筑使用日常需求，還能有效減少能源消耗，具有極高的環(huán)保性，值得大范圍推廣使用。現(xiàn)圍繞地源熱泵技術(shù)，對其在暖通工程中的具體應(yīng)用進行深入剖析，具體內(nèi)容如下。

1、地源熱泵技術(shù)

1.1 特點

（1）環(huán)保長效

地源熱泵技術(shù)主要使用電能，不依靠其他資源，不存在燃燒過程，所以不會對自然環(huán)境造成污染[1]。另外，地源熱泵技術(shù)還能全年連續(xù)使用，在寒冷季節(jié)，利用該技術(shù)可獲得大量熱能，而在炎熱季節(jié)，可在地下實施能量釋放，確保地下溫度全年保持在恒定狀態(tài)，從而實現(xiàn)了長效利用，這是傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)所無法實現(xiàn)的。

（2）充分利用可再生能源

地?zé)豳Y源本身就屬于可再生能源范疇，其產(chǎn)生依賴于太陽能，所以對地?zé)豳Y源的利用實質(zhì)上就是利用太陽能。太陽能是取之不盡用之不竭的，在環(huán)保、節(jié)能等方面均有著十分顯著的優(yōu)勢。

（3）維護成本低

在相同的外界條件下，利用地源熱泵技術(shù)的建筑物可節(jié)省一定系統(tǒng)維護成本。通過實踐可知，地源熱泵耐久性很強，內(nèi)部的機械運動部件極少，主要部件都集中在室內(nèi)或地下，不與室外環(huán)境直接接觸，其中地下的部分可使用五十年，地上的部分可使用三十年。因此，地源熱泵是一種無需維護的新型空調(diào)系統(tǒng)，節(jié)省了用于維護方面的成本。另外，機組平均壽命可達十五年，且結(jié)構(gòu)緊湊、自動化水平高、支持無人值守。然而，同其他事物類似，地源熱泵也存在諸多問題，最為明顯的有：受地下水資源的影響和限制，使得不同地區(qū)的地下水利用形式存在很大差異，但從本質(zhì)上講，地源熱泵無需對地下水進行大規(guī)模開采，所利用的水資源可進行回灌，因此它不會污染水質(zhì)。

（4）節(jié)能減排

地源熱泵技術(shù)主要運用表層地?zé)豳Y源，所以它無需消耗額外資源就能保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)。在進行制冷時，基于地源熱泵技術(shù)的空調(diào)系統(tǒng)可提升 35%左右的運行效率，而在進行供暖時，其可節(jié)省近30%的能源[2]。地源熱泵技術(shù)徹底改變了傳統(tǒng)的供熱方式，不斷在煤炭燃燒過程，所以也不會產(chǎn)生一氧化碳等有毒有害氣體。此外，如果在建筑水循環(huán)中利用該技術(shù)，還能避免由于氟利昂泄露等問題造成的實際破壞。然而，地源熱泵技術(shù)也存在一定缺陷和問題，比如該技術(shù)對于地質(zhì)等外界條件有著極強的依賴性，而且在前期改造上需要投入大量的資金等，這也成為限制該技術(shù)快速發(fā)展的主要原因。

1.2 原理

通常情況下可將地源熱泵分成三大種類，即為地埋管、地下水源熱泵與地表水源熱泵。其中，地埋管屬于全封閉系統(tǒng)，依靠介質(zhì)循環(huán)實現(xiàn)傳熱，也是連接系統(tǒng)與大地的主要途徑。從結(jié)構(gòu)角度講，主要包括換熱器，由多條埋管構(gòu)成。一般而言，換熱器布置方式有水平和豎直兩種，豎直布置是指在地層上進行鉆孔，埋設(shè)相應(yīng)的U形管，然后進行填實處理，經(jīng)常將灌漿材料作為主要填實材料。

系統(tǒng)原理為：在寒冷的冬季，系統(tǒng)從地下水體中吸收一部分熱量，通過熱量傳遞向建筑供暖；在炎熱的夏季，系統(tǒng)不斷吸收地表（建筑）熱量，通過熱量傳遞，將多余的熱量傳遞并釋放至地下，以此起到降溫與儲能的作用，為后續(xù)冬季供暖提供基礎(chǔ)條件[3]。

2、地源熱泵技術(shù)在暖通工程中的實際應(yīng)用

通過對地源熱泵技術(shù)的合理應(yīng)用，不僅可以有效提升能源利用率，還能實現(xiàn)系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運行，符合可持續(xù)發(fā)展要求，具有很好的應(yīng)用前景，該技術(shù)在當(dāng)前暖通工程中的具體應(yīng)用過程如下所示。

