暖通工程中的地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用

孫常青

摘要：地源熱泵技術(shù)在國外是很流行的一種供能技術(shù)，當(dāng)然這也因為地源熱泵技術(shù)相對來說是無污染的一種技術(shù)。它利用了自然能源給人們提供了所需的能源需求，所以經(jīng)過我長期對地源熱泵技術(shù)的學(xué)習(xí)，本文就針對暖通工程中的地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析與描寫。

關(guān)鍵詞：暖通工程；地源熱泵；技術(shù)應(yīng)用

前言

地源熱泵技術(shù)是現(xiàn)代建筑暖通施工中的常用技術(shù)，由于出現(xiàn)時間相對較短，暫時仍屬新興技術(shù)行列。地源熱泵技術(shù)的產(chǎn)生對建筑暖通節(jié)能有重要意義，因為該技術(shù)應(yīng)用于建筑暖通施工時，不僅能安全、有效實現(xiàn)建筑供熱采暖，還能大大降低能源損耗，實現(xiàn)建筑節(jié)能。

1 地源熱泵概述

1.1 地源熱泵概述

“地源熱泵”是利用地球表面的淺層地能進(jìn)行供熱和制冷的新型能源利用技術(shù)，是熱泵的一種，熱泵是一種利用卡諾循環(huán)和逆卡諾循環(huán)原理轉(zhuǎn)移冷量和熱量的設(shè)備.地源熱泵通常是指能夠轉(zhuǎn)移地表土壤中的熱量或者冷量到所需要地方的熱泵設(shè)備。通常，熱泵機組都是用來為空調(diào)系統(tǒng)提供冷源或者熱源的.地源熱泵機組則利用了地下土壤巨大的蓄熱蓄冷力，冬季地源把熱量從地下土壤中轉(zhuǎn)移到建筑物內(nèi)，夏季再把地下的冷量轉(zhuǎn)移到建筑物內(nèi)，一個年度形成一個冷熱循環(huán)。地能或地表淺層地?zé)豳Y源的溫度一年四季相對穩(wěn)定（如圖一），土壤與空氣溫差一般為17度，冬季土壤溫度比環(huán)境空氣溫度高，夏季比環(huán)境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源。

與鍋爐（電、燃料）供熱系統(tǒng)相比，土--氣/水型地源熱泵系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率最高可達(dá)4.7。而鍋爐供熱只能將90%以上的電能或70～90%的燃料內(nèi)能轉(zhuǎn)換為熱量供用戶使用，因此它要比電鍋爐加熱節(jié)省2/3以上的電能，比燃料鍋爐節(jié)省1/2以上的能量，運行費用為各種采暖設(shè)備的30-70%。由于土壤的溫度全年穩(wěn)定在10℃—20℃之間，其制冷、制熱系數(shù)可達(dá)3.5—4.7，與傳統(tǒng)的空氣源熱泵（家用窗式和分體式空調(diào)、中央式風(fēng)冷熱泵）相比，要高出40%以上，其運行費用僅為普通中央空調(diào)的50—60%。夏季高溫差的散熱和冬季低溫差的取熱，使得土--氣型地源熱泵系統(tǒng)換熱效率很高。因此在產(chǎn)生同樣熱量或冷量時，只需小功率的壓縮機就可實現(xiàn)，從而達(dá)到節(jié)能的目的，其耗電量僅為普通中央空調(diào)與鍋爐系統(tǒng)的40%—60%。如圖2

2 地源熱泵的分類

2.1 土壤源熱泵

土壤源熱源（也叫大地耦合式熱泵）以大地作為熱源，熱泵的換熱器埋于地下，與大地進(jìn)行冷熱交換。土壤源熱泵系統(tǒng)主機通常采用水—水或熱泵機組或水—氣熱泵機組。根據(jù)地下熱交換器的布置形式，主要分為垂直埋管、水平埋管和蛇行埋管三類。

2.2 地下水熱泵系統(tǒng)

