暖通工程中的地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用研究

柯仲明

（黃山市建筑設(shè)計(jì)研究院 安徽黃山 245000）

暖通工程中的地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用研究

柯仲明

（黃山市建筑設(shè)計(jì)研究院 安徽黃山 245000）

隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展和人們環(huán)保理念的不斷提升，建筑工程項(xiàng)目中空調(diào)系統(tǒng)和供熱系統(tǒng)的能源消耗問(wèn)題逐漸引起社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，如何在保證兩大系統(tǒng)功能的前提下，縮減能源消耗和環(huán)境污染，成為建筑行業(yè)以及兩大系統(tǒng)相關(guān)企業(yè)發(fā)展過(guò)程中急需解決的問(wèn)題。為降低建筑項(xiàng)目能源損耗，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能，本文針對(duì)暖通工程中的地源熱泵技術(shù)的原理、應(yīng)用以及應(yīng)用的優(yōu)越性三方面展開(kāi)研究。

暖通工程；地源熱泵技術(shù)；應(yīng)用

前言

地源熱泵使是地下潛層地?zé)豳Y源供熱制冷的高效節(jié)能統(tǒng)調(diào)系統(tǒng)，在夏季，其主機(jī)可以在對(duì)建筑室內(nèi)多余的熱量進(jìn)行收集的基礎(chǔ)上利用循環(huán)水將熱量通過(guò)環(huán)路被地表淺層吸收，并吸收地表相對(duì)較低的空氣實(shí)現(xiàn)建筑室內(nèi)供冷；冬季利用地下管道將大地?zé)崃刻崛　⒓胁⑨尫诺绞覂?nèi)，提升室內(nèi)溫度和生活用水的溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)有效熱量的高效利用。

1 暖通工程中的地源熱泵技術(shù)的原理

通過(guò)地源熱泵技術(shù)的概念可以發(fā)現(xiàn)其工作原理如圖1所示，即其通過(guò)地表淺層地?zé)豳Y源實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑室內(nèi)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，為建筑空間和用水提供熱量的功能，實(shí)質(zhì)上其以熱能轉(zhuǎn)移為原理，將高溫?zé)嵩吹臒崃肯虻蜏責(zé)嵩崔D(zhuǎn)移，以此實(shí)現(xiàn)兩種熱源之間的平衡，為均勻散熱和供熱創(chuàng)造條件。實(shí)踐證明暖通工程中的地源熱泵技術(shù)具有較理想的應(yīng)用性，其不僅對(duì)建筑室內(nèi)環(huán)境優(yōu)化具有積極的作用，而且可縮減建筑室內(nèi)溫度條件的能源消耗，避免溫度條件對(duì)生態(tài)環(huán)境構(gòu)成破壞[1]。例如，在室內(nèi)溫度過(guò)高的情況下，室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)會(huì)在壓縮機(jī)的作用下對(duì)室內(nèi)熱量進(jìn)行搜集并傳向地下，當(dāng)室內(nèi)溫度較低的情況下，循環(huán)水泵會(huì)將室外地下?lián)Q熱器收集、壓縮的熱量向室內(nèi)傳送，以此實(shí)現(xiàn)建筑采暖和熱水供應(yīng)，整個(gè)過(guò)程既對(duì)熱量資源進(jìn)行了合理的應(yīng)用，又未產(chǎn)生對(duì)環(huán)境構(gòu)成破壞的污染物。現(xiàn)階段地埋管型地源熱泵、地下水源熱泵和地表水源熱泵是暖通工程中最常見(jiàn)的地源熱泵形式，由于地埋管型地源熱泵的封閉性突出，所以應(yīng)用范圍相對(duì)最廣，熱能應(yīng)用效果最為理想，豎直地埋管型地源熱泵的鉆孔深度通常為0.1～0.15m，每個(gè)鉆孔需要配備2或4根U型管以及灌漿材料，筆者針對(duì)豎直地埋管型地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用展開(kāi)研究[2]。

圖1 地源熱泵技術(shù)工作原理圖

2 暖通工程中的地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用

實(shí)踐證明，暖通工程中的地源熱泵技術(shù)合理應(yīng)用不僅可以在建筑采暖的過(guò)程中有效的提升舒適度，而且可以有效的縮減建筑能耗，對(duì)推動(dòng)建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的作用，所以對(duì)地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用展開(kāi)研究具有重要的意義?，F(xiàn)階段其應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

