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1、地源热泵系统在暖通工程实践中应用【摘要】随着经济的发展和人们生活水平的提高，公共 建筑和住宅的供暖和空调已经成为普遍的要求。作为中国传 统供热的燃煤锅炉不仅能源利用率低，而且还会给大气造成 严重的污染，因此在一些城市中燃煤锅炉在被逐步淘汰，而 燃油、燃气锅炉则运行费用很高。地源热泵就是一种在技术 上和经济上都具有较大优势的解决供热和空调的替代方式。 本文通过分析地源热泵的技术特点，针对地源热泵系统在暖 通工程实践中的应用问题进行探讨，以期通过本文的阐述进 一步推进地源热泵技术在暖通工程的应用，对有效提升工程 质量，提供理论依据。【关键字】地源热泵；暖通工程；施工；节能环保地源热泵是一种利用土壤
2、所储藏的太阳能资源作为冷 热源，进行能量转换的供暖制冷空调系统，地源热泵利用的 是清洁的可再生能源的一种技术。地表土壤和水体是一个巨 大的太阳能集热器，收集了 47%的太阳辐射能量，比人类每 年利用的500倍还多（地下的水体是通过土壤间接的接受太 阳辐射能量）；它又是一个巨大的动态能量平衡系统，地表 的土壤和水体自然地保持能量接受和发散相对的平衡，地源 热泵技术的成功使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能 或地能成为现实。一、地源热泵的技术特点地源热泵分为地下水源热泵、地表水源热泵和地埋管地 源热泵。地埋管地源热泵系统为闭式系统，通过循环液(水 或以水为主要成分的防冻液)在封闭的地下埋管中流动，
3、实 现系统与大地间的传热。(1) 节能：地源热泵制冷时比传统中央空调系统运行 效率要提高30%-50%；供暖时要比热力管网集中供热或燃 油燃气供热系统降低20%60%。(2) 减排：以清洁能源代替燃煤供暖，系统无燃烧设 备不产生CO, C02等温室气体。房间内采用水作为循环介质, 没有氟利昂的泄漏。(3) 环保：没有燃烧过程，不存在污染物排放问题， 属绿色环保技术。(4) 长效：冬季取出的热量可在夏天得到补偿，全年 循环利用，有可再生性；没有环境污染隐患并避免了对资源 造成破坏，有可持续性。地源热泵也有一些不足之处表现在：初投资偏高；其次, 对当地的地质条件及气候条件依赖性强等。二、地源热泵系
4、统的组成地源热泵主要由四个部件组成：即压缩机、冷凝器、膨 胀器和调节阀，其中压缩机是地源热泵的最主要部件，是热 传导的动力源；冷凝器和膨胀器是地源热泵吸热和放热的部 件；调节阀是地源热泵的控制部件。地源热泵系统可分为两 部分：地下部分和地上部分。2. 1地下系统的设计地下系统是地源热泵工作性能的 关键，它直接制约着地源热泵系统供热/制冷效率的高低。2.2地上系统的设计地上系统主要包括地源热泵机房和空调末端系统。由于 地源热泵设备体积要小于传统制冷机组，它同时实现采暖功 能，因此无需设置供暖设备，大大节省了制冷机房的占地面 积和空间。空调末端系统的设计与普通中央空调末端系统没 有太大区别，但是需
5、要设计人员注意的是，地源热泵系统夏 季、冬季的进出水温度与传统的中央空调主机的进出水温度 有较大差异。如与正常进出水温度有偏差时，需向设备厂家 进行冷热量的核算与修正，这将对整个系统有很大的影响。三、地源热泵系统在暖通工程实践中的应用3. 1钻孔施工(1) 钻孔前应勘测现场，做好和其他专业(如土建、 给排水、消防、电缆等)的交叉与衔接。根据施工钻孔平面 图的孔数、行距和面积，进一步核实现场的施工面积以满足 打孔要求；(2) 核实无误后，按施工平面图检查定位放线，排水、 泥浆倒运工序，合理安排土方、泥浆池、安全通道及堆土场 的位置，保持通道畅通无阻；(3) 钻孔就位，要保证钻机钻杆垂直度，防止垂
