暖通工程設(shè)計(jì)中的地源熱泵技術(shù)分析及研究

許開放

摘要：暖通工程是建筑工程的重要組成部分之一，為滿足國(guó)家提出的節(jié)能減排要求，應(yīng)當(dāng)在暖通工程設(shè)計(jì)中，合理運(yùn)用地源熱泵技術(shù)。基于此點(diǎn)，文章首先簡(jiǎn)要分析了地源熱泵技術(shù)的原理及優(yōu)勢(shì)，在此基礎(chǔ)上對(duì)地源熱泵技術(shù)在暖通工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：暖通工程；地源熱泵技術(shù)；節(jié)能

1.地源熱泵技術(shù)的原理及優(yōu)勢(shì)

1.1地源熱泵的基本原理

該技術(shù)的基本原理如下：對(duì)埋藏在地下淺層中的地?zé)崮苓M(jìn)行充分、有效地利用，以此來達(dá)到調(diào)節(jié)建筑內(nèi)部溫度的目的，從而降低供暖和空調(diào)能耗，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。具體而言，地源熱泵就是將能量從高溫?zé)嵩聪虻蜏責(zé)嵩崔D(zhuǎn)移的過程，它在暖通工程中的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)地?zé)崮艿钠胶饫茫M(jìn)而為居住在建筑中的居民提供一個(gè)舒適的生活環(huán)境。當(dāng)建筑內(nèi)部溫度過高時(shí)，可利用該技術(shù)將多余的熱能釋放到大地的土壤當(dāng)中，若是建筑中的溫度較低時(shí)，則可將地下淺層土壤中蘊(yùn)含的熱能吸取出來供給建筑，以提高室內(nèi)溫度。

1.2地源熱泵技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1.2.1清潔環(huán)保可再生

地球深部蘊(yùn)藏著巨大的熱能，通過地表向空氣中散發(fā)，這種能量屬可再生能源，并且取之不盡。同時(shí)，在開發(fā)利用地表淺層熱源時(shí)，與地層只有能量交換，沒有沒有質(zhì)量交換，對(duì)環(huán)境沒有污染，屬于清潔能源且不會(huì)破壞原有的自然界能量系統(tǒng)。

1.2.2節(jié)能高效

在冬季，地下溫度往往高于地上環(huán)境溫度，而在夏季，地下溫度又會(huì)低于地上環(huán)境溫度，這使得地下熱源具備一定的穩(wěn)定性。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，運(yùn)用地源熱泵技術(shù)可大幅度降低溫度調(diào)控產(chǎn)生的費(fèi)用，僅為常規(guī)空調(diào)費(fèi)用的50%。

1.2.3實(shí)用性強(qiáng)

地源熱泵技術(shù)可實(shí)現(xiàn)多種功能，即建筑供暖、制冷、提供生活熱水。如此一來，可有效降低建設(shè)配套設(shè)施而增加的成本，并且還可以節(jié)省配套設(shè)施的占地面積。同時(shí)，地源熱泵機(jī)組的運(yùn)行工況十分穩(wěn)定，深埋于地下的管路可使用50年以上，且機(jī)組使用壽命也可維持在20年左右。

1.2.4維護(hù)簡(jiǎn)單

在暖通工程中使用地源熱泵技術(shù)，可避免在冬季對(duì)設(shè)備進(jìn)行除霜處理，并且熱泵機(jī)組的構(gòu)成系統(tǒng)極為簡(jiǎn)便，基本上不需要維護(hù)室外機(jī)組部分。而對(duì)于室內(nèi)維護(hù)，只需安裝制冷空調(diào)即可。

2.地源熱泵技術(shù)在暖通工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1工藝要點(diǎn)

