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【摘 要】 作为一项新型技术，地源热泵空调系统有着广闊的应用前景。本文首先概述了地源热泵空调系统的原理等，然后分析了该项技术的多项显著特点，最后探究了地源热泵空调系统的工艺流程与关键环节。希望本文的探究，能够有助于该方面的实践。
【关键词】 地源热泵;空调系统;工艺流程;关键环节
一、前言
地源热泵空调系统优良的性能，理想的环保与节能特点使其得到了越来越广泛的应用。在进行地源热泵空调系统探究的时候，要注重研究其工艺流程与关键环节，以更好地指导该项课题的深入，为此还要充分了解其原理与特点。
二、地源热泵空调系统概述
20世纪80年代地源热泵开始成为国内空调界的研究课题，近几年来我国的地源热泵行业发展势头良好。随着人们对生态环境保护和节能意识的加强，建筑环境以及生活水平的提高，利用地能资源的供热制冷热泵系统越发受到重视。由于地源热泵空调系统不仅能节约常规能源、充分利用可再生能源，有效的减少了环境污染和避免资源破坏，而且我国具有较好的热泵科研和应用基础，所以可以预见中国地源热泵空调系统应用有广泛的市场。
地源热泵空调系统采用地源热泵技术，把热交换器埋于地下，通过传热介质在高强度塑料管组成的封闭环路中循环流动，对地下土壤与地面环境进行能量冷热交换。达到地面特定环境对地下土壤释放热量或从地下土壤吸收热量的目的。夏季地源热泵空调系统通过机组将房间内的热量转移到地下，降低房间的温度，同时在大地中蓄存热量以供冬季使用;冬季通过机组将土壤中的热量转移到房间，给房间供暖，同时使大地中的温度降低。通过这样，地源热泵系统起到了蓄能器的作用，提高了空调系统全年的能源利用效率。
三、地源热泵空调系统的特点
1.使用地热能源的优点。地热能是一种无限的资源。许多在市郊的家庭或者其它建筑物周围就是一个巨大的低温地热能量的"蓄水池"，这种资源被太阳、地球重新补充。与普通的系统相比，地热的技术能使你每月的费用节约30%到60%。地热是你能购买的最安全，最清洁，最可靠的空调系统。
2.节能、高效性。地源热泵系统在提供100单位能量的时候，70%的能量来源于土壤，30%的能量来自电力，电能的消耗主要用于压缩机的做功和使空调系统运行，即将土壤中的热量"搬运"至室内。它要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之一以上的能量;由于土壤的温度全年较为稳定，一般为10℃-20℃之间，其制冷、制热系数可达3.5-4.7，与传统的空气源热泵相比，能效要高出40%以上。
3.属于再生能源利用技术。地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源（通常小于400米深）作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。
4.运行稳定可靠，使用寿命长。因为土壤或水体的温度比较稳定，所以一年四季机组都能稳定的运行，有利于空调使用寿命的延长和机组的高效运行。一般情况下，地下埋管部分的使用寿命可长达20～50年，热泵机组的寿命可达20年以上。
四、地源热泵空调系统工艺流程
1.钻孔。直埋式地源热泵需要用钻机进行施工，要求钻机的钻进深度达到150～200m，钻头的直径根据需要在100-150mm之间。由于钻孔深度较浅，一般采用常规的正循环钻进方法。在我国，可以选用普通的工程勘察钻机、岩心钻机，如DKⅢ-300型钻机、DPP100型车装钻机等。钻孔施工完成后孔壁必须保持完整。如果施工区地层土质比较好，可以采用裸孔钻进;如果是砂层，孔壁容易坍塌，则必须下套管。裸孔钻进时，要求泥浆的密度在1125g/cm3左右，以保证形成比较稳定的孔壁并逐渐降低泥浆浓度（加清水）;成孔时，要求最后上返泥浆的密度1108g/cm3左右，且泥浆中基本不含砂粒。