6、直偏 差将已埋管道损坏。钻井机械定位保证水平度偏差W1%； 保证垂直偏差0.5%；(4) 在钻孔的两孔之间挖1400mmX700mmX500mm泥浆 池，位置在地埋管挖沟方向两孔之间，用作钻井机在施工中 水循环载体，不至于流到其他地方，保证施工现场的整洁；(5) 根据在其他工程的施工经验，可采用正循环回转 钻井；(6) 钻孔过程中安排质量检查员随时检查钻孔的位置, 确保钻孔位置的正确性，并做好检查记录工作，如发现偏差 超过标准要求，应及时纠正重新进行定位；(7) 钻孔完成后，检查钻孔深度和钻孔的质量并做好 隐蔽工程记录报建设单位(监理)验收；(8) 钻孔过程中产生的土方和土方开挖的土壤应集中
7、堆放，并用彩条布覆盖；(9) 在钻孔过程中为避免钻孔塌方，在钻孔过程中灌 入泥浆对钻孔的井壁进行泥浆凝固护壁，防止塌孔。3.2现场预组装施工(1) 地埋U型管宜在现场预组装，管材预组装前应水 平堆放在平整的地面上，不应局部受压使管材变形，堆放高 度不宜超过2m；管件贮存应成箱存放在货架上或码堆在平整 平面上，地面上码堆高度不宜超过2mo HDPE管运至工地采 用彩条布覆盖，严禁长时间太阳下暴晒；(2) HDPE管连接时应注意热熔管头清洁，管材切割时 当管径Wde50时，采用旋转切刀；当管径de50时，采用手 工木工锯；(3) HDPE管在地面连接完成，试压、合格后方可埋管; 井回填后再次试压、
8、合格后方可连接水平干管；水平总管连 接完试压、合格后方可回填土。总管连接完后进行系统试压;(4) HDPE管道的连接可采用热熔连接r热熔承插连接、 热熔对焊连接)，与金属管道连接应采用法兰连接；(5) 热熔对接：管材外径263mm的1IDPE管均可采 用热熔对接方式连接，该方法经济可靠，其接头在承拉和承 压时都比管材本身具有更高强度。热熔连接温度： 200-210Co使用该方法时，设备仅需热熔对接机，步骤如 下：把待连接管材置于焊机夹具上并夹紧；清洁管材连 接端并铳削连接面；校直两对接件，使其端面错位量不大 于管道壁厚的10%；放入加热板加热；加热完毕，取出 加热板；迅速接合两加热面，升压至熔
9、接压力并保压冷却。(7) HDPE管连接的注意事项： 管道连接前应对管材、管件及附属设备、阀门、仪 表按设计要求进行核对，并在施工现场进行外观检查，符合 要求方准使用。连接时应使用同一生产厂家的管材和管件， 如确需将不同厂家(品牌)的管材、管件连接则应经试验证 明其可靠后方准使用。每次连接完成后，应进行外观质量检 验，不符合要求的必须返工； 施工人员应进行上岗培训； 每次施工后，管口应临时封堵； 当室外温度（TC时，塑料地埋管物理力学性能将有所 降低，容易造成地埋管的损害，故当室外环境温度（TC时， 尽量避免地埋管热换器的施工，若赶工期，施工时应采用保 护措施或调整施工工艺参数。3.3下管施工
10、钻孔完成后应立即下管，下管前应对U型管进行试压、 冲洗。停留时间越长，孔内的积压现象越严重，管子也就越 难放。采用预制导头下井施工法。预制导头直径略小于钻孔直径，大于4根HDPE循环管所占位置的直径（预制导头制作 后应进行试压试验）。依靠导头的重量和HDPE管内水的重量 下井，这样既保证下管的速度又可保证HDPE管能有效地到 达地源井底，同时，还能保护HDPE管材在下井过程中免受 井壁尖石的刮伤、损坏。一般采用人工下管，下管时必须多 人合作，提起管子时不得在地上拖拉，不应形成不自然的弯 曲，更不允许产生角度。为避免热桥损失，U型管管间距应严格按设计要求，下管时尽量保持同心度并且管与管不要接触太
11、紧，施工时每隔24m设置固定支卡将U型管分开，以确保垂直地源换热管 的相对位置不变，垂直换热管不会贴在一起。HDPE管下井完成后，须将U型管两个端口密封。四、结束语综上所述，地源热泵系统已经在中央空调工程中显示出 其自身的优势与特点，同时也被国家大力提倡使用。在某些 城市，政府提出了大量的鼓励政策，如为采用地源热泵系统 的建筑工程项目提供政府性补贴等。由此不难看出，地源热 泵工程将在中央空调工程中占有越来越大的市场份额，将会 是中央空调工程的一个大的发展趋势。参考文献：1 肖伟；藏西南边远地区直接受益式太阳能采暖研究 D.北京：清华大学，2010.2 陈玉兴；谈城市污水在建筑供暖、制冷中的应用J.科技通报，2012 (2)： 115116.
