暖通工程中的地源熱泵技術的應用

龐海英

【摘要】地源熱泵技術與其他類型的采暖供熱系統一樣，應用于暖通工程中，能實現建筑的室內采暖，且從采暖效果與使用性能上看，該項技術具有環保節能、冷暖熱聯供、操控方便等優勢，對解決公共設施建設中的冷暖熱問題具有重要作用，有不錯的發展前景。

【關鍵詞】暖通工程；地源熱泵技術；應用

前言

隨著人們生活水平提高，社會經濟快速發展，信息技術的進步，能源問題與環境均得到了人們的廣泛的關注。而在現代建筑中，能源又是一個繞不開的環節，尤其是暖通工程，采用地源熱泵技術能更好的滿足建筑室內采暖和節能要求，實現對建筑室內環境的改善。

1、地源熱泵技術簡述

1.1技術特點

1.1.1，環保長效。該技術未利用其他相關資源，同時也無燃燒，不會因排放廢棄物污染環境。此外，該技術可全年循環利用，在冬季時，可從地下獲取熱能，在夏季時，又可向地下進行能量的釋放，以此循環，使地下溫度始終保持在一個平衡的狀態下，可實現長期且有效的應用。

1.1.2，可再生能源利用。由于該技術所應用的資源為地熱資源，而這種地熱資源其實就是指地能，簡而言之，就是變相利用太陽能。由于太陽能為一種用之不竭且取之不盡的再生資源，對此，在此基礎上也可將地源熱泵技術看作為可再生能源利用技術。

1.1.3，節能減排。該技術主要利用地下淺層中的地熱資源，因此不需消耗過多能源就可確保地源熱泵系統始終處于一種穩定工作的狀態。在制冷過程中，這種地源熱泵空調系統相對于傳統的空調系統而言，其自身運行的效率可提升至大約35%—55%左右，而在供暖的時候，相對于傳統燃油燃氣這種供熱系統或者熱力管網集中供熱系統而言，能源的消耗可減少大約23%—62%左右。該技術利用清潔能源來代替以往燃煤的供熱方式，在其系統內沒有燃燒設備，不會出現一氧化碳等一系列有毒氣體，同時在建筑物內將水作為其循環介質，不會存在氟利昂泄露破壞大氣臭氧層問題。

2地源熱泵技術的工作原理

2.1一般情況下，地源熱泵主要分為三種，即地埋管型地源熱泵、地下水源熱泵以及地表水源熱泵，其中地埋管這種地源熱泵系統是一種封閉式系統，借助于循環液在封閉地下埋管中的循環流動，使系統和大地之間實現熱傳遞。在其結構上，包含有埋地管換熱器，這一換熱器為地下埋管所組成。通常情況下，該換熱器設置形式為兩種，即豎直與水平，其中豎直埋管形式為鉆孔，即在地層鉆0.1m—0.15m直徑的孔，同時在該鉆孔中還應該設置兩根或者四根的U形管，該管必須要填實，其填實材料通常為灌漿材料。

2.2其工作原理為：在冬季時，熱泵機組就會從巖土體或者淺層水體中進行熱量的吸收，以此為建筑物供暖；而在夏季的時候，熱泵機組就會將建筑物內所產生的熱量吸收掉，同時將其轉移并釋放至地源中去，從而達到制冷的目的。

3、換熱井及垂直換熱管施工工藝

如何提高地源部分的工作效率是該項新技術的關鍵，而地下換熱器的施工是地源熱泵工程能否成功的關鍵所在，因此，必須遵循正確的施工工藝和方法，具體如下：

3.1放線定位

根據施工圖紙，對換熱孔位置進行放線定位，每個孔位采用木樁進行標識，且保證孔位距抗拔樁距離不小于1.2m。

3.2挖泥漿池

按照一個泥漿池就近滿足周邊鉆機使用的原則組織泥漿坑。采用人工開挖，深度為1.5m，長度、寬度均為2m。挖好泥漿池后，現場調制泥漿。

3.3鉆井

鉆孔是豎埋管換熱器施工中最重要的工序。如果工區的地層土質比較好，可以采用裸孔鉆進；如果施區的地層是砂層孔壁容易坍塌，則必須下套管。孔徑的大小略大于U型管與灌漿管的組件尺寸宜，根據需要，一般鉆頭的直徑為lOO～150mm，鉆進度可達到150～200mm。鉆孔總長度由建筑的供熱面大小、負荷的性質以及地層及回填材料的導熱性能定。對于大中型工程應通過設計計算確定，地層的導性能最好通過實地測量。由于鉆孔深度較淺，一般采常規的正循環鉆進方法。施工鉆機可以選用普通的工勘察鉆機或巖心鉆機。

