暖通工程中的地源熱泵技術的應用

孫常青

摘要：地源熱泵技術在國外是很流行的一種供能技術，當然這也因為地源熱泵技術相對來說是無污染的一種技術。它利用了自然能源給人們提供了所需的能源需求，所以經過我長期對地源熱泵技術的學習，本文就針對暖通工程中的地源熱泵技術的應用進行分析與描寫。

關鍵詞：暖通工程；地源熱泵；技術應用

前言

地源熱泵技術是現代建筑暖通施工中的常用技術，由于出現時間相對較短，暫時仍屬新興技術行列。地源熱泵技術的產生對建筑暖通節能有重要意義，因為該技術應用于建筑暖通施工時，不僅能安全、有效實現建筑供熱采暖，還能大大降低能源損耗，實現建筑節能。

1 地源熱泵概述

1.1 地源熱泵概述

“地源熱泵”是利用地球表面的淺層地能進行供熱和制冷的新型能源利用技術，是熱泵的一種，熱泵是一種利用卡諾循環和逆卡諾循環原理轉移冷量和熱量的設備.地源熱泵通常是指能夠轉移地表土壤中的熱量或者冷量到所需要地方的熱泵設備。通常，熱泵機組都是用來為空調系統提供冷源或者熱源的.地源熱泵機組則利用了地下土壤巨大的蓄熱蓄冷力，冬季地源把熱量從地下土壤中轉移到建筑物內，夏季再把地下的冷量轉移到建筑物內，一個年度形成一個冷熱循環。地能或地表淺層地熱資源的溫度一年四季相對穩定（如圖一），土壤與空氣溫差一般為17度，冬季土壤溫度比環境空氣溫度高，夏季比環境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調冷源。

與鍋爐（電、燃料）供熱系統相比，土--氣/水型地源熱泵系統的轉換效率最高可達4.7。而鍋爐供熱只能將90%以上的電能或70～90%的燃料內能轉換為熱量供用戶使用，因此它要比電鍋爐加熱節省2/3以上的電能，比燃料鍋爐節省1/2以上的能量，運行費用為各種采暖設備的30-70%。由于土壤的溫度全年穩定在10℃—20℃之間，其制冷、制熱系數可達3.5—4.7，與傳統的空氣源熱泵（家用窗式和分體式空調、中央式風冷熱泵）相比，要高出40%以上，其運行費用僅為普通中央空調的50—60%。夏季高溫差的散熱和冬季低溫差的取熱，使得土--氣型地源熱泵系統換熱效率很高。因此在產生同樣熱量或冷量時，只需小功率的壓縮機就可實現，從而達到節能的目的，其耗電量僅為普通中央空調與鍋爐系統的40%—60%。如圖2

2 地源熱泵的分類

2.1 土壤源熱泵

土壤源熱源（也叫大地耦合式熱泵）以大地作為熱源，熱泵的換熱器埋于地下，與大地進行冷熱交換。土壤源熱泵系統主機通常采用水—水或熱泵機組或水—氣熱泵機組。根據地下熱交換器的布置形式，主要分為垂直埋管、水平埋管和蛇行埋管三類。

2.2 地下水熱泵系統

地下水熱泵系統，是一種以水體為低位熱源，利用地下水式水源熱泵機組為空調系統制備與提供冷/熱水，再通過空調末端設備實現房間空氣調節的系統形式。地下水熱泵系統的優勢是造價要比土壤源熱泵系統低，另外水井很緊湊，不占什么場地，技術也相對比較成熟，水井承包商也容易找。

2.3 地表水熱泵系統

地表水熱泵系統主要有開路和閉路系統。地表水熱泵系統具有相對造價低廉、泵耗能低、維修率低以及運行費用少等優點。在寒冷地區，開路系統并不適用，只能采用閉路系統。但是，在公共用的河水中，管道或水中的其他設備容易受到損害。另外，如果湖泊過小或過淺，湖泊的溫度會隨著室外氣候發生較大的變化，這就會產生效率降低，制冷或供熱能力降低的后果。

3 暖通工程中地源熱泵技術的應用

3.1 鉆孔

第一，在正式鉆孔之前，應對施工現場仔細進行勘測，基于施工鉆孔圖紙所標注的孔數、面積以及行距等，對施工現場的實際情況進行檢查，確保其施工的面積符合打孔的需求，待核實沒有錯誤以后，根據施工圖紙來明確定位，并進行放線。第二，在鉆孔過程中，要確保鉆機的鉆桿始終保持垂直的狀態，避免其出現偏差損壞已埋管道。其水平度所產生的偏差不可大于1%，而垂直偏差則不可大于0.5%。第三，在兩孔間應該開挖相應的泥漿池，將其用于鉆井機器設備在施工過程中水循環的一個載體，避免在施工過程中水流于其他位置，從而確保其施工場地的整潔。第四，在鉆孔階段，所產生的土壤應該集中進行堆放，用相應的覆蓋材料將其覆蓋住。第五，在鉆孔時，還應注意建筑物電纜布置情況，結合建筑電纜實際分布情況來進行鉆孔，以免因鉆孔損壞其電纜，同時也應注意電纜對于鉆孔所造成的影響以及干擾。

3.2 管道的組裝與下管

3.2.1地埋所需的這種U形管通常在施工現場進行預組裝，在預組裝之前，應將所需管材放于平坦且干凈的地面上，管材堆放高度一般情況下不可大于2m，可采取成箱的方式來進行堆放和儲存。其中HDPF管道被運送到施工場地后，應該將其覆蓋，不可將其長時間暴露太陽下，以免對其質量造成影響。

3.2.2組裝時，應將熱熔管頭清理干凈，在切割管材的時候，若管道的直徑小于50mm，應用旋轉切刀來實施切割，若管道的直徑超過50mm，則應用鋸弓來實施切割。待管道組裝結束后，應進行試壓，待其合格以后才可正式埋管。

4 結束語

總之，地源熱泵技術是一種低位可再生能源技術，相比于電力，使用地源熱泵作為建筑暖通空調能量來源，有著清潔、節能的優勢，是一種綠色的暖通空調方案，在保護環境和節能減排方面都能夠發揮重要作用。

參考文獻

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