2.1 鉆孔施工

在鉆孔施工的過(guò)程中為避免受到其他工程損害或?qū)ζ渌こ淌┕べ|(zhì)量構(gòu)成影響，要積極與相關(guān)工程之間建立聯(lián)系，例如在鉆孔的過(guò)程中忽視電纜工程中電纜的具體分布情況，可能會(huì)在鉆孔的過(guò)程中對(duì)電纜構(gòu)成破壞，影響鉆孔的工序等；鉆孔的具體數(shù)量通常由施工面積決定，鉆孔的過(guò)程中除注重準(zhǔn)確的鉆孔定位外，要保證鉆機(jī)鉆桿垂直，常規(guī)情況下其水平度偏差要控制在1%以下，垂直度偏差要控制在0.5%以下，以此縮減施工事故的發(fā)生概率[3]。現(xiàn)階段人們?cè)趯?shí)踐中發(fā)現(xiàn)，在鉆孔之間開(kāi)挖泥漿池，可以有效的避免在鉆井施工中水流面積的擴(kuò)散，保證施工現(xiàn)場(chǎng)的清潔；將鉆孔產(chǎn)生的土壤集中并有效的遮蓋，可有效避免施工過(guò)程中不必要的操作，在鉆孔的過(guò)程中灌入一定的泥漿，可以有效的避免發(fā)生塌孔問(wèn)題；在鉆孔施工后及時(shí)組織專(zhuān)業(yè)人員對(duì)施工質(zhì)量驗(yàn)收，可提升鉆孔的施工質(zhì)量等。

2.2 預(yù)組裝施工

管材的選型和進(jìn)場(chǎng)后的堆放方式等都會(huì)對(duì)預(yù)組裝質(zhì)量構(gòu)成影響，通常情況下在合格的管材進(jìn)場(chǎng)后要將其組裝成箱，將箱體結(jié)構(gòu)按照垂直高度不超過(guò)2m的標(biāo)準(zhǔn)整齊的堆放在平整的地面上，以此縮減管材之間受重力等因素的影響造成彼此間的破壞概率；在此基礎(chǔ)上由于強(qiáng)烈的日光會(huì)對(duì)HDPE管材質(zhì)量構(gòu)成威脅，所以在合理堆放的基礎(chǔ)上要對(duì)其有效的遮蓋，圖2為各種類(lèi)型的HDPE管材。另外在預(yù)組裝的過(guò)程中，如果HDPE管材的直徑≤De50，應(yīng)用旋轉(zhuǎn)切刀進(jìn)行切割，當(dāng)HDPE管材的直徑＞De50時(shí)，應(yīng)用手工木工鋸進(jìn)行切割，并在保證其管頭清潔的前提下進(jìn)行熱熔，連接好的HDPE管材要在地表進(jìn)行合理的試壓，只有滿足試壓標(biāo)準(zhǔn)的HDPE管材可以進(jìn)行后續(xù)的埋管作業(yè)，需要注意的是當(dāng)井口回填后要對(duì)已經(jīng)埋好的HDPE管材進(jìn)行重新試壓，試壓合格才可以進(jìn)行水平干管連接，然后在進(jìn)行重新試壓的基礎(chǔ)上進(jìn)行土料的回填，以上所有工作完成后仍需要對(duì)預(yù)組裝的整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行試壓?？梢?jiàn)在此過(guò)程中幾乎每個(gè)操作后都需要進(jìn)行有效的試壓，這是保證地源熱泵技術(shù)作用充分發(fā)揮的關(guān)鍵，需要引起足夠的重視。

