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我国地源热泵技术应用现状及对策研究

2013-08-15

科学之友 2013年8期
关键词:源热泵水源管路

董 雪

(山东亚特尔集团股份有限公司,山东 济南 250011)

随着社会的发展,环保问题的日益严峻,世界各国越来越重视对可再生资源的开发利用。地源热泵工程应用在十几年间就完成了从起步到发展的过程,目前在我国,地源热泵已经形成集设备生产、材料供应、系统设计和工程安装为一体的完整产业链。我国地源热泵市场规模年增长率超过同期世界平均发展速度。但我们必须正视目前地源热泵行业发展中存在的问题与不足,结合实际及时解决,以促进地源热泵行业健康发展。

1 地源热泵应用中存在的主要问题

地源热泵技术的应用是利用浅层地温能进行供热、制冷的新型能源利用技术,是目前世界各国迅速推广的新型节能环保型空调技术。该技术利用地下水冬暖夏凉的特点,通过抽取地下水,经冷凝器交换热量后,同建筑物内部空气进行热交换,然后再回灌到含水层,形成循环,这被称为“地下水的开放式循环系统”。清洁、高效、节能是该系统最大特点,因此推进地源热泵系统建设,既有利于优化能源结构,又能提高能源利用率。但此技术在应用上仍存在几点问题,具体有以下几方面:

1.1 初投资及能源政策问题

导致初投资相对比较高的主要原因有:①由于地源热泵的技术特点,需要布置大量管线,而且施工要求场地大,造成工程施工上的限制;②地埋管、换热器管材及回填材料的限制,因为没有切实有效的提高换热效果的技术措施,地埋管设计余量系数较大;③钻孔费用十分高,地质结构越的复杂情况,钻井的深度,地层的坚硬程度,造成钻井成本高。这些原因造成地源热泵系统初投资偏大,在很大程度上延缓和制约了该技术的推广与发展。

1.2 地下水源的探测开采问题

水源的探测、开采技术与相应的开采成本制约着地下水地源热泵系统的广泛应用。地下水地源热泵系统在理论上是可以利用一切地下水资源的,可是在实际系统工程中,地理环境的制约,地下水资源的不同特点造成成本投入差异大,其中地下水地源的:水量是否充足、水温的特点、水质情况以及水源供水稳定性等条件,都制约着地源热泵系统的施工与应用。①要有充足的水源,才能满足用户供热负荷或制冷负荷的需要;②水源的水温必须符合机组运行工况要求;③水源的水质应适合于热泵系统机组、管道和阀门的性能要求,减少的堵塞和腐蚀性损坏;④要保证水源的供水功能具有长期性、可靠性,从而确保地下水地源热泵空调系统长期、稳定的运行。我国地理位置特点的特殊性,造成不同地区、不同水文地质条件的水源不一定适宜工程的要求。水文地质条件差,打井深度将增加,打井成本也会随之增高,造成回灌困难,增加打井数量,从而使系统的费用大幅增加,造成地下水地源热泵系统的投资经济性要因地制宜。

1.3 室内外管线系统施工及质量存在问题

室内外管线系统是地源热泵施工的主要组成环节,这方面存在的问题主要表现在以下几方面:①埋管方式。一些地源热泵空调工程室外换热管路采用“水平埋设”的方式,减少初期投资,降低了施工难度,但占用空置地表面积大,影响埋管部位的场地运用,由于水平埋管埋设的深度都比较浅,容易受到大气温度影响;②部分地源热泵空调工程室外换热管路回路形式采用串联系统。串联系统具有:管径和流程单一,回路系统内的杂质、空气和废物易排除等优点,但管道安装、使用费较高,需要添加比较多的抗冻剂,以及单位长度内压力较大等缺点;③在管材及下管的方法方面,管路采用的管道材质达不到热量传递好、耐腐蚀性强的要求,影响换热质量和运行效果;④个别地源热泵空调工程中,换热管路从室外进入,直接将多路管道连接后接入热泵机组,导致每组换热回路长度不同,管道内阻力不同,压降也不同,流速不一,造成整个换热回路系统不均衡。

2 改善策略

2.1 因地制宜,科学规划

我们在推广地源热泵技术应用过程中要保证规划先行,避免盲目开发和利用可再生能源所造成的不必要的浪费。在规划时,要考虑到当地得天独厚的水文地质条件,结合地理环境、水文地质的特点,制定有利于推广地源热泵技术的可行性长远计划,从而达到科学、规范地推广地源热泵技术的目的,为节能减排、改善城市环境发挥了重要作用

2.2 科学论证,适度发展

由于地下水地源热泵空调系统要实现全部回灌,所以对成井工艺设计和施工要求极高。因此,必须是具有相关资质的单位承担勘察、设计、施工和监理工作,并严格按照国家和地方的相关法规按程序进行论证和审批。要科学规划、适度规模、慎重发展,避免破坏水文地质环境,防止地面沉降或地质塌陷的发生。

2.3 管线系统施工质量

第一,采用垂直埋管的方式,合理布置换热管路,这样既可有效节约土地使用面积;第二,采用并联系统安装换热管路,这样做具有管径小、管道安装和运用费用比较低和抗冻剂使用量少的优点;第三,由于换热管路要长期埋设于地下,所以要求换热管路既要使用寿命长,又要换热效率高,应采用国内外地源热泵空调工程应用较多的高密度聚乙烯管,采用专用设备进行热熔焊接;第四、必须做好保温,否则会造成能量的损失。

3 结束语

地源热泵工程中存在的问题充分暴露出地源热泵空调建筑安装工程的不科学、不规范、不系统,随着科学技术的发展,新技术、新工艺、新材料在地源热泵的施工中得到应用,必须在实际工作中不断总结的经验教训,不断改革,加强在施工、验收及日常监督工作的科学性、合理性,消除那些为了节约投资擅自降低技术标准而产生的隐患,逐步完善和提高安装工艺水平,使地源热泵空调发挥它应有的作用。

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