暖通工程中的地源热泵技术的应用研究

2016-08-11柯仲明

大科技 2016年14期

关键词：源热泵管材暖通

柯仲明

（黄山市建筑设计研究院安徽黄山 245000）

暖通工程中的地源热泵技术的应用研究

柯仲明

（黄山市建筑设计研究院安徽黄山 245000）

随着建筑业的快速发展和人们环保理念的不断提升，建筑工程项目中空调系统和供热系统的能源消耗问题逐渐引起社会各界的广泛关注，如何在保证两大系统功能的前提下，缩减能源消耗和环境污染，成为建筑行业以及两大系统相关企业发展过程中急需解决的问题。为降低建筑项目能源损耗，实现建筑节能，本文针对暖通工程中的地源热泵技术的原理、应用以及应用的优越性三方面展开研究。

暖通工程；地源热泵技术；应用

前言

地源热泵使是地下潜层地热资源供热制冷的高效节能统调系统，在夏季，其主机可以在对建筑室内多余的热量进行收集的基础上利用循环水将热量通过环路被地表浅层吸收，并吸收地表相对较低的空气实现建筑室内供冷；冬季利用地下管道将大地热量提取、集中并释放到室内，提升室内温度和生活用水的温度，实现对有效热量的高效利用。

1 暖通工程中的地源热泵技术的原理

通过地源热泵技术的概念可以发现其工作原理如图1所示，即其通过地表浅层地热资源实现对建筑室内温度进行调节，为建筑空间和用水提供热量的功能，实质上其以热能转移为原理，将高温热源的热量向低温热源转移，以此实现两种热源之间的平衡，为均匀散热和供热创造条件。实践证明暖通工程中的地源热泵技术具有较理想的应用性，其不仅对建筑室内环境优化具有积极的作用，而且可缩减建筑室内温度条件的能源消耗，避免温度条件对生态环境构成破坏[1]。例如，在室内温度过高的情况下，室内风机盘管系统会在压缩机的作用下对室内热量进行搜集并传向地下，当室内温度较低的情况下，循环水泵会将室外地下换热器收集、压缩的热量向室内传送，以此实现建筑采暖和热水供应，整个过程既对热量资源进行了合理的应用，又未产生对环境构成破坏的污染物。现阶段地埋管型地源热泵、地下水源热泵和地表水源热泵是暖通工程中最常见的地源热泵形式，由于地埋管型地源热泵的封闭性突出，所以应用范围相对最广，热能应用效果最为理想，竖直地埋管型地源热泵的钻孔深度通常为0.1～0.15m，每个钻孔需要配备2或4根U型管以及灌浆材料，笔者针对竖直地埋管型地源热泵技术的应用展开研究[2]。

图1 地源热泵技术工作原理图

2 暖通工程中的地源热泵技术的应用

实践证明，暖通工程中的地源热泵技术合理应用不仅可以在建筑采暖的过程中有效的提升舒适度，而且可以有效的缩减建筑能耗，对推动建筑业的可持续发展具有重要的作用，所以对地源热泵技术的应用展开研究具有重要的意义。现阶段其应用主要体现在以下三个方面：

2.1 钻孔施工

在钻孔施工的过程中为避免受到其他工程损害或对其他工程施工质量构成影响，要积极与相关工程之间建立联系，例如在钻孔的过程中忽视电缆工程中电缆的具体分布情况，可能会在钻孔的过程中对电缆构成破坏，影响钻孔的工序等；钻孔的具体数量通常由施工面积决定，钻孔的过程中除注重准确的钻孔定位外，要保证钻机钻杆垂直，常规情况下其水平度偏差要控制在1%以下，垂直度偏差要控制在0.5%以下，以此缩减施工事故的发生概率[3]。现阶段人们在实践中发现，在钻孔之间开挖泥浆池，可以有效的避免在钻井施工中水流面积的扩散，保证施工现场的清洁；将钻孔产生的土壤集中并有效的遮盖，可有效避免施工过程中不必要的操作，在钻孔的过程中灌入一定的泥浆，可以有效的避免发生塌孔问题；在钻孔施工后及时组织专业人员对施工质量验收，可提升钻孔的施工质量等。

