朱南军

（上海建筑设计研究院有限公司，上海 200041）

1 地源热泵的概念

地源热泵施工技术其实就是利用少量的电能来将地下浅层的能源有效转化成可供人们日常生产生活使用的能源。目前的地源热泵主要包含了地下水热泵、土壤热泵以及地表水热泵几大类，其实也可以说是清洁能源当中的一种。该项技术主要可以应用到暖通空调系统当中，实现了对室内温度的有效调节，还实现了冷热交替功能。除此之外，地源热泵技术在暖通空调当中的应用大大提升了工作效率，还有效节约了能源，降低了温室气体的排放量，实现了节能环保的目标，也可以为企业创造更多的经济效益，符合国家的可持续发展战略。

2 地源热泵空调施工工艺技术

2.1 放线定位

在放线定位时，工作人员一定要严格按照换热孔的具体位置操作，然后再根据孔洞设置木桩的具体位置，从而开始钻孔，尽可能地将误差控制到最小，如果误差过大，就需要进行重新定位。

2.2 挖掘泥浆池

在挖掘泥浆池时，也需要满足附近钻机使用的相关标准，一般情况下都选用人工开挖的模式，在挖掘完成之后还应该对现场的泥浆进行调制。需要注意的是，应该尽可能避免泥浆池出现渗漏水现象，否则会对地基造成一定的破坏，还会进一步影响地基的承载力，这就需要在泥浆池当中放置彩布并添加一定的塑料薄膜，这样可以有效避免渗漏现象的发生。在这些操作完成之后，还应该保证泥浆池的承载力。

2.3 钻机定位施工

地源热泵施工过程中，一般情况下都是采用潜孔锤钻机加普通的钻机，在实际作业过程中，这种钻机的施工效率要比普通的钻机高一些，大约每天就可以完成1个孔的钻进，而普通钻机钻进1个孔大约需要1周的时间才能完成。

2.4 钻孔施工

钻孔位置达到工程实际要求之后，相关的工作人员还应该对钻孔的垂直度和直径进行严格审查，一定要确保其严格符合相关的规定和标准。另外，钻机还应该设置一定的扶正器，但是对地质条件有着比较严格的要求，可以设置一定的护臂套管，以更好地避免坍塌现象的发生。

2.5 下管之前需要有准备工作

双U形管在连接时，通常情况下都采用电熔接的方式对连接处进行处理。在下管时，先应用水对管道进行彻底冲洗，然后将管卡放置在合适位置，在对管卡进行设定时一定要对其距离进行严格把控，以有效防止热量损失，否则就会影响到换热作业的效果。

2.6 九通以及地埋立管进行连接

在对九通进行铺设时，应提前铺设一层细砂，然后再利用石灰粉对管道的方向进行设置，并对标高作出适当的调整，最后采用电熔的方式对管道进行连接处理，尽可能避免在连接过程中出现熔接不平衡现象的发生。

3 地源热泵技术分类与应用策略

3.1 地源热泵技术的主要应用形式

根据热量来源的不同，可以将地源热泵暖通系统分为地下水源、地表水源以及土壤源三大类。土壤热泵技术其实是将使用水作为工作的介质，在土壤当中的换热管道和热泵机组两者之间进行反复流动，从而完成机组和土壤之间热量的交换。根据埋管方式的不同，可以将其分为水平和垂直两种模式，这也是目前比较常见的地源热泵形式，这两种方式在实际应用过程中不需要将水抽取出来。地下水源热泵其实就是把地下水源当作是热量的来源，把地下水抽出之后输送到换热器和热泵机组当中，在将热量提取之后又将其送回到地下。在该项操作之前一定要向当地政府有关部门进行申请和审批，在得到允许之后方可开始施工，这种方式使用的前提条件一定是当地要具有充分的地下水。地表水源热泵技术其实是同样的道理，将地表水当作冷热源，把水抽出之后采用开式循环或者是闭式循环模式来进行热交换处理。开式循环是在抽取之后直接实施热交换，闭式循环是借助地表水和热交换器之间来实现热交换。根据地源水在应用方式方面的不同，可以将地源热泵主要划分为闭环和开环两种模式，开环系统是直接将外部的水源当作介质，利用板式换热器和外部水实现热量的交换；闭环系统的换热器和外部的水还有土壤是不相通的，在密闭的系统当中完成热量的交换。

