暖通工程中的地源热泵技术的应用

葛梅

摘要：地源热泵技术具有运行灵活、系统可靠性强、空气品质高、节省占地空间、易于管理、更适合供暖、制冷负荷的分区等优点，适用于供暖、制冷综合利用。本文首先介绍了地源热泵技术的应用现状及应用优势，然后阐述了地埋管地源热泵技术在暖通工程中的应用。

关键词：地源热泵技术；现状；优势；应用

中图分类号：TU96+2 文献标识码： A 文章编号：

1地源热泵技术应用现状

随着中国经济的高速发展，能源短缺以及环境问题日益成为发展的瓶颈。地源热泵以其的高效节能性受到重视。最近的一个文献统计了全国地源热泵系统的应用情况，2005年地源热泵空调新建系统增长了190%，2006年为120%。2004年地源热泵空调安装形式中，地下水源热泵系统占65%，地埋管热泵系统占39%，地表水源热泵系统仅为4.8%。国内的地埋管热泵空调系统大型系统很常见，且基本是垂直埋管形式。其他国家地埋管热泵空调系统中水平埋管也比较常见，而且以小型系统为主。

2地源热泵技术应用优势

2.1环保，无污染。地源热泵系统通过工作介质管道系统与土壤间换热，不污染地下水；省去了锅炉系统，没有燃烧过程，不会产生有毒气体，避免了排烟污染大气；省去了冷却塔系统，避免了冷却塔的噪音及霉菌污染，使环境更加洁净优美，是一种理想的“绿色空调”。

2.2节省投资、寿命长。地源热泵系统既可供暖和制冷，还可供生活用热水，一机多用，一套系统可以替换锅炉加空调的两套装置或系统；安装工艺简单，节省初期投资费用；机房占地面积仅为锅炉房的1/10，为燃气澳化铿空调机组的1/8，没有传统中央空调系统的冷却塔和其它室外设备等集中占地问题，节省了空间和地皮，产生附加的经济效益，并改善了建筑外部形象；地源热泵系统的地下直埋管道选用聚乙烯和聚丙烯塑料管，寿命可达50年；其系统运行过程中无结垢、无磨损、无腐蚀，运行寿命可达到20年以上。

2.3高效、节能。

地源热泵系统制冷性能系数达到5.41,制热性能系数达到4.82，其通过输入少量的高品位能源(电能).实现低温位热能向高温位转移，夏季高温差的散热和冬季低温差的取热。使得地源热泵系统换热效率很高。因此，在产生同样热量或冷量的时候，只需小功率的压缩机就可实现，而且冬季运行不需要任何辅助热源和除霜，大大减少电能消耗和除霜的损失，从而达到节能的目的，其耗能仅为普通中央空调和锅炉系统的50%-60%。

2.4运行稳定安全。地源热泵系统运动部件要比常规系统少，其从相对恒定的水源中提取能量，相当于汽车以经济时速在高速公路上行使，平稳而安全，故障率较低。

2.5运行费用低。地源热泵系统最大特点是高效节能减排，其能充分利用土壤和湖泊中的巨大能量，循环再生，实现建筑物的供暖和制冷，无论冬季还是夏季，运行费用只有传统供冷、供暖方式的1/2-1/3。

2.6维护费用低。地源热泵系统不带有室外安装的设备，不设冷却塔、屋顶风机，没有室外设备安装维护费用。压缩机工作稳定.不会出现传统设备中制冷剂压力过高或过低的现象，其维护费用大大低于传统的中央空调。

2.7智能控制、人性化、多功能化。可以实现空调系统无人值守、自动运行、由操作简易的终端控制器实现由最简单(起停、供暖、制冷三档)到最复杂的可编程智能控制方式；当系统一旦出现问题，它会自动断电和报警。可根据空调系统的规模实现不同级别的控制，包括用于家庭用户的手动控制、专为大型系统开发的远程控制及为高档别墅项目量身定做的微电脑控制系统。同时还可以实现对湿度的调节、热量回收、降噪、负离子发生器等设备的运行状态进行控制。

