地源热泵在首义文化园景观工程中的运用

胡长君

（湖北省武汉市花木公司，湖北 武汉 430000）

1 引言

近年来，随着大规模城市建设的全面展开，园林景观建设得到快速发展。园林景观设计能否达到实用、低碳、经济、美观的效果，在很大程度上取决于景观的施工工艺，特别是“新材料、新工艺、新技术”在园林景观中的运用。以首义文化园景观工程为例，分析了地源热泵在园林景观建设中的运用。这种地热装置，目前在武汉还是首次在室外园林造景中使用。

2 地源热泵技术

地源热泵技术，通俗地讲，地源热泵技术是利用地下浅层土壤或地下水温度的相对稳定特性，通过深埋于建筑物周围的管路系统或地下水，采用地源热泵主机，冬季向十八星旗花坛的地暖埋管提供30～40℃的热源水，且温度可调；夏季可向园区内部分建筑提供7～12℃的冷水，以提供冷量。可有效地操纵“冬暖夏凉”的地温资源（图1）。

图1 地源热泵原理（冬季制热）

3 地源热泵在首义文化园景观工程中的应用

3.1 “十八星旗”花坛热源负荷要求

首义文化园位于武昌区阅马场，北临黄鹤楼，西临湖北剧院，是武汉辛亥革命100周年纪念主场所，荣获武汉市园林绿化优质工程、湖北省园林绿化优质工程和中国风景园林学会优秀工程奖的金奖。其中“十八星旗”花坛以新品种草花为新材料，采用地源热泵新技术和水景喷泉新工艺，确保四季鲜花常开不谢。用花卉配置的“十八星旗”花坛，以色彩体现国共两党在合作时期的水乳交融，位于首义广场中心广场绿化区，中心花坛面积约1520m2。为了保障花坛一年四季鲜花常开，光照、温度及湿度是必不可少的决定因素。采用地源热泵为中心花坛地暖采暖，以满足花坛土壤温度要求，需要的热源负荷约为182kW。

3.2 “十八星旗”花坛的地源热泵技术

3.2.1 地源热泵的技术指标要求

图2 地源热泵的平面施工图

热源方面采用垂直钻孔埋管的方式，垂直埋管区域位于湖北剧场北侧建筑围墙以内根据地质勘探报告和相关资料计算土壤换热器热干扰半径为4m左右，钻孔间距为4m×4m，共钻孔156个，孔径φ130，钻孔深度为30m，单位取热量为40w／m（图2）。

3.2.2 地源热泵的施工工艺

施工前准备→地埋管连接→钻孔→下管→灌浆封井→管道冲洗→试压→安装水平地埋管换热器

3.2.3 地源热泵的施工技术难点

由于是开放式花坛（图3），因此很难控制地表面温度，只能提高土壤温度，在鲜花根部形成一定的低温空间（略高于环境温度），考虑到花坛开通地热系统后温度向四周损失，而重点把温度向上成梯度散失（向地下热传递相对低于向上热传递，但还是存在一定的热损）。因此采用在花卉底部覆土层下60cm处埋设PE－RT或PB管，成U型分组盘绕，管内提供35℃左右的热水循环流动（低于30℃对花卉的生长影响不大）。同时在花坛四周采用保温隔热材料在花坛内壁附着，这样一来，随之而来温度的不断释放，在离地面15cm处能适当形成一定的气流层，该温度将略高于环境温度，能对花卉的盛开起到一定的促进作用。系统中须预留好排水工作，防止因冬季如下雨或下雪，融化后会消耗大量热量。地埋管方面，埋管材料采用高密度聚乙烯管（HDPE100）DN100水平埋管汇总管采用成品聚氨脂保温管直埋敷设，埋深为形成路面下1.8m。

图3 十八星旗水景花坛竣工实景

4 结语

地源热泵新技术的优点包括节能高效、绿色环保、稳定可靠、节水省地、灵活安全、维护简单。

但地源热泵在室外园林造景中的仍有不足之处，地源热泵目前在室外园林造景中处于兴起阶段，有许多技术尚属空白，需要进行大量实践性研究，特别是面对2008年罕见的雪灾等恶劣自然条件的应急措施。地源热泵应用在室外园林造景中很少，专业的施工队伍和技术力量资源不充足。施工前期投入成本较高，特别是为解决复杂地层中钻孔和安管时可能遇到的困难，应不断地改进施工技术、研制先进的施工设备，降低成本，为地源热泵技术在园林工程中的进一步推广使用创造条件。