暖通工程中地源熱泵技術的應用與施工

武大偉

摘 要：地源熱泵技術是一種解決建筑制冷供暖的新型技術，與傳統的建筑制冷供暖技術相比，該技術具有節能、環保、高效等優點，其應用前景非常良好。有鑒于此，文章以山南劇院暖通工程為例分析了地源熱泵技術的應用與實際施工，旨在為同行業工作人員提供一些借鑒。

關鍵詞：地源熱泵技術；暖通工程；工程施工

1 工程概況

根據淮南市山南劇院項目的《地源熱泵系統工程地埋管測試報告》，夏季平均每米井深換熱量為：54.7W/m，冬季平均每米井深換熱量為：42.3W/m，在施工前對工程進行了土壤熱工測試。根據測算結果可知本工程地源熱泵地埋管系統換熱量：夏季為：2797kW，冬季為：1960kW。根據計算，工程選擇使用高密度HDPE100型dn32雙U型管土壤換熱器，有效長度為：120m。按冬季空調熱負荷設計地埋管。所需換熱孔數量為426個。

另外，為了使地源熱泵空調系統能實現長期利用地熱源的目的，使土壤每年的取熱和放熱總量達到平衡。工程設計中采用地源熱泵加輔助冷卻塔的復合式地源熱泵系統，利用冷卻塔承擔冷熱負荷差，以保持土壤的熱平衡。

2 山南劇院暖通工程中地源熱泵技術的應用與施工

2.1 暖通工程中地源熱泵技術的施工流程圖

在施工開始之前，參照以往的經驗并結合工程的實際情況，設定了科學的施工流程，確保工程施工安全、質量。

2.2 暖通工程中地源熱泵技術的實際施工

將地源熱泵技術應用到暖通工程中不僅可以有效的節約能源，同時還可以大大提高暖通系統的穩定性以及其環保性能，因此其發展是非常有必要的。現以山南劇院暖通工程為例介紹地源熱泵技術的實際施工。

2.2.1 鉆孔

（1）在進行鉆孔前充分仔細勘察現場的地質條件和具體情況，

同時，與其他專業的相關銜接工作做充分準備。鉆孔過程應嚴格遵照施工圖紙執行，包括鉆孔的行間距、鉆孔數量等參數，進行準確放線定位。（2）鉆孔過程中首先應保證鉆桿能夠自始至終保持垂直狀態，鉆孔過程中應嚴格控制鉆孔偏差，實際操作過程中應保證水平偏差在1%范圍內，垂直偏差在0.5%范圍內。（3）鉆孔過程中泥漿池的作用是十分關鍵的，泥漿池是鉆孔所用泥漿的容器，可以避免鉆孔所用的泥漿四處流動，保證泥漿及施工現場的干凈整潔：鉆孔過程會產生很多廢棄的土壤，應將這些廢棄物進行集中堆放。

2.2.2 組裝管道和下管工作

（1）地埋式用到的U形管一般情況下在現場進行組裝、切割是最合理的，以滿足有可能出現的設計變更，尤其是鉆孔深度的需要。組裝前應做好材料的進場工作，所需材料應整齊碼放，避免管材堆放不整齊、堆放過高等原因產生的局部受壓情況的出現，防止管材受壓變形影響使用效果，應嚴格限制管材的堆放高度。同時，HDPE管道進場后應做好防曬工作，盡量采用集中裝箱的方式儲存，或用遮陽布等將其進行覆蓋，避免因長時間的陽光照射影響其質量。（2）每隔3m左右應將U形管道用支卡隔開，這樣做可以有效的避免熱橋效應的出現。同時，施工前應對管道間距離進行合理的規劃，防止由于設計不合理使管道緊貼。此外，下管工作完成后應對管道兩端進行封閉處理。

