水平埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工問題分析

【摘要】當(dāng)前我國(guó)科技的日新月異，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源損耗也更加嚴(yán)重，而地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)作為一種高效節(jié)能以及經(jīng)濟(jì)性價(jià)比高的空調(diào)制冷與供暖技術(shù)也逐漸受到人們的關(guān)注，并得到了廣泛的運(yùn)用，尤其是地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)中的埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展更是快速。文中主要結(jié)合實(shí)際工程來對(duì)水平埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)與施工問題進(jìn)行分析研究，以便為今后的水平埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及施工提供參考。

【關(guān)鍵詞】水平埋管；地源熱泵；空調(diào)系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；施工

1、工程概述

1.1簡(jiǎn)述

本工程為杭州師范大學(xué)倉(cāng)前校區(qū)一期工程體育場(chǎng) ，地下一層，地上三層，建筑高度小于24米，建筑面積31758平方米，其中地下層為汽車庫(kù)，自行車庫(kù)、地上層為體育場(chǎng)附屬配套用房。本工程空調(diào)系統(tǒng)夏季空調(diào)冷負(fù)荷為448.07KW，冷指標(biāo)119.9W/平米；冬季空調(diào)熱負(fù)荷為258.34KW，熱指標(biāo)69W/平米。本工程空調(diào)冷熱源采用兩臺(tái)地源熱泵機(jī)組，其中一臺(tái)為余熱回收型機(jī)組，另一臺(tái)為全熱回收型機(jī)組。空調(diào)制冷工況：冷凍水進(jìn)出口溫度12/7℃，地源側(cè)水進(jìn)出口溫度25/30℃；空調(diào)制熱工況：熱水進(jìn)出口溫度. 45/50℃，蒸發(fā)器進(jìn)出口溫度10/5℃；熱水制熱工況：冷凝器進(jìn)出口溫度45/50℃，蒸發(fā)器進(jìn)出口溫度10/5℃。

杭師大倉(cāng)前校區(qū)一期體育場(chǎng)項(xiàng)目采用水平螺旋式埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，水平螺旋埋管總共152組，每組長(zhǎng)度約220米，加上直管長(zhǎng)度總計(jì)約43000米。埋管深度為地下室底板面層以下1.5米，152組螺旋式埋管通過16組分集水器匯總，16組分集水器分設(shè)在6個(gè)集水器間。其中分集水器間的設(shè)置進(jìn)行優(yōu)化，將分集水器設(shè)置在地下室外墻外側(cè)，并將集水器間抬高，底部設(shè)置排水地漏，將水排至室內(nèi)排水溝，較好的處理了集水器間及地下室的的防水。

1.2地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)分類

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)主要分為地埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)、地下水地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)以及地表水地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)這三種類型。其中地埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)主要是由地埋管換熱系統(tǒng)、熱泵機(jī)組以及空調(diào)末端系統(tǒng)等相互組合而成，地埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)中的換熱系統(tǒng)管道埋設(shè)方式是不相同的，因此，又可以分為水平埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)以及垂直埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。

2、水平埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題分析

2.1地埋管換熱系統(tǒng)方案可行性

地埋管換熱系統(tǒng)是地埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)中的重要內(nèi)容，所以對(duì)其設(shè)計(jì)方案的可行性進(jìn)行研究也是很有必要的，在對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的前期階段，除了要對(duì)地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的可行性進(jìn)行分析之外，還要對(duì)是否選用水平埋管的方式進(jìn)行充分的考量，可以通過從埋管數(shù)量、埋管換熱效果以及土方開挖回填量等多個(gè)方面與垂直埋管方式相比較的方法來進(jìn)行論證。地埋管換熱系統(tǒng)方案的可行性報(bào)告將會(huì)為水平埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的精細(xì)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

2.2水平埋管位置的選擇

在對(duì)水平埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中一定要結(jié)合工程的實(shí)際情況以及總體平面布局來對(duì)水平埋管的位置進(jìn)行合理的選擇，倘若總體布局產(chǎn)生變化的話，設(shè)計(jì)也要隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。水平埋管位置一般都會(huì)選擇在道路用地區(qū)域以及景觀綠化用地區(qū)域內(nèi)，在對(duì)水平埋管位置埋管之后并進(jìn)行回填的時(shí)候，倘若不需要采用卵石換填工藝來進(jìn)行處理的話，是需要一個(gè)自然沉降的過程，該過程最少需要三年之上。