地下水熱泵系統(tǒng)，是一種以水體為低位熱源，利用地下水式水源熱泵機組為空調(diào)系統(tǒng)制備與提供冷/熱水，再通過空調(diào)末端設(shè)備實現(xiàn)房間空氣調(diào)節(jié)的系統(tǒng)形式。地下水熱泵系統(tǒng)的優(yōu)勢是造價要比土壤源熱泵系統(tǒng)低，另外水井很緊湊，不占什么場地，技術(shù)也相對比較成熟，水井承包商也容易找。

2.3 地表水熱泵系統(tǒng)

地表水熱泵系統(tǒng)主要有開路和閉路系統(tǒng)。地表水熱泵系統(tǒng)具有相對造價低廉、泵耗能低、維修率低以及運行費用少等優(yōu)點。在寒冷地區(qū)，開路系統(tǒng)并不適用，只能采用閉路系統(tǒng)。但是，在公共用的河水中，管道或水中的其他設(shè)備容易受到損害。另外，如果湖泊過小或過淺，湖泊的溫度會隨著室外氣候發(fā)生較大的變化，這就會產(chǎn)生效率降低，制冷或供熱能力降低的后果。

3 暖通工程中地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用

3.1 鉆孔

第一，在正式鉆孔之前，應(yīng)對施工現(xiàn)場仔細(xì)進(jìn)行勘測，基于施工鉆孔圖紙所標(biāo)注的孔數(shù)、面積以及行距等，對施工現(xiàn)場的實際情況進(jìn)行檢查，確保其施工的面積符合打孔的需求，待核實沒有錯誤以后，根據(jù)施工圖紙來明確定位，并進(jìn)行放線。第二，在鉆孔過程中，要確保鉆機的鉆桿始終保持垂直的狀態(tài)，避免其出現(xiàn)偏差損壞已埋管道。其水平度所產(chǎn)生的偏差不可大于1%，而垂直偏差則不可大于0.5%。第三，在兩孔間應(yīng)該開挖相應(yīng)的泥漿池，將其用于鉆井機器設(shè)備在施工過程中水循環(huán)的一個載體，避免在施工過程中水流于其他位置，從而確保其施工場地的整潔。第四，在鉆孔階段，所產(chǎn)生的土壤應(yīng)該集中進(jìn)行堆放，用相應(yīng)的覆蓋材料將其覆蓋住。第五，在鉆孔時，還應(yīng)注意建筑物電纜布置情況，結(jié)合建筑電纜實際分布情況來進(jìn)行鉆孔，以免因鉆孔損壞其電纜，同時也應(yīng)注意電纜對于鉆孔所造成的影響以及干擾。

3.2 管道的組裝與下管

3.2.1地埋所需的這種U形管通常在施工現(xiàn)場進(jìn)行預(yù)組裝，在預(yù)組裝之前，應(yīng)將所需管材放于平坦且干凈的地面上，管材堆放高度一般情況下不可大于2m，可采取成箱的方式來進(jìn)行堆放和儲存。其中HDPF管道被運送到施工場地后，應(yīng)該將其覆蓋，不可將其長時間暴露太陽下，以免對其質(zhì)量造成影響。

3.2.2組裝時，應(yīng)將熱熔管頭清理干凈，在切割管材的時候，若管道的直徑小于50mm，應(yīng)用旋轉(zhuǎn)切刀來實施切割，若管道的直徑超過50mm，則應(yīng)用鋸弓來實施切割。待管道組裝結(jié)束后，應(yīng)進(jìn)行試壓，待其合格以后才可正式埋管。

4 結(jié)束語

總之，地源熱泵技術(shù)是一種低位可再生能源技術(shù)，相比于電力，使用地源熱泵作為建筑暖通空調(diào)能量來源，有著清潔、節(jié)能的優(yōu)勢，是一種綠色的暖通空調(diào)方案，在保護(hù)環(huán)境和節(jié)能減排方面都能夠發(fā)揮重要作用。

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