暖通工程中的地源熱泵技術的應用研究

柯仲明

（黃山市建筑設計研究院 安徽黃山 245000）

暖通工程中的地源熱泵技術的應用研究

柯仲明

（黃山市建筑設計研究院 安徽黃山 245000）

隨著建筑業的快速發展和人們環保理念的不斷提升，建筑工程項目中空調系統和供熱系統的能源消耗問題逐漸引起社會各界的廣泛關注，如何在保證兩大系統功能的前提下，縮減能源消耗和環境污染，成為建筑行業以及兩大系統相關企業發展過程中急需解決的問題。為降低建筑項目能源損耗，實現建筑節能，本文針對暖通工程中的地源熱泵技術的原理、應用以及應用的優越性三方面展開研究。

暖通工程；地源熱泵技術；應用

前言

地源熱泵使是地下潛層地熱資源供熱制冷的高效節能統調系統，在夏季，其主機可以在對建筑室內多余的熱量進行收集的基礎上利用循環水將熱量通過環路被地表淺層吸收，并吸收地表相對較低的空氣實現建筑室內供冷；冬季利用地下管道將大地熱量提取、集中并釋放到室內，提升室內溫度和生活用水的溫度，實現對有效熱量的高效利用。

1 暖通工程中的地源熱泵技術的原理

通過地源熱泵技術的概念可以發現其工作原理如圖1所示，即其通過地表淺層地熱資源實現對建筑室內溫度進行調節，為建筑空間和用水提供熱量的功能，實質上其以熱能轉移為原理，將高溫熱源的熱量向低溫熱源轉移，以此實現兩種熱源之間的平衡，為均勻散熱和供熱創造條件。實踐證明暖通工程中的地源熱泵技術具有較理想的應用性，其不僅對建筑室內環境優化具有積極的作用，而且可縮減建筑室內溫度條件的能源消耗，避免溫度條件對生態環境構成破壞[1]。例如，在室內溫度過高的情況下，室內風機盤管系統會在壓縮機的作用下對室內熱量進行搜集并傳向地下，當室內溫度較低的情況下，循環水泵會將室外地下換熱器收集、壓縮的熱量向室內傳送，以此實現建筑采暖和熱水供應，整個過程既對熱量資源進行了合理的應用，又未產生對環境構成破壞的污染物。現階段地埋管型地源熱泵、地下水源熱泵和地表水源熱泵是暖通工程中最常見的地源熱泵形式，由于地埋管型地源熱泵的封閉性突出，所以應用范圍相對最廣，熱能應用效果最為理想，豎直地埋管型地源熱泵的鉆孔深度通常為0.1～0.15m，每個鉆孔需要配備2或4根U型管以及灌漿材料，筆者針對豎直地埋管型地源熱泵技術的應用展開研究[2]。

圖1 地源熱泵技術工作原理圖

2 暖通工程中的地源熱泵技術的應用

實踐證明，暖通工程中的地源熱泵技術合理應用不僅可以在建筑采暖的過程中有效的提升舒適度，而且可以有效的縮減建筑能耗，對推動建筑業的可持續發展具有重要的作用，所以對地源熱泵技術的應用展開研究具有重要的意義。現階段其應用主要體現在以下三個方面：

2.1 鉆孔施工

在鉆孔施工的過程中為避免受到其他工程損害或對其他工程施工質量構成影響，要積極與相關工程之間建立聯系，例如在鉆孔的過程中忽視電纜工程中電纜的具體分布情況，可能會在鉆孔的過程中對電纜構成破壞，影響鉆孔的工序等；鉆孔的具體數量通常由施工面積決定，鉆孔的過程中除注重準確的鉆孔定位外，要保證鉆機鉆桿垂直，常規情況下其水平度偏差要控制在1%以下，垂直度偏差要控制在0.5%以下，以此縮減施工事故的發生概率[3]。現階段人們在實踐中發現，在鉆孔之間開挖泥漿池，可以有效的避免在鉆井施工中水流面積的擴散，保證施工現場的清潔；將鉆孔產生的土壤集中并有效的遮蓋，可有效避免施工過程中不必要的操作，在鉆孔的過程中灌入一定的泥漿，可以有效的避免發生塌孔問題；在鉆孔施工后及時組織專業人員對施工質量驗收，可提升鉆孔的施工質量等。