2.1.1鉆孔

（1）在鉆孔施工前，要深入到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察，結(jié)合已有的施工經(jīng)驗(yàn)，確定鉆孔數(shù)量、孔行距以及覆蓋面積，對(duì)鉆孔施工進(jìn)行整體布局；（2）根據(jù)施工圖進(jìn)行定位放線，規(guī)劃好施工現(xiàn)場(chǎng)泥漿池、土方、堆土場(chǎng)以及通道的位置，使其滿足施工要求；（3）采用垂直鉆孔的方式，在鉆孔中避免對(duì)管道造成破壞。嚴(yán)格控制鉆井機(jī)械的停放位置，要求垂直偏差和水平度偏差分別不超過0.5%、1%；（4）鉆孔與鉆孔之間開挖泥漿池，尺寸為140em×70cm×50cm，以滿足施工現(xiàn)場(chǎng)水循環(huán)的需要；（5）分派專職人員檢驗(yàn)實(shí)際鉆孔是否與設(shè)計(jì)圖紙相符，若發(fā)現(xiàn)偏差較大，則要及時(shí)予以糾正；（6）集中堆放施工中產(chǎn)生的土方，為防止揚(yáng)塵應(yīng)對(duì)土方進(jìn)行覆蓋。為避免在鉆孔過程中出現(xiàn)塌方現(xiàn)象，要灌入泥漿，在其凝固后成為護(hù)壁，起到一定的支撐作用；（7）當(dāng)鉆孔施工完畢以后，應(yīng)對(duì)隱蔽工程中的鉆孔深度及成孔質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，并做好相應(yīng)記錄。

2.1.2組裝

在暖通工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用地源熱泵技術(shù)時(shí)，地埋式u形管可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行預(yù)組裝，在進(jìn)行組裝前，應(yīng)當(dāng)將管以水平的形式整齊堆放在地面上，防止局部受壓導(dǎo)致管材變形影響工程質(zhì)量的情況發(fā)生。根據(jù)有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，管材的堆放高度應(yīng)當(dāng)控制在2.0m以內(nèi)，管件則應(yīng)成箱存放在倉(cāng)庫(kù)的貨架上，若現(xiàn)場(chǎng)未設(shè)置倉(cāng)庫(kù)，則應(yīng)整齊堆碼在平地上。管材運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后，應(yīng)進(jìn)行覆蓋，避免在陽(yáng)光下長(zhǎng)時(shí)間暴曬，以免影響管的性能。

2.1.3下管

可采用預(yù)制混凝土導(dǎo)頭下井施工法進(jìn)行下管，在對(duì)導(dǎo)頭進(jìn)行預(yù)制時(shí)，應(yīng)確保其直徑小于鉆孔直徑，依靠導(dǎo)頭自重及管內(nèi)水的重量進(jìn)行下井，由此除能夠確保下管的速度之外，還能使管順利達(dá)到地源井底部。

2.2注意事項(xiàng)

（1）土壤換熱器應(yīng)采用豎直埋管，避免因回灌地下水帶來水環(huán)境污染。經(jīng)大量工程實(shí)踐證實(shí)，單u型管的實(shí)用性大于雙u型管，所以應(yīng)推廣使用單u型管。但是，在使用單u型管時(shí)，必須埋設(shè)更多的管材，可能會(huì)造成建設(shè)成本增加。

（2）在地源熱泵機(jī)組安裝過程中，即便是在冬季也要避免使用防凍液，這是因?yàn)椋憾镜叵聹囟雀哂诘乇頊囟龋恍柙O(shè)計(jì)數(shù)量充足的土壤換熱器，即可將水作為介質(zhì)；防凍液本身屬于化學(xué)制劑，若使用過量則會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，并因溫度過低影響地源熱泵的運(yùn)行效率。

（3）地源熱泵系統(tǒng)所使用的管材必須具備高強(qiáng)度的惰性，為了保證水系統(tǒng)平衡，應(yīng)將土壤換熱器系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)方式設(shè)計(jì)成室外閥門調(diào)節(jié)。

3.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在暖通工程設(shè)計(jì)中，可對(duì)地源熱泵技術(shù)進(jìn)行合理運(yùn)用，通過該技術(shù)的應(yīng)用，除了能夠使暖通工程的整體能耗得到顯著降低之外，還能使建筑能耗隨之下降，對(duì)于建筑節(jié)能具有重要的作用。實(shí)際工程中，應(yīng)對(duì)地源熱泵裝置的安裝質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，由此可確保地源熱泵的運(yùn)行更加安全、穩(wěn)定，從而使其節(jié)能作用得以充分發(fā)揮。