试论地源热泵技术在建筑暖通中的实践应用

郭兴

摘 要：随着人们对于生活质量的要求越来越高，对于暖通工程的需求越来越大，地源热泵技术是一种新兴的供暖和空调方式，在国外的暖通工程中已经得到了广泛的应用，因为它相对于其他供暖和空调方式具有良好的优越性，得到了人们的青睐。本文主要就地源热泵技术在建筑暖通中的实践应用，进行了具体的分析，以供参考。

关键词：地源热泵技术；建筑暖通；应用

引 言：地源热泵系统在靠近江河湖海等大量自然水体的地方，可以利用这些自然水体作为热泵的低温热源，与空气源热泵系统相比，它的效率可以有较大的提高，是值得考虑的一种空调热泵形式。

1 地源热泵技术概述

1.1 地源热泵技术的基本含义

地源热泵是一种以浅层地热能源既能制冷又能制热的特性为依据而形成的高效节能空调设备。它能够通过少量高品位能源的输入，而实现低温位热能向高温位热能的转移。

地源热泵技术按照地热能交换形式的不同可以分为地下水地源热泵技术、地上水地源热泵技术以及地埋管地源热泵技术这三大类。地上水地源热泵技术需要以江河湖海为载体与地源热泵机进行冷热交换，但这种地源热泵技术仅仅适用于建筑物周围水源丰富的区域，受环境的制约性比较大；地下水地源热泵技术需要通过热泵机内部的可循环换热系统与水泵所抽取的地下水进行冷热交换，它对建筑物的覆盖面积有着明确的要求，只适用于建筑周围平淡开阔的建筑物，在城市紧凑化建设中应用程度也不够广泛。

1.2地源热泵技术的原理

与其他采暖系统相比，地源热泵技术不仅能实现建筑供热采暖，还能在供热过程中减少能源损耗，实现建筑节能。分析地源热泵技术的工作原理，发现其主要是对地表，或地下浅层的热能进行利用，并通过地表热能利用方式来调节、控制建筑物的室内温度，实现对建筑室内环境的改善。地源热泵技术在实际应用时能进行能量转移，将高温热源中的能量转移到低温热源中，并以此来保证建筑室内热能的平衡与均匀分布，为居住者营造一个良好的、舒适的居住环境。

2 地源热泵空调系统的特点

2.1 地源热泵技术具有节能减排的特点

因为地源热泵技术主要是依靠对地下浅层地热资源的利用，所以不需要消耗大量的能源来维持整个地源热泵空调系统，从而热源热泵技术具有良好的节能的作用。同时由于没有对其他能源进行利用，也就不会释放一系列的温室气体，不会对整个环境造成破壞。

2.2 应用灵活、安全可靠、用途广泛

地源热泵空调系统灵活性强，—套地源热泵系统可以替换原有的供热锅炉、制冷空调和生活热水加热的三套装置或系统。可用于新建工程或扩建、改建工程，可逐步分期施工。热泵机组可灵活地安置在任何地方，节约空间。同时，地源热泵无储煤、储油罐等卫生及安全隐患。因此，地源热泵空调系统从严寒地区至热带地区均适用，可为办公楼、宾馆、医院、饭店、商店、超市、幼儿园、别墅、居民小区等各类建筑物提供冷暖两用空调系统，并可同时提供生活热水。

3 地源热泵系统在暖通工程实践中的应用

3.1 钻孔施工

3.1.1 钻孔前应勘测现场，做好和其他专业（如土建、给排水、消防、电缆等）的交叉与衔接。根据施工钻孔平面图的孔数、行距和面积，进一步核实现场的施工面积以满足打孔要求；

3.1.2 核实无误后，按施工平面图检查定位放线，排水、泥浆倒运工序，合理安排土方、泥浆池、安全通道及堆土场的位置，保持通道畅通无阻；

3.1.3 钻孔就位，要保证钻机钻杆垂直度，防止垂直偏差将已埋管道损坏。钻井机械定位保证水平度偏差≤1%；保证垂直偏差≤0.5%；

3.1.4 在钻孔的两孔之间挖l400mm× 700mm×500mm泥浆池，位置在地埋管挖沟方向两孔之间，用作钻井机在施工中水循环载体，不至于流到其他地方，保证施工现场的整洁；

