地源热泵技术在暖通空调节能中的应用

李娜

摘 要：近年来，随着我国经济的发展，人们的生活水平不断的提高，对于暖通工程的要求随之越来越高。为此，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：地源热泵技术可用来替代传统的用制冷机和锅炉进行空调、采暖和供热的模式，是改善城市大气环境和节约能源的一种有效途径，也是国内地源能利用的一个发展方向。该技术近几年来在国内发展极为迅速，在短短的几年内已经成为建筑节能领域中一项重要新兴技术。

1 地源热泵的技术原理

地源热泵分为地下水源热泵、地表水源热泵和地埋管地源热泵。地埋管地源热泵系统为闭式系统，通过循环液（水或以水为主要成分的防冻液）在封闭的地下埋管中流动，实现系统与大地间的传热。结构上有一个由地下埋管组成的地埋管换热器。地埋管换热器的设置形式主要有水平和竖直两种。竖直埋管的形式是在地层中钻直径为0.1m～0.15m的钻孔，在钻孔中设置1组（2根）或2组（4根）U形管并用灌浆材料填实。

图1 地源热泵技术原理图

如图1所示，制冷工况下，空调房间冷负荷连同压缩机的功所转化的热量被排人大地室外埋管换热器1与换热器2（此时换热器2在热泵机组中起冷凝器作用）之间，通过管道连接成一个封闭回路，在水泵7的作用下，水在回路中往复循环，在换热器2中吸收制冷剂的热量，通过室外埋管换热器1传人大地；供热工况下，从压缩机5出来的制冷剂经换向阀8作用换向，此时换热器2转换成为热泵机组的蒸发器，循环水流经室外埋管换热器1时吸收大地中的热量在换热器2（蒸发器）中释放给制冷剂。在室内同样既可以通过水的循环进行热量传递，也可以使制冷剂直接流经房间换热器6与空气进行热交换。

2 地源热泵技术的特点

2.1 经济高效

地埋管地源热泵技术不需要燃烧等，从而对于能源的需求比较低，而且对于传统的空调系统来说其效率提高了40%以上，从而能够小小地节约能源和运行成本。同时地源热泵技术机组具有量的稳定性和可靠性，所以整个系统具有高效性和经济性。

2.2 环保长效

地源热泵技术中没有对其他资源进行利用，没有燃烧过程从而整个地源热泵技术是相当环保的，不会因为废弃物的排放对于环境造成污染。同时地源热泵技术在全年进行循环利用，当冬季想地下吸取热能的时候，夏天可以向地下释放能量，从而实现地下温度的平衡，从而能够长期有效的进行应用。

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在钻孔过程中为避免钻孔塌方，在钻孔过程中灌入泥浆对钻孔的井壁进行泥浆凝固护壁，防止塌孔。

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）施工人员应进行上崗培训；

（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，开源节流，尤其是开发各种可再生新能源将是我国经济可持续发展的关键。我国地域宽广，蕴藏着丰富的地表浅层地能资源，因地制宜地采取不同形式的地源热泵技术可以有效地提高低温地热资源，同时克服传统暖通空调技术的局限和不足，是非常有意和具有实际价值的，在节约能源、防治环境污染和城市现代化方面有着较大的意义。

参考文献：

[1]邰雪玲.建筑节能设计的探讨[J].黑龙江电力，2005（02）.

[2]胡连营.地源热泵：21世纪最有效的暖通空调技术[J].中国建设信息供热制冷，2012（6）.

[3]孙艺华.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）.