暖通工程地源熱泵技術應用淺述

張盼

摘 ?要：隨著經(jīng)濟和科技水平的快速發(fā)展，地源熱泵行業(yè)實際發(fā)展速度加快。隨著人們對環(huán)保、節(jié)能意識的增強以及生活品質(zhì)以及建筑環(huán)境追求度不斷提升，逐步對地能資源供熱制冷熱泵系統(tǒng)具有較高重視度。地源熱泵空調(diào)能有效降低資源以及環(huán)境產(chǎn)生的污染，還能選取可再生資源以及常規(guī)能源。為了保障暖通空調(diào)項目能穩(wěn)定構(gòu)建，對各類常見問題隱患集中管控，要注重突出節(jié)能環(huán)保效用，選取更多先進的可再生能源是重要發(fā)展的方向，其中地熱能源運用就是相對有效地類型。在暖通空調(diào)地熱能源運用中，要注重對地熱泵合理設定，保障地源熱泵技術運用具備較強的適應性與匹配度，能有效規(guī)避多項風險問題。

關鍵詞：暖通工程;地源熱泵技術;應用措施

引言

地熱能因具有穩(wěn)定、儲量大、分布廣泛等特點，在建筑供熱領域得到廣泛應用。本文從地熱能供熱技術分類出發(fā)，詳細闡述了淺層地源熱泵技術、水熱型供熱技術及中深層地埋管供熱技術的基本概念、發(fā)展沿革及應用現(xiàn)狀。通過對現(xiàn)有報道的地熱能供熱技術研究方向和相關成果進行總結(jié)，從運行機理和應用實踐角度出發(fā)，對該領域技術發(fā)展做出展望。

1地源熱泵技術的發(fā)展和優(yōu)勢

地埋管地源熱泵技術在北歐國家起步早，應用比較廣泛，經(jīng)驗成熟。由于地區(qū)差異，國內(nèi)采用該項技術受到條件的限制，實施較晚，設備技術上依賴國外，一次性投資較高。而開拓綠色資源，推廣應用節(jié)能環(huán)保項目符合國家的基本國策，因此，從長遠角度來看，采用該項技術具有明顯的環(huán)保特性，國家也給予了政策支持。在建筑領域，地源熱泵技術廣泛用于空調(diào)系統(tǒng)和制備生活熱水，基于土壤源開發(fā)所需冷熱源，綠色、節(jié)能、環(huán)保。隨著空調(diào)使用面積的增大，地源熱泵機組功率也相應提高。為了充分利用建筑面積，地埋管換熱器施工布置由建筑周圍逐步轉(zhuǎn)移到建筑基礎底下，將換熱器單U形改為雙U形，打井深度相應增加，加大了換熱面積，以滿足滿液式地源熱泵機組負荷需求。

2地源熱泵技術在暖通工程中常見的應用方式

2.1大地耦合熱泵

大地耦合熱泵其熱源以及熱匯主要是基于地表淺層土壤為主體，對比傳統(tǒng)空氣熱泵具有諸多優(yōu)勢。其地表水與空氣來說，當土壤深入到地底，在全年產(chǎn)生的穩(wěn)定波動幅度較小，土壤將會對地表空氣以及溫度產(chǎn)生較大影響。因此，在諸多條件中，熱源以及熱匯能作為熱泵裝置，保障系統(tǒng)能高效率運行。其次，土壤作為熱泵熱源與熱匯，可以有效替代傳統(tǒng)冷卻塔、鍋爐等，控制環(huán)境污染問題。與空氣熱泵對比能得出，大地耦合熱泵沒有除霜問題，不需要風機對土壤熱源有效回收，這樣能有效控制系統(tǒng)噪聲等級。土壤自身就是蓄熱體以及蓄冷體?；诖蟮伛詈蠠岜媚苡行Т钆涮柲苎b置運用，基于土壤環(huán)境放熱作用，有效滿足制冷與供熱要求。其中土壤環(huán)境整體傳熱作用力較差，要注重補充較大的工人面積，實際占地面積較大。在地下管道埋設過程中，其運行消耗成本偏高，后續(xù)多類運行故障檢修難度較高。當土壤環(huán)境相對干燥，將會對其整體導熱作用產(chǎn)生影響。在夏季環(huán)境中，對外排熱難度偏大，屬于不可逆運行模式。

2.2應用于家用系統(tǒng)