3.2 空调方案

想要不断提升暖通空调的运行效率和对能源的利用率，就需要不断优化空调的运行方案，在对建筑空调进行设计时，一定要满足消防房间和电梯机房的相关需求，其他各个方面也应该充分满足空调的集中方案。由于暖通空调方案和普通的设计方案之间存在比较大的差异，特别是对地埋热泵空调的最末端体现得尤为明显，换热器占据着最为核心的内容，所以，应该充分结合建筑工程的具体规模来对地埋管钻井的数量和长度进行最为科学、合理的确定，同时，还应该对钻井的具体分布情况进行合理规划。除此之外，还应该对暖通空调的换热性能进行一定的测试，要控制在暖通空调的施工范围之内，对钻孔的换热量也要进行严格的计算，以更好地掌握钻井单位的换热能力，一般情况下可以选择双U换热器，并充分结合供热的总需求对钻井数进行准确的计算，具体的计算公式为：钻孔数=（1 000×地埋管热负荷）/（现场换热性能测试单位钻孔深度换热量×钻孔深度）。

根据计算结果和以往的成功经验，对钻井的间距、直径、井深以及埋深等各种参数进行合理确定，在对钻井周边的绿化带进行利用时，可以设计一定的梅花形状，并与制冷机房连接在一起，尽可能保证水压的平衡性。支路总管可以通过穿墙的方式进入到机房当中的集水器和分水器。我国目前正在对空调热回收技术进行大量的研究，并取得了很大的成就，可以充分借助热回收机组将冷却水的热量进行有效集中，然后应用到生活热水和生产过程中，对热量进行有效的利用，大大减少了空调的热污染。

3.3 运行冷却塔的策略

冷却塔可以实现对地热的平衡性调节，这种辅助冷源可以很好地弥补损失的热量，就实际情况来看，弥补效果并不是非常好，如果将冷却塔引入到其中，就可以更好地实现对地热不平衡性的调节。由此可以看出，冷却塔的起停运行方式可以起到很好的地热平衡作用。在冷却塔实际运行过程中，我们应该注意以下几个方面的问题：①对作业设备进行最为科学、合理的选择，所选用的冷却塔一定要满足工程的实际需求，对整个系统当中的释放热量和制造热量的差额进行有效弥补，同时，还应该尽可能避免选用过大的冷却塔，以免造成不必要的浪费。具体计算公式为辅助散热冷却塔设计放热量=（设计中供冷月的总散热量－设计总散热量）/2×供冷月小时数。②制订科学、合理的启停策略。在同一个作业环境当中，冷却塔地源热泵系统的启停策略也具有比较大的差异性。在方案一中，将地埋管当中的地源热泵作为主要的换热方式，充分利用埋管将热水输送到冷凝器当中，当水温达到一定标准的时候，也就说明了地源热泵的散热负荷达到了其自身的最高值，这个时候就应该启动冷却塔；在方案二中，利用埋管将热水输送到冷凝器当中之后，一定要将室外的温度与水温之间的差距控制在一个合理的范围之内，否则，就应该启动冷却塔来进行辅助降温处理；在方案三中，每年都应该定期对冷却塔进行开启，坚持数月如此操作。根据以往多年的经验总结发现，方案一和方案二相比较而言具有更大的应用优势。

4 市场潜力和发展趋势

据统计，我国城镇现有民用建筑总面积约1.05×1010m2，预计到2020年底，民用建筑面积将达3.0×1010m2。到目前为止，符合节能标准的建筑面积还不到5%，剩余部分均需在后期逐步进行节能改造，国家初步计划在未来5年，完成地源热泵利用面积3.5×108m2。另外，随着气候条件的变化，我国采暖区域也逐步由北向南推移，采暖面积也会因此大幅度增加，可见地源热泵技术具有巨大的市场潜力和广阔的发展空间。能源问题已经受到国际社会的共同关注，节能减排和新能源开发利用成为了近年来接连召开的联合国气候变化大会的中心议题。全面促进节能减排，大力推进环境治理，成为我国发展过程中所面临的主要问题。“十三五”规划已明确提出，到2020年我国要实现单位GDP碳排放要比2015年下降40%～45%的奋斗目标，充分显示了我国政府坚定不移地走绿色发展之路的信心和决心。

总而言之，在地源热泵技术实际应用过程中，一定要充分结合该地区的实际地质环境来进行最为科学、合理的选择，特别是对地下水比较丰富的区域更是要引起重视，该地区的施工工艺更加复杂，需要对施工技术进行不断的提升，更好地促进地源热泵技术的应用。