3.1.5 根据在其他工程的施工经验，可采用正循环回转钻井；

3.1.6 钻孔过程中安排质量检查员随时检查钻孔的位置，确保钻孔位置的正确性，并做好检查记录工作，如发现偏差超过标准要求，应及时纠正重新进行定位；

3.1.7 钻孔完成后，检查钻孔深度和钻孔的质量并做好隐蔽工程记录报建设单位（监理）验收；。

3.2 现场预组装施工

3.2.1 地埋U型管宜在现场预组装，管材预组装前应水平堆放在平整的地面上，不应局部受压使管材变形，堆放高度不宜超过2m；管件贮存应成箱存放在货架上或码堆在平整平面上，地面上码堆高度不宜超过2m。HDPE管运至工地采用彩条布覆盖，严禁长时间太阳下暴晒；

3.2.2 HDPE管连接时应注意热熔管头清洁，管材切割时当管径≤de50时，采用旋转切刀；当管径>de50时，采用手工木工锯；

3.2.3 HDPE管在地面连接完成，试压、合格后方可埋管；井回填后再次试压、合格后方可连接水平干管；水平总管连接完试压、合格后方可回填土。总管连接完后进行系统试压；

3.2.4 HDPE管道的连接可采用热熔连接r热熔承插连接、热熔对焊连接），与金属管道连接应采用法兰连接；

3.2.5 热熔对接：管材外径Φ≥63mm的HDPE管均可采用热熔对接方式连接，该方法经济可靠，其接头在承拉和承压时都比管材本身具有更高强度。热熔连接温度：200-210℃。使用该方法时，设备仅需热熔对接机，步骤如下：①把待连接管材置于焊机夹具上并夹紧；②清洁管材连接端并铣削连接面；③校直两对接件，使其端面错位量不大于管道壁厚的10%；④放入加热板加热；⑤加热完毕，取出加热板；⑥迅速接合两加热面，升压至熔接压力并保压冷却。

3.2.6 HDPE管连接的注意事项：

（1）管道连接前应对管材、管件及附属设备、阀门、仪表按设计要求进行核对，并在施工现场进行外观检查，符合要求方准使用。连接时应使用同一生产厂家的管材和管件，如确需将不同厂家（品牌）的管材、管件连接则应经试验证明其可靠后方准使用。每次连接完成后，应进行外观质量检验，不符合要求的必须返工；

（2）施工人员应进行上岗培训；

（3）每次施工后，管口应临时封堵；

3.3 下管施工

钻孔完成后应立即下管，下管前应对U型管进行试压、冲洗。停留时间越长，孔内的积压现象越严重，管子也就越难放。

采用预制砼导头下井施工法。预制导头直径略小于钻孔直径，大于4根HDPE循环管所占位置的直径（预制导头制作后应进行试压试验）。依靠导头的重量和HDPE管内水的重量下井，这样既保证下管的速度又可保证HDPE管能有效地到达地源井底，同时，还能保护HDPE管材在下井过程中免受井壁尖石的刮伤、损坏。一般采用人工下管，下管时必须多人合作，提起管子时不得在地上拖拉，不应形成不自然的弯曲，更不允许产生角度。

为避免热桥损失，U型管管间距应严格按设计要求，下管时尽量保持同心度并且管与管不要接触太紧，施工时每隔2～4m设置固定支卡将U型管分开，以确保垂直地源换热管的相对位置不变，垂直换热管不会贴在一起。

HDPE管下井完成后，须将U型管两个端口密封。

4 结束语

总之，现阶段的地源热泵技术是我国的绿色能源技术的重要组成部分，随着现在能源的短缺以及绿色能源开发的要求不断的提高。地源热泵技术必将会受到更加广泛的应用。

参考文献：

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[2]曹振华.浅析地源热泵技术的特点及发展前景[J].洁净与空调技术，2012（03）.

[3]孙艺伟.地热资源的利用及其面临的若干问题[J].探矿工程，2010（10）.