【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，公共建筑和住宅的供暖和空調(diào)已經(jīng)成為普遍的要求。作為中國(guó)傳統(tǒng)供熱的燃煤鍋爐不僅能源利用率低，而且還會(huì)給大氣造成嚴(yán)重的污染，因此在一些城市中燃煤鍋爐在被逐步淘汰，而燃油、燃?xì)忮仩t則運(yùn)行費(fèi)用很高。地源熱泵就是一種在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都具有較大優(yōu)勢(shì)的解決供熱和空調(diào)的替代方式。本文通過(guò)分析地源熱泵的技術(shù)特點(diǎn)，針對(duì)地源熱泵系統(tǒng)在暖通工程實(shí)踐中的應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行探討，以期通過(guò)本文的闡述進(jìn)一步推進(jìn)地源熱泵技術(shù)在暖通工程的應(yīng)用，對(duì)有效提升工程質(zhì)量，提供理論依據(jù)。
【關(guān)鍵字】地源熱泵；暖通工程；施工；節(jié)能環(huán)保
地源熱泵是一種利用土壤所儲(chǔ)藏的太陽(yáng)能資源作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖制冷空調(diào)系統(tǒng)，地源熱泵利用的是清潔的可再生能源的一種技術(shù)。地表土壤和水體是一個(gè)巨大的太陽(yáng)能集熱器，收集了47％的太陽(yáng)輻射能量，比人類(lèi)每年利用的500倍還多（地下的水體是通過(guò)土壤間接的接受太陽(yáng)輻射能量）；它又是一個(gè)巨大的動(dòng)態(tài)能量平衡系統(tǒng)，地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發(fā)散相對(duì)的平衡，地源熱泵技術(shù)的成功使得利用儲(chǔ)存于其中的近乎無(wú)限的太陽(yáng)能或地能成為現(xiàn)實(shí)。
一、地源熱泵的技術(shù)特點(diǎn)
地源熱泵分為地下水源熱泵、地表水源熱泵和地埋管地源熱泵。地埋管地源熱泵系統(tǒng)為閉式系統(tǒng)，通過(guò)循環(huán)液（水或以水為主要成分的防凍液）在封閉的地下埋管中流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與大地間的傳熱。
（1）節(jié)能：地源熱泵制冷時(shí)比傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率要提高30％-50％；供暖時(shí)要比熱力管網(wǎng)集中供熱或燃油燃?xì)夤嵯到y(tǒng)降低20％～60％。
�。�2）減排：以清潔能源代替燃煤供暖，系統(tǒng)無(wú)燃燒設(shè)備不產(chǎn)生CO，CO2等溫室氣體。房間內(nèi)采用水作為循環(huán)介質(zhì)，沒(méi)有氟利昂的泄漏。
�。�3）環(huán)保：沒(méi)有燃燒過(guò)程，不存在污染物排放問(wèn)題，屬綠色環(huán)保技術(shù)。
（4）長(zhǎng)效：冬季取出的熱量可在夏天得到補(bǔ)償，全年循環(huán)利用，有可再生性；沒(méi)有環(huán)境污染隱患并避免了對(duì)資源造成破壞，有可持續(xù)性。
地源熱泵也有一些不足之處表現(xiàn)在：初投資偏高；其次，對(duì)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件及氣候條件依賴(lài)性強(qiáng)等。
二、地源熱泵系統(tǒng)的組成
地源熱泵主要由四個(gè)部件組成：即壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹器和調(diào)節(jié)閥，其中壓縮機(jī)是地源熱泵的最主要部件，是熱傳導(dǎo)的動(dòng)力源；冷凝器和膨脹器是地源熱泵吸熱和放熱的部件；調(diào)節(jié)閥是地源熱泵的控制部件。地源熱泵系統(tǒng)可分為兩部分：地下部分和地上部分。
