暖通工程中的地源热泵技术的应用

庞海英

【摘要】地源热泵技术与其他类型的采暖供热系统一样，应用于暖通工程中，能实现建筑的室内采暖，且从采暖效果与使用性能上看，该项技术具有环保节能、冷暖热联供、操控方便等优势，对解决公共设施建设中的冷暖热问题具有重要作用，有不错的发展前景。

【关键词】暖通工程；地源热泵技术；应用

前言

随着人们生活水平提高，社会经济快速发展，信息技术的进步，能源问题与环境均得到了人们的广泛的关注。而在现代建筑中，能源又是一个绕不开的环节，尤其是暖通工程，采用地源热泵技术能更好的满足建筑室內采暖和节能要求，实现对建筑室内环境的改善。

1、地源热泵技术简述

1.1技术特点

1.1.1，环保长效。该技术未利用其他相关资源，同时也无燃烧，不会因排放废弃物污染环境。此外，该技术可全年循环利用，在冬季时，可从地下获取热能，在夏季时，又可向地下进行能量的释放，以此循环，使地下温度始终保持在一个平衡的状态下，可实现长期且有效的应用。

1.1.2，可再生能源利用。由于该技术所应用的资源为地热资源，而这种地热资源其实就是指地能，简而言之，就是变相利用太阳能。由于太阳能为一种用之不竭且取之不尽的再生资源，对此，在此基础上也可将地源热泵技术看作为可再生能源利用技术。

1.1.3，节能减排。该技术主要利用地下浅层中的地热资源，因此不需消耗过多能源就可确保地源热泵系统始终处于一种稳定工作的状态。在制冷过程中，这种地源热泵空调系统相对于传统的空调系统而言，其自身运行的效率可提升至大约35%—55%左右，而在供暖的时候，相对于传统燃油燃气这种供热系统或者热力管网集中供热系统而言，能源的消耗可减少大约23%—62%左右。该技术利用清洁能源来代替以往燃煤的供热方式，在其系统内没有燃烧设备，不会出现一氧化碳等一系列有毒气体，同时在建筑物内将水作为其循环介质，不会存在氟利昂泄露破坏大气臭氧层问题。

2地源热泵技术的工作原理

2.1一般情况下，地源热泵主要分为三种，即地埋管型地源热泵、地下水源热泵以及地表水源热泵，其中地埋管这种地源热泵系统是一种封闭式系统，借助于循环液在封闭地下埋管中的循环流动，使系统和大地之间实现热传递。在其结构上，包含有埋地管换热器，这一换热器为地下埋管所组成。通常情况下，该换热器设置形式为两种，即竖直与水平，其中竖直埋管形式为钻孔，即在地层钻0.1m—0.15m直径的孔，同时在该钻孔中还应该设置两根或者四根的U形管，该管必须要填实，其填实材料通常为灌浆材料。

2.2其工作原理为：在冬季时，热泵机组就会从岩土体或者浅层水体中进行热量的吸收，以此为建筑物供暖；而在夏季的时候，热泵机组就会将建筑物内所产生的热量吸收掉，同时将其转移并释放至地源中去，从而达到制冷的目的。

3、换热井及垂直换热管施工工艺

如何提高地源部分的工作效率是该项新技术的关键，而地下换热器的施工是地源热泵工程能否成功的关键所在，因此，必须遵循正确的施工工艺和方法，具体如下：

3.1放线定位

根据施工图纸，对换热孔位置进行放线定位，每个孔位采用木桩进行标识，且保证孔位距抗拔桩距离不小于1.2m。

3.2挖泥浆池

按照一个泥浆池就近满足周边钻机使用的原则组织泥浆坑。采用人工开挖，深度为1.5m，长度、宽度均为2m。挖好泥浆池后，现场调制泥浆。

3.3钻井

钻孔是竖埋管换热器施工中最重要的工序。如果工区的地层土质比较好，可以采用裸孔钻进；如果施区的地层是砂层孔壁容易坍塌，则必须下套管。孔径的大小略大于U型管与灌浆管的组件尺寸宜，根据需要，一般钻头的直径为lOO～150mm，钻进度可达到150～200mm。钻孔总长度由建筑的供热面大小、负荷的性质以及地层及回填材料的导热性能定。对于大中型工程应通过设计计算确定，地层的导性能最好通过实地测量。由于钻孔深度较浅，一般采常规的正循环钻进方法。施工钻机可以选用普通的工勘察钻机或岩心钻机。