2.3選擇大開溝水平螺旋埋管或者雙層埋管的布置方式

在對(duì)小型地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行施工的時(shí)候，一般都會(huì)選用把水平埋管以平鋪直管的方式來放置在兩米深的土壤中，但是倘若遇到中型或者是大型的地源熱泵系統(tǒng)施工的話，這種方式就不可行，主要是因?yàn)椴粌H土方開挖回填量比較大，必要時(shí)還必須要進(jìn)行二次轉(zhuǎn)運(yùn)，并且占地面積也較大，所以在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候一定要結(jié)合施工規(guī)模來對(duì)布置方式進(jìn)行選擇。大開溝水平螺旋埋管或者雙層埋管方式是水平直管埋管的升級(jí)，具有換熱效率高的優(yōu)點(diǎn)，不僅如此，這種布置方式既可以增加開溝的深度，又可以增加埋管的長(zhǎng)度，在一定程度上有利于縮減占地面積，不僅如此，成本價(jià)還比較低。

3、水平埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)施工問題分析

3.1水平埋管換熱系統(tǒng)施工方案要與其他工程相配合

水平埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)施工中的重要一部分便是水平埋管換熱系統(tǒng)的施工，它并不是一個(gè)獨(dú)立的施工過程，而是需要與其他工程交叉施工，所以水平埋管換熱系統(tǒng)的施工方案必須要與其他工程相配合。在對(duì)水平埋管換熱系統(tǒng)的施工方案進(jìn)行編制的過程中要對(duì)項(xiàng)目的總體進(jìn)度以及埋管區(qū)域的其他施工節(jié)點(diǎn)進(jìn)行充分的了解，之后在對(duì)施工中涉及到的交叉作業(yè)順序進(jìn)行針對(duì)性的編制。水平埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)施工方案的合理性對(duì)于減少交叉施工的影響，以及保證施工的質(zhì)量有著重要的作用。

3.2要盡量避免雨天施工

由于水平埋管換熱系統(tǒng)需要布置在室外土壤中，要先進(jìn)行土壤開挖，之后在埋管，最后是回填，所以倘若在雨天或者是雨季施工的話，不僅會(huì)增加施工成本，還會(huì)影響施工的效率。特別是在對(duì)中型或者是大型埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)工程進(jìn)行施工的時(shí)候，土方工程量是非常大的，在雨天施工的時(shí)候也會(huì)極其容易發(fā)生管溝坍塌積水以及施工現(xiàn)場(chǎng)混亂的局面，所以在對(duì)水平埋管換熱系統(tǒng)進(jìn)行施工的時(shí)候一定要盡量避免雨天或者是雨季施工。

3.3對(duì)地埋管水平轉(zhuǎn)垂直處的防漏防裂問題要加以注重

只有確保地埋管換熱系統(tǒng)的密封性才可以為地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供保障，地埋管路標(biāo)高在上升的過程中，水平垂直轉(zhuǎn)彎處會(huì)選用彎頭熱熔連接的方式進(jìn)行連接，但是在后期土壤沉降的時(shí)候往往會(huì)容易出現(xiàn)壓裂問題，從而造成管漏現(xiàn)象，因此為了避免此類事件的發(fā)生，確保地埋管后期不會(huì)受到損壞，一定要對(duì)地埋管水平轉(zhuǎn)垂直處的防漏防裂問題加以注重，并嚴(yán)格按照管道回填的相關(guān)規(guī)章制度以及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)所使用的埋管為聚乙烯PE材質(zhì)的管道，具有良好的柔性，所以在水平垂直的轉(zhuǎn)彎處盡量少用彎頭來進(jìn)行連接，可以利用其柔性自然彎至井內(nèi)，以此來防止管道被壓裂問題的出現(xiàn)。

總結(jié)：

總而言之，為了保證地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的高效運(yùn)行就必須要對(duì)其設(shè)計(jì)與施工問題進(jìn)行全面的分析，并制定合理的設(shè)計(jì)方案與施工方案，只有這樣才可以確保地源熱泵空調(diào)技術(shù)得到充分的利用，有利于地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)一步的推廣和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉學(xué)來，李永安，張耀鵬.地埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工中應(yīng)注意的問題[J].建筑技術(shù)，2010，41（11）：1045-1046.

[2]李燕.樁埋管地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].中國(guó)機(jī)械，2014（22）：129-130.