3地埋管地源热泵技术在暖通工程中的应用

3.1地埋管地源热泵技术在暖通工程中的钻孔施工

依据设计图纸对每个孔位进行编号，采用全站仪进行测量定位及孔口标高，并用木桩做好醒目标示。钻机就位后，应以测量钻机平台标高来控制钻孔深度，避免超钻或少钻。按要求挖好沉淀池及泥水沟，并使其畅通。在钻机驱动钻具回转钻井的同时，利用泥浆泵通过水龙头、钻杆内孔向孔底输送冲洗液（常用的是泥浆），冲洗孔底，携带岩屑的冲洗液沿钻杆与孔壁之间的外环状空间上升，从孔口流向沉淀池，形成正循环排碴系统。初钻时，先启动泥浆泵和转盘，使之空转一段时间，待泥浆输进一定数量后，方可开始钻井。接、卸钻杆的动作要迅速、安全，争取在尽快时间内完成，以免停钻时间过长，增加孔底沉淀。

3.2地埋管地源热泵技术在暖通工程中的预组装施工

应严格控制PE管的长度，保证U形管每根支管的长度均不少于106.5m。采用专用成品U形PE管件与垂直PE管相熔接并进行压力试验，以确保U形管的完好，无渗漏。充水并封帽，以免下管和存放过程中的沙土等污物进入U形管内。采用绷带绑捆U形管的前部，使U型管头部的1m~2m是直的，以便于下管。垂直管采用HDPE管承压1.6MPa的塑料管材和管件。

3.3地埋管地源热泵技术在暖通工程中的下管施工

下管是地源热泵工程中关键之一，因为下管的深度决定采取热量的多少，所以必须保证下管的深度。下管可采用人工下管、机械下管和重物下管的方法。针对该项目施工特点，下管时可能会遇到很大的阻力，故直接用钻机下管。在钻孔完毕后，立即进行下管施工竖直埋地管换热器插入钻孔前，应做第1次水压试验。在试验压力下，稳压至少15min，稳压后压力下降不应大于3%，且无泄露现象；将其密封后，在有压状态下插入钻孔。当下管过程中管内压力明显下降，应立刻停止下管并查明原因。如垂直管受伤，应及时拔出垂直管，检查钻孔内情况，待排除危险后重新选择新预置U形管下管。下管时采用2m~4m设置1个弹簧夹的方式使U形管两分支管处于分开状态。钻孔完毕后若孔洞内有大量泥浆，将对下管造成一定的困难，而且由于泥浆中含有大量的泥沙，泥沙在静止时沉积会减少孔洞的有效深度，为此，每钻完一个孔，待下管完成并检查垂直管完好后应立即开始垂直管回填，固定管道的安装位置，防止垂直管在井内移动和沉浮。我们制作专门用于下管的线轴，避免了人工拖管时由于人数不够，管道与地面摩擦而划伤管道，使管子的耐压等性能下降的问题。

3.4地埋管地源热泵技术在暖通工程中的管井回填

可根据现场施工测试情况调整回填料的材质及比例。回填方式采用反浆回填的方法灌回填料。由孔底部位注入填料向上反填，逐步排除空气，确保无回填空隙，保证了传热效果。当上返泥浆密度与灌注材料的密度相等时，灌浆过程结束。灌浆时，保证灌浆的连续性，根据机械灌浆的速度将钻杆逐渐抽出，使灌浆液自下而上灌注封孔。回填过程必须缓慢进行，确保回灌密实，无空腔，减少传热热阻。具体灌浆回填流程为：（1）按回填材料设计比例配制回填浆；（2）钻杆随垂直管安装下入垂直钻孔底部，垂直管安装完毕后，钻杆连接到专用回填灌浆机泥浆泵出口上；（3）灌浆回填，保证灌浆连续性，随灌浆进度同时缓慢抽出灌浆管，防止灌浆深度太深，灌浆管难以取出的情况发生；（4）当上返泥浆密度与灌注材料的密度相等时，灌浆过程结束；（5）灌浆结束后相隔2d复查1次钻孔情况，对孔内经沉淀导致回填浆面下降量进行2次人工回填，用黄沙进行补充回填。

4结束语

地源热泵技术属可再生能源综合利用，能达到节能减排的目的，符合国家产业政策，随着城市化进程的日新月异，地源热泵在建筑工程中的应用会飞速发展。

参考文献：

丛旭日.地源热泵发展及应用[J].建设科技，2005.