3.4，竖井下管

可采用钻机钻杆下管（必要时采用专用下管机下管），下管应坚持慢下、慢放、慢松手的原则，当u型管下到孔底后，应把管头分开，并检查编号是否脱落。

3.5冲洗、试压、单管测试

下管后应进行冲洗抽检，出水透明无明显杂质为合格；再次采用流量计进行抽检测试，流量应符合设计要求，并和原有记录进行对比；单管捡漏，试验压力为0.4MPa，稳压10分钟，检查管道无渗漏，无变形，无压力降为合格。

3.6竖井回填

回填土选择膨润土、水泥、以及砂为基本材料，利用适当的混合比例，达到较好的性能。注意膨润土、水泥、以及砂为基本材料，在饱和状态下导热系数最低，所以实际应用中，推荐使用非饱和状态。

3.7打压试验

下入换热管后，为检验在下管过程中是否有管壁划伤破损，进行二次打压，试验压力0.8MPa，带压观测30min以上，压力下降不超过0.02MPa为合格。

3.8沟槽开挖

管道沟槽底部的开挖宽度，宜按下式计算：B=Dl+2（b1+b2+b3），式中：B——管道沟槽底部的开挖宽度（mm），Dl——管道结构的外缘宽度（mm），bl——管道一侧的工作面宽度（mm），b2——管道一侧的支撑厚度，可取l50～2O0mm，b3——现场浇筑混凝土或钢盘混凝土管渠一侧模板的厚度（mm）。

3.9沟槽回填

3.9.1回填土时，应符合以下规定：1）槽底至管顶以上50cm范围内，不得含有机物、冻土以及大于50mm的砖、石等硬块；2）冬期回填时管项以上50cm范围以外可均匀掺入冻土，其数量不得超过填土总体积的l5%，且冻块尺寸不得超过10Omm。

3.9.2 沟槽回填时，应符合以下规定：1）砖、石、木块等杂物应清除干净；2）回填土或其他回填材料运入槽内时不得损伤管节及其接口，并应符合下列规定：一是根据一层虚铺厚度的用量将回填材料运至槽内且不得在影响压实的范围内堆料；二是管道两侧和管顶以上50cm范围内的回填材料应由沟槽两侧对称运入槽内，不得直接扔在管道上；回填其他部位时，应均匀运入槽内，不得集中推入；三是需要拌和的回填材料，应在运入槽内前拌和均匀，不得在槽内拌和。

3.9.3 沟槽回填土或其他材料的压实，应符合下列规定：1）回填压实应逐层进行，且不得损伤管道；2）管道两侧和管顶以上50cm范围内，应采用轻夯压实，管道两侧压实面的高差不应超过30cm；3）管道压实时，管道两侧应对称进行，且不得使管道位移或损伤；4）同一沟槽中有双排或多排管道的基础底面位于同一高程时，管道之间的回填压实应与管道与槽壁之间的回填压实对称进行；5）同一沟槽中有双排或多排管道但基础底面的高程不同时，应先回填基础较低的沟槽；当回填至较高基础底面高程后，再按上款规定回填；6）分段回填压实时，相邻段的接茬应呈阶梯形，且不得漏夯；7）采用木夯、蛙式夯等压实工具时，应夯夯相连；采用压路机时，碾压的重叠宽度不得小于2Ocm。

4、结语

综上所述，地源热泵已成为当前我国绿色节能环保技术的一个重要组成部分，具有节能、高效的特性，比其他采暖供热系统更具优越性，所以在当前的建筑暖通工程施工中得到了广泛应用，值得在以后工作中大量推广。

参考文献：

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