2.2.3 管道壓力的試驗

在暖通工程地源熱泵技術施工過程中，管道的壓力試驗最少要進行五次，以便于最大程度的確保管道運行的安全與穩定。（1）垂直下管之前開展相應的管道壓力試驗，也就是通常所說的帶壓下管；（2）水平管道和垂直管道在進行熔接之前還要第二次的管道壓力試驗，當試驗結果符合相關規定后才可以繼續對管道進行施工；（3）管道在熔接完成之后還要再次進行管道壓力試驗；（4）分區集、分水器和各回路水平管連接完成之后還要再次進行管道壓力試驗，并且本次試驗的時間應該大于等于四小時；（5）暖通工程全部完工之后應

該開展最后一次管道壓力試驗，本次管道壓力試驗的時間應該大于等于48小時。這有這樣，才能夠最大程度的確保暖通工程的效果。

3 地源熱泵技術施工質量控制對策

3.1 鉆孔質量的控制對策

（1）在開展鉆孔作業之前，依據實際的施工情況對鉆孔現場實施清理，在將場地清理好之后，開始布線，最后確定好實際施工的鉆孔位置。（2）鉆機的鉆桿要擁有非常優良的垂直度，以便于最大程度的避免鉆機鉆桿在鉆孔過程中出現垂直偏差，對管道造成影響。（3）在實際鉆孔作業中，相關質量監管工作人員要隨時對鉆孔位置進行檢查和記錄，使鉆機在正確的位置進行鉆孔作業。（4）在鉆孔作業竣工之后，還要對鉆孔的深度以及質量進行檢查，檢查無誤之后向監理報批，準備驗收。（5）地埋換熱管下管過程中應對下管深度進行確認，且應帶壓下管，假如在下管作業中工作人員發現壓力存在快速變化的情況，應該將施工所用的管道抽出，選擇新的壓力試驗合格的管道進行帶壓下管作業。完成之后分析出現這種問題的情況，并制定好相應的整改措施。（6）地源熱泵技術實際施工中的埋管作業要盡可能的連續作業，施工中途停止或者休息的時間不可以大于15min。（7）在鉆孔作業中為了防止鉆孔出現塌方狀況，應該向鉆孔中灌注泥漿。

3.2 回填質量的控制對策

回填工序也稱為灌漿封井，該工序主要有兩個目的：第一，增強埋管和鉆孔壁二者之間的熱傳遞性能；第二，對工程進行密封，以便于防止工程對地下水層造成污染。（1）井孔中地埋管換熱器埋設完畢后，用原漿、細砂的混合漿進行灌漿回填，確保填充物沉淀密實后，在孔內鏟入細砂進行封孔，必須將管和孔井之間空隙填實，確保換熱效果。（2）在水平總管連接前，水平溝溝底平整后應先回填一層細沙，待管道連接完成后再回填細砂或細土將管道覆蓋，回填壓實過程要均勻，回填料應與管道接觸緊密，且不得損傷管道。至此，回填完畢。

4 地源熱泵技術的應用優勢

（1）擁有極好的穩定性：地能的熱資源溫度通常都處于較為穩定的狀態，基本上始終維持在10℃-20℃，冬季溫度高于外界環境，夏季其溫度低于外界環境，這就使得地源熱泵始終可以不受外界因素的影響而處于可靠、穩定的運行狀態。（2）節能高效。地源熱泵技術所使用的能源為地熱以及電能，其中地熱為主，電能為輔，因此，使用該技術可以極大的節約電能。相關實踐證明，地源熱泵在冬季對電能的利用率可以達到100%，這相比于常規的中央空調而言可以節約40%的電能。（3）環保可再生。地源熱泵技術在使用過程中不產生任何污染，不產生廢氣，也不產生固體廢棄物，是一種環境友好型的技術。另外，地源熱泵是一種可以再生能源，符合能源可持續性發展的趨勢，是理想的綠色環保產品。

5 結束語

綜上所述，地緣熱泵技術是一種非常優質的建筑供暖制冷技術，具有著非常良好的應用前景。在該技術的實際使用與施工過程中，鉆孔與管道施工是其中最為重要的施工環節，因此要加強對這兩個環節的質量控制，確保工程施工安全開展。

參考文獻

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