暖通工程中的地源熱泵技術的應用

萬紅玉

（太原安裝工程集團有限公司 山西太原 030012）

暖通工程中的地源熱泵技術的應用

萬紅玉

（太原安裝工程集團有限公司 山西太原 030012）

針對地源熱泵技術，在闡述技術特點、原理的基礎上，從鉆孔、管道組裝及下管等方面對地源熱泵技術在暖通工程當中的應用進行研究，明確技術應用要點，最后得出地源熱泵技術節能環保優勢明顯，具有推廣使用價值的結論，旨在為地源熱泵技術的持續發展提供可靠的依據。

地源熱泵技術；暖通工程；應用

近幾年，我國建筑事業得到飛速發展，人們對于建筑的關注度與日俱增，建筑能耗是人們關注的焦點之一。對于建筑而言，暖通工程是主要的能耗對象，也是實行節能減排策略的重點目標。伴隨技術創新的不斷深入，一種全新的節能環保技術應運而生，即為地源熱泵技術，通過對該技術的合理應用，不僅可以滿足建筑使用日常需求，還能有效減少能源消耗，具有極高的環保性，值得大范圍推廣使用。現圍繞地源熱泵技術，對其在暖通工程中的具體應用進行深入剖析，具體內容如下。

1、地源熱泵技術

1.1 特點

（1）環保長效

地源熱泵技術主要使用電能，不依靠其他資源，不存在燃燒過程，所以不會對自然環境造成污染[1]。另外，地源熱泵技術還能全年連續使用，在寒冷季節，利用該技術可獲得大量熱能，而在炎熱季節，可在地下實施能量釋放，確保地下溫度全年保持在恒定狀態，從而實現了長效利用，這是傳統空調系統所無法實現的。

（2）充分利用可再生能源

地熱資源本身就屬于可再生能源范疇，其產生依賴于太陽能，所以對地熱資源的利用實質上就是利用太陽能。太陽能是取之不盡用之不竭的，在環保、節能等方面均有著十分顯著的優勢。

（3）維護成本低

在相同的外界條件下，利用地源熱泵技術的建筑物可節省一定系統維護成本。通過實踐可知，地源熱泵耐久性很強，內部的機械運動部件極少，主要部件都集中在室內或地下，不與室外環境直接接觸，其中地下的部分可使用五十年，地上的部分可使用三十年。因此，地源熱泵是一種無需維護的新型空調系統，節省了用于維護方面的成本。另外，機組平均壽命可達十五年，且結構緊湊、自動化水平高、支持無人值守。然而，同其他事物類似，地源熱泵也存在諸多問題，最為明顯的有：受地下水資源的影響和限制，使得不同地區的地下水利用形式存在很大差異，但從本質上講，地源熱泵無需對地下水進行大規模開采，所利用的水資源可進行回灌，因此它不會污染水質。

（4）節能減排

地源熱泵技術主要運用表層地熱資源，所以它無需消耗額外資源就能保持相對穩定的狀態。在進行制冷時，基于地源熱泵技術的空調系統可提升 35%左右的運行效率，而在進行供暖時，其可節省近30%的能源[2]。地源熱泵技術徹底改變了傳統的供熱方式，不斷在煤炭燃燒過程，所以也不會產生一氧化碳等有毒有害氣體。此外，如果在建筑水循環中利用該技術，還能避免由于氟利昂泄露等問題造成的實際破壞。然而，地源熱泵技術也存在一定缺陷和問題，比如該技術對于地質等外界條件有著極強的依賴性，而且在前期改造上需要投入大量的資金等，這也成為限制該技術快速發展的主要原因。

1.2 原理

通常情況下可將地源熱泵分成三大種類，即為地埋管、地下水源熱泵與地表水源熱泵。其中，地埋管屬于全封閉系統，依靠介質循環實現傳熱，也是連接系統與大地的主要途徑。從結構角度講，主要包括換熱器，由多條埋管構成。一般而言，換熱器布置方式有水平和豎直兩種，豎直布置是指在地層上進行鉆孔，埋設相應的U形管，然后進行填實處理，經常將灌漿材料作為主要填實材料。

系統原理為：在寒冷的冬季，系統從地下水體中吸收一部分熱量，通過熱量傳遞向建筑供暖；在炎熱的夏季，系統不斷吸收地表（建筑）熱量，通過熱量傳遞，將多余的熱量傳遞并釋放至地下，以此起到降溫與儲能的作用，為后續冬季供暖提供基礎條件[3]。