2. U型管的制备。按照事先设计好的接管方式，把PVC型管制备好，要求尽可能让U型弯接头的熔接作业在室内进行，以保证接头熔接的可靠性。在场地内展开U型管，以使其最好地下入孔内。注入防冻液。防冻液可以增加U型管的整体重力，使下管更加容易，并作为传热介质。确保防冻液无泄漏后，在PVC管的U型接头处捆绑配重。配重一般选用a8-15mm的钢筋，长度为215m左右，根据下入PVC管的根数决定配筋的数量，一般下入3根PVC管配1根筋，下入5根PVC管配2根筋。
3. U型管的下放是工程的关键。因为下入U型管的深度决定着采取热量总量的多少，所以必须保证下入U型管的深度。按照热交换原理，计算下入U型管的深度，是以下管的长度计算，而不是按垂直距离计算。下U型管的方法十分简单。一般采用人力下管，一方面人的感觉可以判断U型管的完好与否;另一方面，人力也足以使其完全地下入孔内。在施工过程中，由于孔内情况复杂，下入U型管时可能会遇到很大的阻力（主要来自孔壁对U型管的摩擦阻力），可以采用如下方法进行下管：在PVC管上套上粗麻绳，辅以扶正机构，通过加力杠杆作用于粗麻绳上，以便下管。
4.灌注。注浆是为了填充U型管与钻孔孔壁间的间隙，使其具有更好的传热性能。填充材料的选择决定了传热率的大小，选择一种热阻抗比较小的材料，是提高整个系统效率的有效途径。美国、加拿大、日本等国的观点认为，最好是把钻孔所取出的岩土体进行回填，但是这在工程上实现起来比较困难，所以一般选用特殊物质制成的专门的灌注材料。
五、关键环节
1.热泵设计问题。在地源热泵中央空调系统的设计中，有些单位没有考虑项目的适用性评估。《地源热泵中央空调系统系统工程技术规范》规定，地源热泵中央空调系统系统设计前就必须进行工程场地状况调查，并应对浅层地热能资源进行勘察，工程勘察应由具有勘察资质的专业队伍承担并编写工程勘察报告，应当指出的是即使地质条件适用，但是使用效果也未必节能，因此，在地源热泵中央空调系统的设计环节，就应该把好关，设计科学合理，最好能利用模拟软件，做建筑和系统能耗的精确模拟，为使用地源热泵中央空调系统技术提供充足的数据支撑。 2.地源热泵中央空调系统施工及运行效果的问题。在地源热泵中央空调系统施工方面，土壤源热泵需要打孔井200-1000个，结构复杂，要考虑部分地埋管会破损、堵塞的问题，土壤源热泵工程的钻井井深一般为22-100m，孔距一般为3.5-5m，垂直埋管土壤源热泵的核心技术是地下换热器的施工，由于地下换热器施工隐蔽性很强，而且完成后很难修复，所以一旦出现問题，损失严重。在施工中，施工队伍的管理和技术能力有限，会出现下管、回填不及时，回填土不夯实等问题，严重影响工程质量。地下水源热泵需要打深水井和回灌井，地下水井一般深40-50m，取水井1-8口，回灌井一般为取水井的1-2倍。但是为了节约成本，有的公司并没有严格按要求打井。
3.海水源、污水源热泵的问题
（一）海水源热泵系统：由于地理位置的特殊，实际工程还比较少，因此，对于设计海水源热泵时，要考虑一些特别的问题，例如海水的腐蚀问题和远距离输送海水，这会造成水泵能耗加大。要综合考虑以上问题的解决办法和成本。传统的海水机组换热方式一般为：海水进入换热器前首先经过机组与海水抽水井间设置的可拆卸的钛板式换热器，以解决海水对换热器的腐蚀。
（二）污水源热泵：首先需要对热源水进行除污，使用二次泵，而且除污设施要经常清洗和更换，系统复杂，操作频繁，成本增加，这些都是推广污水源热泵的障碍。
六、结束语
通过对地源热泵空调系统工艺流程与关键环节的研究，我们可以发现，地源热泵空调系统有诸多的优点，这些优点使其的普遍应用性越来越强。地源热泵空调系统的工艺流程与关键环节涉及到诸多方面，有关人员要充分考虑，统筹兼顾。
参考文献：
[1]杨文芳.地源热泵在新建建筑中应用的经济性研究及政策建议[D].西安建筑科技大学，2010年.
[2]黄余余.地源热泵系统效益分析研究[D].西安理工大学，2010年.
[3]崔璐.地源热泵系统经济性评价及地下换热器研究[D].南京理工大学2012年.
[4]徐伟等译，地源热泵工程技术指南[M].北京：中国建筑工业出版社，2011年.