2.2 预组装施工

管材的选型和进场后的堆放方式等都会对预组装质量构成影响，通常情况下在合格的管材进场后要将其组装成箱，将箱体结构按照垂直高度不超过2m的标准整齐的堆放在平整的地面上，以此缩减管材之间受重力等因素的影响造成彼此间的破坏概率；在此基础上由于强烈的日光会对HDPE管材质量构成威胁，所以在合理堆放的基础上要对其有效的遮盖，图2为各种类型的HDPE管材。另外在预组装的过程中，如果HDPE管材的直径≤De50，应用旋转切刀进行切割，当HDPE管材的直径＞De50时，应用手工木工锯进行切割，并在保证其管头清洁的前提下进行热熔，连接好的HDPE管材要在地表进行合理的试压，只有满足试压标准的HDPE管材可以进行后续的埋管作业，需要注意的是当井口回填后要对已经埋好的HDPE管材进行重新试压，试压合格才可以进行水平干管连接，然后在进行重新试压的基础上进行土料的回填，以上所有工作完成后仍需要对预组装的整个系统进行试压。可见在此过程中几乎每个操作后都需要进行有效的试压，这是保证地源热泵技术作用充分发挥的关键，需要引起足够的重视。

图2 各种类型的黑色HDPE管材

2.3 下管施工

由于钻孔内的积压会随着时间的推移而增大，阻碍管道的正常下放，所以下管施工必须强调及时性，即在钻孔工作完成后马上进行下管施工，现阶段下管施工最常见的方法是预制混凝土导头法，在此过程中需要注意，导头直径要在4个HDPE管材直径之和之上，但小于钻孔的直径，在导头制作完成后要进行针对性的试压，导头下管主要依靠其自身和管道的重量，为避免在下管施工的过程中对管材构成破坏，应避免管道出现人为弯曲、产生角度或人工较大力的拖拉；除此之外为避免暖通工程中的地源热泵技术在应用的过程中出现热桥效应，应在间隔2～4m的位置设置固定的支卡，在此基础上对管道间的距离进行合理的规划防止管道相粘问题发生，下管施工结束后要及时对管道的两侧进行有效的封闭，防止其他施工操作对管道质量构成影响。

3 暖通工程中的地源热泵技术应用的优越性

通过上述对暖通工程中的地源热泵技术的介绍可以发现，此技术的应用不仅有利于建筑节能减排，而且环保持久特点也非常突出，例如此技术在应用的过程中热源转换整个过程并未对燃气、煤、石油等常规能源造成明显的浪费，所以相比常规建筑采暖方式其节能特征突出；此项技术的实现以地表浅层土壤为依托，通过调节地表浅层土壤热量和室内热量实现对建筑室内温度的调控，满足居民对建筑室内舒适度的要求，整个过程并不会产生对土壤或室内空间造成污染的物质，有利于居民的健康生活，所以减排效果也非常明显。暖通工程中的地源热泵技术在应用的过程中并不以周期作为功能发挥的界定，具有持续性、长久运行的特点，即在一年四季中该项技术的作用可以持续发挥，夏季使建筑室内温度降低，冬季提升建筑室内温度并保证热水供应。

可见暖通工程中的地源热泵技术在应用的过程中相比其他建筑采暖方式，如集中供暖、燃气锅炉、区域锅炉房等，具有环保无污染、经济效益高、利用可再生资源等优势，例如此项技术在应用的过程中相比传统锅炉、火炕等供暖方式在燃料消耗方面小得多，也不会产生对环境构成破坏的气体，即使在应用的过程中可能会发生制冷剂泄漏问题，但由于现代地源热泵技术已经相对完善，泄漏几率非常小，可在统计的过程中忽略不计；另外，地源热泵技术在应用的过程中不需要购置燃料，能源消耗非常少，所以在缩减成本的同时，可将资本进行深度利用经济效果突出；整个技术在应用的过程中大量应用太阳能、地热能等可再生资源，并不会对环境构成破坏，所以此技术应在现代建筑工程中积极推广应用。