2.2 預組裝施工

管材的選型和進場后的堆放方式等都會對預組裝質量構成影響，通常情況下在合格的管材進場后要將其組裝成箱，將箱體結構按照垂直高度不超過2m的標準整齊的堆放在平整的地面上，以此縮減管材之間受重力等因素的影響造成彼此間的破壞概率；在此基礎上由于強烈的日光會對HDPE管材質量構成威脅，所以在合理堆放的基礎上要對其有效的遮蓋，圖2為各種類型的HDPE管材。另外在預組裝的過程中，如果HDPE管材的直徑≤De50，應用旋轉切刀進行切割，當HDPE管材的直徑＞De50時，應用手工木工鋸進行切割，并在保證其管頭清潔的前提下進行熱熔，連接好的HDPE管材要在地表進行合理的試壓，只有滿足試壓標準的HDPE管材可以進行后續的埋管作業，需要注意的是當井口回填后要對已經埋好的HDPE管材進行重新試壓，試壓合格才可以進行水平干管連接，然后在進行重新試壓的基礎上進行土料的回填，以上所有工作完成后仍需要對預組裝的整個系統進行試壓。可見在此過程中幾乎每個操作后都需要進行有效的試壓，這是保證地源熱泵技術作用充分發揮的關鍵，需要引起足夠的重視。

圖2 各種類型的黑色HDPE管材

2.3 下管施工

由于鉆孔內的積壓會隨著時間的推移而增大，阻礙管道的正常下放，所以下管施工必須強調及時性，即在鉆孔工作完成后馬上進行下管施工，現階段下管施工最常見的方法是預制混凝土導頭法，在此過程中需要注意，導頭直徑要在4個HDPE管材直徑之和之上，但小于鉆孔的直徑，在導頭制作完成后要進行針對性的試壓，導頭下管主要依靠其自身和管道的重量，為避免在下管施工的過程中對管材構成破壞，應避免管道出現人為彎曲、產生角度或人工較大力的拖拉；除此之外為避免暖通工程中的地源熱泵技術在應用的過程中出現熱橋效應，應在間隔2～4m的位置設置固定的支卡，在此基礎上對管道間的距離進行合理的規劃防止管道相粘問題發生，下管施工結束后要及時對管道的兩側進行有效的封閉，防止其他施工操作對管道質量構成影響。

3 暖通工程中的地源熱泵技術應用的優越性

通過上述對暖通工程中的地源熱泵技術的介紹可以發現，此技術的應用不僅有利于建筑節能減排，而且環保持久特點也非常突出，例如此技術在應用的過程中熱源轉換整個過程并未對燃氣、煤、石油等常規能源造成明顯的浪費，所以相比常規建筑采暖方式其節能特征突出；此項技術的實現以地表淺層土壤為依托，通過調節地表淺層土壤熱量和室內熱量實現對建筑室內溫度的調控，滿足居民對建筑室內舒適度的要求，整個過程并不會產生對土壤或室內空間造成污染的物質，有利于居民的健康生活，所以減排效果也非常明顯。暖通工程中的地源熱泵技術在應用的過程中并不以周期作為功能發揮的界定，具有持續性、長久運行的特點，即在一年四季中該項技術的作用可以持續發揮，夏季使建筑室內溫度降低，冬季提升建筑室內溫度并保證熱水供應。

可見暖通工程中的地源熱泵技術在應用的過程中相比其他建筑采暖方式，如集中供暖、燃氣鍋爐、區域鍋爐房等，具有環保無污染、經濟效益高、利用可再生資源等優勢，例如此項技術在應用的過程中相比傳統鍋爐、火炕等供暖方式在燃料消耗方面小得多，也不會產生對環境構成破壞的氣體，即使在應用的過程中可能會發生制冷劑泄漏問題，但由于現代地源熱泵技術已經相對完善，泄漏幾率非常小，可在統計的過程中忽略不計；另外，地源熱泵技術在應用的過程中不需要購置燃料，能源消耗非常少，所以在縮減成本的同時，可將資本進行深度利用經濟效果突出；整個技術在應用的過程中大量應用太陽能、地熱能等可再生資源，并不會對環境構成破壞，所以此技術應在現代建筑工程中積極推廣應用。

4 結論

通過上述分析可以發現，現階段在建筑行業發展的過程中，人們已經認識到建筑節能的重要性，并有意識的通過暖通工程中地源熱泵技術實現能源的高效利用和縮減污染物排放，此技術的節能作用實踐中已經得到論證，需要社會各界積極推廣應用。

[1]石 豐.暖通工程中的地源熱泵技術的應用[J].科技與企業，2014，06：187.

[2]梁希軍.暖通工程地源熱泵技術應用研究[J].能源與節能，2014，03：143～144.

TU831

A

1004-7344（2016）14-0319-02

?源熱泵技術及其在暖通工程中的應用[J].才智，2011，23：65.

2016-4-27