2.1 鉆孔

（1）鉆孔施工開始前，應(yīng)先對場地實施全面勘察，并做好各個專業(yè)的協(xié)調(diào)工作，落實技術(shù)交底。根據(jù)圖紙標明的鉆孔數(shù)量、位置、間距與尺寸，對施工準備情況進行核查，檢查設(shè)備機具的實際情況。確認無誤以后，根據(jù)圖紙要求進行定位，同時完成放線；

（2）鉆孔時，務(wù)必確保鉆桿始終垂直地面，以免出現(xiàn)孔斜、塌孔等問題，水平方向上的最大誤差不得超過1%，垂直方向最大誤差不得超過0.5%；

（3）在相鄰兩個鉆孔之間設(shè)置泥漿池，將其作為鉆孔作業(yè)中的水循環(huán)載體，防止水體流向其他部位，保證施工現(xiàn)場清潔；

（4）集中堆放鉆孔產(chǎn)生土體，如果施工現(xiàn)場面積有限，應(yīng)將土體移至指定棄土場，同時做好遮蓋，以免被雨水沖走污染周邊環(huán)境。

（5）為避免塌孔現(xiàn)象，在鉆孔的同時可沿孔壁灌注少量泥漿，形成泥漿護壁，提升孔壁強度，有效防止塌孔；

（6）鉆孔時應(yīng)注意其他管線的布置情況，以免鉆孔對其他管線造成破壞；

（7）鉆孔完成后及時驗收，由專業(yè)人員進行質(zhì)量檢查與核實，確認質(zhì)量合格后方可進行后續(xù)施工。如果存在質(zhì)量問題，應(yīng)根據(jù)實際情況采取相應(yīng)措施進行處理。

2.2 管道組裝及下管

（1）地埋U形管需要在現(xiàn)場實施預(yù)組裝，組裝前，需要將全部材料放置在平坦地面上，地面需要保持清潔，材料不得受到較大的壓力，以免產(chǎn)生形變影響管材質(zhì)量。材料堆放的實際高度不能超過2m，可采用成箱等方法進行堆放，同時做好儲存管理工作，避免材料長時間被太陽光照射。

（2）組裝過程中，應(yīng)先對熱熔管頭進行清理，對管材實施切割時，如果其直徑在50mm以內(nèi)，則需使用旋轉(zhuǎn)切刀；如果直徑在50mm以上，則需使用鋸弓。組裝完成后開始試壓，未經(jīng)試壓或試壓不合格的管材禁止使用。此外要注意，在回填結(jié)束以后，還需對管道進行二次試壓，確認合格后在與水平管道連接。對于管道的連接，可選取常用的熱熔法，而金屬管道可使用法蘭連接法。連接過程中必須認真核對各個設(shè)備，以免設(shè)備不匹配對施工造成影響。

（3）在以上工作完成之后即可進行下管。下管以前，不僅要對管道實施反復(fù)沖洗，還要根據(jù)相應(yīng)的標準進行試壓。下管時，如果停留的時間較長，會造成不同程度的積壓問題，對施工帶來很大的麻煩。為確保施工順利進行，可采用當(dāng)前較為先進的預(yù)制砼導(dǎo)頭下井法，其導(dǎo)頭直徑相對較小，在實際情況中主要借助導(dǎo)頭自重進行下井[4]。施工中應(yīng)注意，不得在地面上大力拖拽管道，以免造成管道曲折，影響后續(xù)施工。

（4）下井作業(yè)完成以后，根據(jù)施工方案的要求，按照2-4m的間隔，使用固定支卡隔開相鄰的U形管，以此有效避免熱橋效應(yīng)。除此之外，還需對管道間距實施合理的規(guī)劃，避免管道緊貼，從而確保施工質(zhì)量。

結(jié)束語

伴隨人們生活質(zhì)量的日益提升，以及社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，能源短缺成為人們關(guān)注的焦點問題之一。作為一種全新的空調(diào)系統(tǒng)，地源熱泵技術(shù)憑借其節(jié)能環(huán)保、高效長久等優(yōu)勢，逐漸得到廣泛的應(yīng)用，并在技術(shù)與應(yīng)用實效性方面均得到大幅的提升，成為當(dāng)前主要的綠色節(jié)能技術(shù)?；谶@種實際情況，要求相關(guān)人員對地源熱泵技術(shù)進行更為深入的分析，提升創(chuàng)新力度，消除技術(shù)本身的缺陷和問題，進而使其充分發(fā)揮應(yīng)有作用，為使用者提供更為優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

[1]安嫦娥,劉文杰.暖通工程中的地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用[J].科技傳播,2012,10(18): 152-153.

[2]石豐.暖通工程中的地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用[J].科技與企業(yè),2014,7(06):187-188.

[3]郭成斌. 暖通工程中的地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用[J]. 門窗,2014,8(03):84-85.

[4]么旭升. 地源熱泵技術(shù)及其在暖通工程中的應(yīng)用[J]. 才智,2011,9(23):65-66.

G322

B

1007-6344（2016）07-0322-01