3.4，豎井下管

可采用鉆機鉆桿下管（必要時采用專用下管機下管），下管應堅持慢下、慢放、慢松手的原則，當u型管下到孔底后，應把管頭分開，并檢查編號是否脫落。

3.5沖洗、試壓、單管測試

下管后應進行沖洗抽檢，出水透明無明顯雜質為合格；再次采用流量計進行抽檢測試，流量應符合設計要求，并和原有記錄進行對比；單管撿漏，試驗壓力為0.4MPa，穩壓10分鐘，檢查管道無滲漏，無變形，無壓力降為合格。

3.6豎井回填

回填土選擇膨潤土、水泥、以及砂為基本材料，利用適當的混合比例，達到較好的性能。注意膨潤土、水泥、以及砂為基本材料，在飽和狀態下導熱系數最低，所以實際應用中，推薦使用非飽和狀態。

3.7打壓試驗

下入換熱管后，為檢驗在下管過程中是否有管壁劃傷破損，進行二次打壓，試驗壓力0.8MPa，帶壓觀測30min以上，壓力下降不超過0.02MPa為合格。

3.8溝槽開挖

管道溝槽底部的開挖寬度，宜按下式計算：B=Dl+2（b1+b2+b3），式中：B——管道溝槽底部的開挖寬度（mm），Dl——管道結構的外緣寬度（mm），bl——管道一側的工作面寬度（mm），b2——管道一側的支撐厚度，可取l50～2O0mm，b3——現場澆筑混凝土或鋼盤混凝土管渠一側模板的厚度（mm）。

3.9溝槽回填

3.9.1回填土時，應符合以下規定：1）槽底至管頂以上50cm范圍內，不得含有機物、凍土以及大于50mm的磚、石等硬塊；2）冬期回填時管項以上50cm范圍以外可均勻摻入凍土，其數量不得超過填土總體積的l5%，且凍塊尺寸不得超過10Omm。

3.9.2 溝槽回填時，應符合以下規定：1）磚、石、木塊等雜物應清除干凈；2）回填土或其他回填材料運入槽內時不得損傷管節及其接口，并應符合下列規定：一是根據一層虛鋪厚度的用量將回填材料運至槽內且不得在影響壓實的范圍內堆料；二是管道兩側和管頂以上50cm范圍內的回填材料應由溝槽兩側對稱運入槽內，不得直接扔在管道上；回填其他部位時，應均勻運入槽內，不得集中推入；三是需要拌和的回填材料，應在運入槽內前拌和均勻，不得在槽內拌和。

3.9.3 溝槽回填土或其他材料的壓實，應符合下列規定：1）回填壓實應逐層進行，且不得損傷管道；2）管道兩側和管頂以上50cm范圍內，應采用輕夯壓實，管道兩側壓實面的高差不應超過30cm；3）管道壓實時，管道兩側應對稱進行，且不得使管道位移或損傷；4）同一溝槽中有雙排或多排管道的基礎底面位于同一高程時，管道之間的回填壓實應與管道與槽壁之間的回填壓實對稱進行；5）同一溝槽中有雙排或多排管道但基礎底面的高程不同時，應先回填基礎較低的溝槽；當回填至較高基礎底面高程后，再按上款規定回填；6）分段回填壓實時，相鄰段的接茬應呈階梯形，且不得漏夯；7）采用木夯、蛙式夯等壓實工具時，應夯夯相連；采用壓路機時，碾壓的重疊寬度不得小于2Ocm。

4、結語

綜上所述，地源熱泵已成為當前我國綠色節能環保技術的一個重要組成部分，具有節能、高效的特性，比其他采暖供熱系統更具優越性，所以在當前的建筑暖通工程施工中得到了廣泛應用，值得在以后工作中大量推廣。

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