2、地源熱泵技術在暖通工程中的實際應用

通過對地源熱泵技術的合理應用，不僅可以有效提升能源利用率，還能實現系統的高效、穩定運行，符合可持續發展要求，具有很好的應用前景，該技術在當前暖通工程中的具體應用過程如下所示。

2.1 鉆孔

（1）鉆孔施工開始前，應先對場地實施全面勘察，并做好各個專業的協調工作，落實技術交底。根據圖紙標明的鉆孔數量、位置、間距與尺寸，對施工準備情況進行核查，檢查設備機具的實際情況。確認無誤以后，根據圖紙要求進行定位，同時完成放線；

（2）鉆孔時，務必確保鉆桿始終垂直地面，以免出現孔斜、塌孔等問題，水平方向上的最大誤差不得超過1%，垂直方向最大誤差不得超過0.5%；

（3）在相鄰兩個鉆孔之間設置泥漿池，將其作為鉆孔作業中的水循環載體，防止水體流向其他部位，保證施工現場清潔；

（4）集中堆放鉆孔產生土體，如果施工現場面積有限，應將土體移至指定棄土場，同時做好遮蓋，以免被雨水沖走污染周邊環境。

（5）為避免塌孔現象，在鉆孔的同時可沿孔壁灌注少量泥漿，形成泥漿護壁，提升孔壁強度，有效防止塌孔；

（6）鉆孔時應注意其他管線的布置情況，以免鉆孔對其他管線造成破壞；

（7）鉆孔完成后及時驗收，由專業人員進行質量檢查與核實，確認質量合格后方可進行后續施工。如果存在質量問題，應根據實際情況采取相應措施進行處理。

2.2 管道組裝及下管

（1）地埋U形管需要在現場實施預組裝，組裝前，需要將全部材料放置在平坦地面上，地面需要保持清潔，材料不得受到較大的壓力，以免產生形變影響管材質量。材料堆放的實際高度不能超過2m，可采用成箱等方法進行堆放，同時做好儲存管理工作，避免材料長時間被太陽光照射。

（2）組裝過程中，應先對熱熔管頭進行清理，對管材實施切割時，如果其直徑在50mm以內，則需使用旋轉切刀；如果直徑在50mm以上，則需使用鋸弓。組裝完成后開始試壓，未經試壓或試壓不合格的管材禁止使用。此外要注意，在回填結束以后，還需對管道進行二次試壓，確認合格后在與水平管道連接。對于管道的連接，可選取常用的熱熔法，而金屬管道可使用法蘭連接法。連接過程中必須認真核對各個設備，以免設備不匹配對施工造成影響。

（3）在以上工作完成之后即可進行下管。下管以前，不僅要對管道實施反復沖洗，還要根據相應的標準進行試壓。下管時，如果停留的時間較長，會造成不同程度的積壓問題，對施工帶來很大的麻煩。為確保施工順利進行，可采用當前較為先進的預制砼導頭下井法，其導頭直徑相對較小，在實際情況中主要借助導頭自重進行下井[4]。施工中應注意，不得在地面上大力拖拽管道，以免造成管道曲折，影響后續施工。

（4）下井作業完成以后，根據施工方案的要求，按照2-4m的間隔，使用固定支卡隔開相鄰的U形管，以此有效避免熱橋效應。除此之外，還需對管道間距實施合理的規劃，避免管道緊貼，從而確保施工質量。

結束語

伴隨人們生活質量的日益提升，以及社會經濟的飛速發展，能源短缺成為人們關注的焦點問題之一。作為一種全新的空調系統，地源熱泵技術憑借其節能環保、高效長久等優勢，逐漸得到廣泛的應用，并在技術與應用實效性方面均得到大幅的提升，成為當前主要的綠色節能技術。基于這種實際情況，要求相關人員對地源熱泵技術進行更為深入的分析，提升創新力度，消除技術本身的缺陷和問題，進而使其充分發揮應有作用，為使用者提供更為優質的服務。

[1]安嫦娥,劉文杰.暖通工程中的地源熱泵技術的應用[J].科技傳播,2012,10(18): 152-153.

[2]石豐.暖通工程中的地源熱泵技術的應用[J].科技與企業,2014,7(06):187-188.

[3]郭成斌. 暖通工程中的地源熱泵技術的應用[J]. 門窗,2014,8(03):84-85.

[4]么旭升. 地源熱泵技術及其在暖通工程中的應用[J]. 才智,2011,9(23):65-66.

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1007-6344（2016）07-0322-01