2.1 地下系統(tǒng)的設(shè)計(jì)地下系統(tǒng)是地源熱泵工作性能的關(guān)鍵，它直接制約著地源熱泵系統(tǒng)供熱／制冷效率的高低。
2.2 地上系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
地上系統(tǒng)主要包括地源熱泵機(jī)房和空調(diào)末端系統(tǒng)。由于地源熱泵設(shè)備體積要小于傳統(tǒng)制冷機(jī)組，它同時(shí)實(shí)現(xiàn)采暖功能，因此無(wú)需設(shè)置供暖設(shè)備，大大節(jié)省了制冷機(jī)房的占地面積和空間�？照{(diào)末端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與普通中央空調(diào)末端系統(tǒng)沒(méi)有太大區(qū)別，但是需要設(shè)計(jì)人員注意的是，地源熱泵系統(tǒng)夏季、冬季的進(jìn)出水溫度與傳統(tǒng)的中央空調(diào)主機(jī)的進(jìn)出水溫度有較大差異。如與正常進(jìn)出水溫度有偏差時(shí)，需向設(shè)備廠家進(jìn)行冷熱量的核算與修正，這將對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有很大的影響。
三、地源熱泵系統(tǒng)在暖通工程實(shí)踐中的應(yīng)用
3.1 鉆孔施工
�。�1）鉆孔前應(yīng)勘測(cè)現(xiàn)場(chǎng)，做好和其他專(zhuān)業(yè)（如土建、給排水、消防、電纜等）的交叉與銜接。根據(jù)施工鉆孔平面圖的孔數(shù)、行距和面積，進(jìn)一步核實(shí)現(xiàn)場(chǎng)的施工面積以滿足打孔要求；
�。�2）核實(shí)無(wú)誤后，按施工平面圖檢查定位放線，排水、泥漿倒運(yùn)工序，合理安排土方、泥漿池、安全通道及堆土場(chǎng)的位置，保持通道暢通無(wú)阻；
�。�3）鉆孔就位，要保證鉆機(jī)鉆桿垂直度，防止垂直偏差將已埋管道損壞。鉆井機(jī)械定位保證水平度偏差≤1％；保證垂直偏差≤0.5％；
（4）在鉆孔的兩孔之間挖l400mm×700mm×500mm泥漿池，位置在地埋管挖溝方向兩孔之間，用作鉆井機(jī)在施工中水循環(huán)載體，不至于流到其他地方，保證施工現(xiàn)場(chǎng)的整潔；
（5）根據(jù)在其他工程的施工經(jīng)驗(yàn)，可采用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆井；
（6）鉆孔過(guò)程中安排質(zhì)量檢查員隨時(shí)檢查鉆孔的位置，確保鉆孔位置的正確性，并做好檢查記錄工作，如發(fā)現(xiàn)偏差超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)及時(shí)糾正重新進(jìn)行定位；
�。�7）鉆孔完成后，檢查鉆孔深度和鉆孔的質(zhì)量并做好隱蔽工程記錄報(bào)建設(shè)單位（監(jiān)理）驗(yàn)收；
�。�8）鉆孔過(guò)程中產(chǎn)生的土方和土方開(kāi)挖的土壤應(yīng)集中堆放，并用彩條布覆蓋；
�。�9）在鉆孔過(guò)程中為避免鉆孔塌方，在鉆孔過(guò)程中灌入泥漿對(duì)鉆孔的井壁進(jìn)行泥漿凝固護(hù)壁，防止塌孔。
3.2 現(xiàn)場(chǎng)預(yù)組裝施工
�。�1）地埋U型管宜在現(xiàn)場(chǎng)預(yù)組裝，管材預(yù)組裝前應(yīng)水平堆放在平整的地面上，不應(yīng)局部受壓使管材變形，堆放高度不宜超過(guò)2m；管件貯存應(yīng)成箱存放在貨架上或碼堆在平整平面上，地面上碼堆高度不宜超過(guò)2m。HDPE管運(yùn)至工地采用彩條布覆蓋，嚴(yán)禁長(zhǎng)時(shí)間太陽(yáng)下暴曬；
�。�2）HDPE管連接時(shí)應(yīng)注意熱熔管頭清潔，管材切割時(shí)當(dāng)管徑≤de50時(shí)，采用旋轉(zhuǎn)切刀；當(dāng)管徑>de50時(shí)，采用手工木工鋸；
�。�3）HDPE管在地面連接完成，試壓、合格后方可埋管；井回填后再次試壓、合格后方可連接水平干管；水平總管連接完試壓、合格后方可回填土。總管連接完后進(jìn)行系統(tǒng)試壓；