圖2 各種類(lèi)型的黑色HDPE管材

2.3 下管施工

由于鉆孔內(nèi)的積壓會(huì)隨著時(shí)間的推移而增大，阻礙管道的正常下放，所以下管施工必須強(qiáng)調(diào)及時(shí)性，即在鉆孔工作完成后馬上進(jìn)行下管施工，現(xiàn)階段下管施工最常見(jiàn)的方法是預(yù)制混凝土導(dǎo)頭法，在此過(guò)程中需要注意，導(dǎo)頭直徑要在4個(gè)HDPE管材直徑之和之上，但小于鉆孔的直徑，在導(dǎo)頭制作完成后要進(jìn)行針對(duì)性的試壓，導(dǎo)頭下管主要依靠其自身和管道的重量，為避免在下管施工的過(guò)程中對(duì)管材構(gòu)成破壞，應(yīng)避免管道出現(xiàn)人為彎曲、產(chǎn)生角度或人工較大力的拖拉；除此之外為避免暖通工程中的地源熱泵技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中出現(xiàn)熱橋效應(yīng)，應(yīng)在間隔2～4m的位置設(shè)置固定的支卡，在此基礎(chǔ)上對(duì)管道間的距離進(jìn)行合理的規(guī)劃防止管道相粘問(wèn)題發(fā)生，下管施工結(jié)束后要及時(shí)對(duì)管道的兩側(cè)進(jìn)行有效的封閉，防止其他施工操作對(duì)管道質(zhì)量構(gòu)成影響。

3 暖通工程中的地源熱泵技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)越性

通過(guò)上述對(duì)暖通工程中的地源熱泵技術(shù)的介紹可以發(fā)現(xiàn)，此技術(shù)的應(yīng)用不僅有利于建筑節(jié)能減排，而且環(huán)保持久特點(diǎn)也非常突出，例如此技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中熱源轉(zhuǎn)換整個(gè)過(guò)程并未對(duì)燃?xì)?、煤、石油等常?guī)能源造成明顯的浪費(fèi)，所以相比常規(guī)建筑采暖方式其節(jié)能特征突出；此項(xiàng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)以地表淺層土壤為依托，通過(guò)調(diào)節(jié)地表淺層土壤熱量和室內(nèi)熱量實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑室內(nèi)溫度的調(diào)控，滿足居民對(duì)建筑室內(nèi)舒適度的要求，整個(gè)過(guò)程并不會(huì)產(chǎn)生對(duì)土壤或室內(nèi)空間造成污染的物質(zhì)，有利于居民的健康生活，所以減排效果也非常明顯。暖通工程中的地源熱泵技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中并不以周期作為功能發(fā)揮的界定，具有持續(xù)性、長(zhǎng)久運(yùn)行的特點(diǎn)，即在一年四季中該項(xiàng)技術(shù)的作用可以持續(xù)發(fā)揮，夏季使建筑室內(nèi)溫度降低，冬季提升建筑室內(nèi)溫度并保證熱水供應(yīng)。

可見(jiàn)暖通工程中的地源熱泵技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中相比其他建筑采暖方式，如集中供暖、燃?xì)忮仩t、區(qū)域鍋爐房等，具有環(huán)保無(wú)污染、經(jīng)濟(jì)效益高、利用可再生資源等優(yōu)勢(shì)，例如此項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中相比傳統(tǒng)鍋爐、火炕等供暖方式在燃料消耗方面小得多，也不會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境構(gòu)成破壞的氣體，即使在應(yīng)用的過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生制冷劑泄漏問(wèn)題，但由于現(xiàn)代地源熱泵技術(shù)已經(jīng)相對(duì)完善，泄漏幾率非常小，可在統(tǒng)計(jì)的過(guò)程中忽略不計(jì)；另外，地源熱泵技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中不需要購(gòu)置燃料，能源消耗非常少，所以在縮減成本的同時(shí)，可將資本進(jìn)行深度利用經(jīng)濟(jì)效果突出；整個(gè)技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中大量應(yīng)用太陽(yáng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕Y源，并不會(huì)對(duì)環(huán)境構(gòu)成破壞，所以此技術(shù)應(yīng)在現(xiàn)代建筑工程中積極推廣應(yīng)用。

4 結(jié)論

通過(guò)上述分析可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段在建筑行業(yè)發(fā)展的過(guò)程中，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到建筑節(jié)能的重要性，并有意識(shí)的通過(guò)暖通工程中地源熱泵技術(shù)實(shí)現(xiàn)能源的高效利用和縮減污染物排放，此技術(shù)的節(jié)能作用實(shí)踐中已經(jīng)得到論證，需要社會(huì)各界積極推廣應(yīng)用。

[1]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)，2014，06：187.

[2]梁希軍.暖通工程地源熱泵技術(shù)應(yīng)用研究[J].能源與節(jié)能，2014，03：143～144.

TU831

A

1004-7344（2016）14-0319-02

?源熱泵技術(shù)及其在暖通工程中的應(yīng)用[J].才智，2011，23：65.

2016-4-27