家用暖通工程通常不會涉及到大范圍的施工，其中涉及到的工作環(huán)節(jié)也更少，所以熱源地泵技術在應用于家用暖通系統(tǒng)的過程中，其優(yōu)勢通常會更加明顯，由于家用暖通工程通常被安裝在小戶型住宅之中，所以，熱源地泵技術的性能將大大提升，應用熱源地泵技術的家用暖通工程能夠最大限度提升其系統(tǒng)的獨立性，能夠在一定程度上實現(xiàn)節(jié)能。同時，熱源地泵技術能夠使家用暖通技術更加環(huán)保，與傳統(tǒng)供熱設備相比，應用了熱源地泵技術的家用暖用系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)獨立運行，不再依賴于相應的供熱設備，這不僅降低了供熱成本，同時也避免了廢水、廢氣等污染物的產(chǎn)生。

2.3水熱型供熱技術

水熱型供熱技術的應用依托水熱型地熱資源，其推廣可行性同地下水源熱泵一樣取決于當?shù)刈匀毁Y源稟賦。與地下水源熱泵相比，主要區(qū)別在于水熱型供熱技術管井深度（2～3km）遠深于地下水源熱泵埋管深度（200m以淺），并且是直接將地下高溫地熱水抽至地表進行換熱后再回灌至儲層，其中不涉及使用熱泵提升能量品位的過程。水熱型地熱資源主要集中于我國西北、華北等地，多出現(xiàn)于擁有沉積盆地或板塊斷裂等地質(zhì)特征的區(qū)域。最初對水熱型地熱資源的探索是地熱發(fā)電技術發(fā)展的需要，但在勘察過程中發(fā)現(xiàn)部分低溫水熱型地熱資源（60～90℃）恰好與建筑供熱所需的溫區(qū)相契合，因此水熱型地熱資源在供熱領域得到了廣泛應用。對于水熱型供熱技術的相關研究主要集中于水熱型地熱資源分布和形成機理的勘察和分析，中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所、中國地質(zhì)科學院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所及西北大學等開展了相關研究工作。

2.4豎直換熱管

單U形管插入100m深井內(nèi)靠人工可以完成，而對于雙U形管插入150m深井內(nèi)人工是無法操作的。影響豎直換熱管安裝的主要原因是井孔豎直高度偏大，大于5‰，下豎直換熱管是靠人工配合機械方式進行的，采用專用準32圓鋼壓桿（絲扣連接），依靠鉆機自身重量，通過壓桿作用在雙U形頭的頂面，不斷增加連接壓桿，直至將豎直管下插入井底。壓桿圓鋼直徑使4根雙U形頭保持垂直狀態(tài)，相互之間距離相等，可不用每隔2～4m設一彈簧卡（或固定支卡）的方式將U形管兩支管分開，以提高換熱效果。施工過程中，偶爾發(fā)現(xiàn)下管阻力較大，施工人員違章操作，將鉆機頭快速提升、快速落下，靠沖擊力使垂直管下插，如此操作容易損壞雙U形頭，嚴重情況下會造成U形頭泄漏，以致整套150m豎直管更換。發(fā)生此類情況，要及時通知施工人員調(diào)整鉆機，確保井孔垂直度滿足規(guī)范要求，保證鉆井工程質(zhì)量。由于采用插管新技術，邊施工邊糾偏，378套豎直換熱管經(jīng)水壓試驗合格，并順利進入下一道工序。

2.5應用于集中系統(tǒng)

地源熱泵技術是近年來被廣泛應用在暖通工程項目中最為常見的技術手段之一。該技術在實際應用過程中，為了從中獲取相應的效果，要結(jié)合實際情況，采取有針對性的措施，將其科學合理的應用到暖通工程項目中，這樣才能夠保證該技術的應用效果。在暖通工程項目施工過程中，集中系統(tǒng)在其中具有非常重要的影響和作用，集中系統(tǒng)在構(gòu)建和利用過程中，主要是針對地源熱泵技術在實際應用過程中的一些重點進行客觀分析，這樣做的根本目的是保證該技術在應用時的有效性和針對性。地源熱泵技術在集中系統(tǒng)中的應用不僅能夠?qū)⒃摷夹g在機房內(nèi)的應用優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，而且還能夠保證在針對熱泵設備進行安裝時，具有非常牢固的標準，為地源熱泵技術在后期的運行和使用價值發(fā)揮提供有效保障。

結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟建設穩(wěn)步發(fā)展，城市化不斷推進，地熱能供熱技術的出現(xiàn)和蓬勃發(fā)展正可為建筑供熱領域注入新活力。地源熱泵技術屬于籌現(xiàn)代化環(huán)保供暖技術措施，其應用高效性以及環(huán)保性較強。我國地域遼闊，諸多區(qū)域存有諸多地表淺層能源，要注重結(jié)合淺層能源選取相應的地源熱泵技術措施，有助于全面提升地熱資源應用效率。對傳統(tǒng)暖通技術運用集中彌補，降低生態(tài)環(huán)境污染現(xiàn)狀，促進建筑領域穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻

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