�。�4）HDPE管道的連接可采用熱熔連接r熱熔承插連接、熱熔對(duì)焊連接），與金屬管道連接應(yīng)采用法蘭連接；
（5）熱熔對(duì)接：管材外徑Φ≥63mm的HDPE管均可采用熱熔對(duì)接方式連接，該方法經(jīng)濟(jì)可靠，其接頭在承拉和承壓時(shí)都比管材本身具有更高強(qiáng)度。熱熔連接溫度：200-210℃。使用該方法時(shí)，設(shè)備僅需熱熔對(duì)接機(jī)，步驟如下：①把待連接管材置于焊機(jī)夾具上并夾緊；②清潔管材連接端并銑削連接面；③校直兩對(duì)接件，使其端面錯(cuò)位量不大于管道壁厚的10％；④放入加熱板加熱；⑤加熱完畢，取出加熱板；⑥迅速接合兩加熱面，升壓至熔接壓力并保壓冷卻。 �。�7）HDPE管連接的注意事項(xiàng)：
① 管道連接前應(yīng)對(duì)管材、管件及附屬設(shè)備、閥門(mén)、儀表按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行核對(duì)，并在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行外觀檢查，符合要求方準(zhǔn)使用。連接時(shí)應(yīng)使用同一生產(chǎn)廠家的管材和管件，如確需將不同廠家（品牌）的管材、管件連接則應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)證明其可靠后方準(zhǔn)使用。每次連接完成后，應(yīng)進(jìn)行外觀質(zhì)量檢驗(yàn)，不符合要求的必須返工；
�、谑┕と藛T應(yīng)進(jìn)行上崗培訓(xùn)；
③每次施工后，管口應(yīng)臨時(shí)封堵；
④當(dāng)室外溫度<0℃時(shí)，塑料地埋管物理力學(xué)性能將有所降低，容易造成地埋管的損害，故當(dāng)室外環(huán)境溫度<0℃時(shí)，盡量避免地埋管熱換器的施工，若趕工期，施工時(shí)應(yīng)采用保護(hù)措施或調(diào)整施工工藝參數(shù)。
3.3 下管施工
鉆孔完成后應(yīng)立即下管，下管前應(yīng)對(duì)U型管進(jìn)行試壓、沖洗。停留時(shí)間越長(zhǎng)，孔內(nèi)的積壓現(xiàn)象越嚴(yán)重，管子也就越難放。
采用預(yù)制導(dǎo)頭下井施工法。預(yù)制導(dǎo)頭直徑略小于鉆孔直徑，大于4根HDPE循環(huán)管所占位置的直徑（預(yù)制導(dǎo)頭制作后應(yīng)進(jìn)行試壓試驗(yàn)）。依靠導(dǎo)頭的重量和HDPE管內(nèi)水的重量下井，這樣既保證下管的速度又可保證HDPE管能有效地到達(dá)地源井底，同時(shí)，還能保護(hù)HDPE管材在下井過(guò)程中免受井壁尖石的刮傷、損壞。一般采用人工下管，下管時(shí)必須多人合作，提起管子時(shí)不得在地上拖拉，不應(yīng)形成不自然的彎曲，更不允許產(chǎn)生角度。
為避免熱橋損失，U型管管間距應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求，下管時(shí)盡量保持同心度并且管與管不要接觸太緊，施工時(shí)每隔2～4m設(shè)置固定支卡將U型管分開(kāi)，以確保垂直地源換熱管的相對(duì)位置不變，垂直換熱管不會(huì)貼在一起。
HDPE管下井完成后，須將U型管兩個(gè)端口密封。
四、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，地源熱泵系統(tǒng)已經(jīng)在中央空調(diào)工程中顯示出其自身的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)，同時(shí)也被國(guó)家大力提倡使用。在某些城市，政府提出了大量的鼓勵(lì)政策，如為采用地源熱泵系統(tǒng)的建筑工程項(xiàng)目提供政府性補(bǔ)貼等。由此不難看出，地源熱泵工程將在中央空調(diào)工程中占有越來(lái)越大的市場(chǎng)份額，將會(huì)是中央空調(diào)工程的一個(gè)大的發(fā)展趨勢(shì)。
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