[5]刁乃仁，方肇洪.地源热泵——建筑节能新技术[J].建筑热能通风空调，2011年，第23期：18-23
【关键词】 地源热泵;空调系统;工艺流程;关键环节
一、前言
地源热泵空调系统优良的性能，理想的环保与节能特点使其得到了越来越广泛的应用。在进行地源热泵空调系统探究的时候，要注重研究其工艺流程与关键环节，以更好地指导该项课题的深入，为此还要充分了解其原理与特点。
二、地源热泵空调系统概述
20世纪80年代地源热泵开始成为国内空调界的研究课题，近几年来我国的地源热泵行业发展势头良好。随着人们对生态环境保护和节能意识的加强，建筑环境以及生活水平的提高，利用地能资源的供热制冷热泵系统越发受到重视。由于地源热泵空调系统不仅能节约常规能源、充分利用可再生能源，有效的减少了环境污染和避免资源破坏，而且我国具有较好的热泵科研和应用基础，所以可以预见中国地源热泵空调系统应用有广泛的市场。
地源热泵空调系统采用地源热泵技术，把热交换器埋于地下，通过传热介质在高强度塑料管组成的封闭环路中循环流动，对地下土壤与地面环境进行能量冷热交换。达到地面特定环境对地下土壤释放热量或从地下土壤吸收热量的目的。夏季地源热泵空调系统通过机组将房间内的热量转移到地下，降低房间的温度，同时在大地中蓄存热量以供冬季使用;冬季通过机组将土壤中的热量转移到房间，给房间供暖，同时使大地中的温度降低。通过这样，地源热泵系统起到了蓄能器的作用，提高了空调系统全年的能源利用效率。
三、地源热泵空调系统的特点
1.使用地热能源的优点。地热能是一种无限的资源。许多在市郊的家庭或者其它建筑物周围就是一个巨大的低温地热能量的"蓄水池"，这种资源被太阳、地球重新补充。与普通的系统相比，地热的技术能使你每月的费用节约30%到60%。地热是你能购买的最安全，最清洁，最可靠的空调系统。
2.节能、高效性。地源热泵系统在提供100单位能量的时候，70%的能量来源于土壤，30%的能量来自电力，电能的消耗主要用于压缩机的做功和使空调系统运行，即将土壤中的热量"搬运"至室内。它要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之一以上的能量;由于土壤的温度全年较为稳定，一般为10℃-20℃之间，其制冷、制热系数可达3.5-4.7，与传统的空气源热泵相比，能效要高出40%以上。
3.属于再生能源利用技术。地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源（通常小于400米深）作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。
4.运行稳定可靠，使用寿命长。因为土壤或水体的温度比较稳定，所以一年四季机组都能稳定的运行，有利于空调使用寿命的延长和机组的高效运行。一般情况下，地下埋管部分的使用寿命可长达20～50年，热泵机组的寿命可达20年以上。
四、地源热泵空调系统工艺流程
1.钻孔。直埋式地源热泵需要用钻机进行施工，要求钻机的钻进深度达到150～200m，钻头的直径根据需要在100-150mm之间。由于钻孔深度较浅，一般采用常规的正循环钻进方法。在我国，可以选用普通的工程勘察钻机、岩心钻机，如DKⅢ-300型钻机、DPP100型车装钻机等。钻孔施工完成后孔壁必须保持完整。如果施工区地层土质比较好，可以采用裸孔钻进;如果是砂层，孔壁容易坍塌，则必须下套管。裸孔钻进时，要求泥浆的密度在1125g/cm3左右，以保证形成比较稳定的孔壁并逐渐降低泥浆浓度（加清水）;成孔时，要求最后上返泥浆的密度1108g/cm3左右，且泥浆中基本不含砂粒。
2. U型管的制备。按照事先设计好的接管方式，把PVC型管制备好，要求尽可能让U型弯接头的熔接作业在室内进行，以保证接头熔接的可靠性。在场地内展开U型管，以使其最好地下入孔内。注入防冻液。防冻液可以增加U型管的整体重力，使下管更加容易，并作为传热介质。确保防冻液无泄漏后，在PVC管的U型接头处捆绑配重。配重一般选用a8-15mm的钢筋，长度为215m左右，根据下入PVC管的根数决定配筋的数量，一般下入3根PVC管配1根筋，下入5根PVC管配2根筋。
3. U型管的下放是工程的关键。因为下入U型管的深度决定着采取热量总量的多少，所以必须保证下入U型管的深度。按照热交换原理，计算下入U型管的深度，是以下管的长度计算，而不是按垂直距离计算。下U型管的方法十分简单。一般采用人力下管，一方面人的感觉可以判断U型管的完好与否;另一方面，人力也足以使其完全地下入孔内。在施工过程中，由于孔内情况复杂，下入U型管时可能会遇到很大的阻力（主要来自孔壁对U型管的摩擦阻力），可以采用如下方法进行下管：在PVC管上套上粗麻绳，辅以扶正机构，通过加力杠杆作用于粗麻绳上，以便下管。
4.灌注。注浆是为了填充U型管与钻孔孔壁间的间隙，使其具有更好的传热性能。填充材料的选择决定了传热率的大小，选择一种热阻抗比较小的材料，是提高整个系统效率的有效途径。美国、加拿大、日本等国的观点认为，最好是把钻孔所取出的岩土体进行回填，但是这在工程上实现起来比较困难，所以一般选用特殊物质制成的专门的灌注材料。
五、关键环节
1.热泵设计问题。在地源热泵中央空调系统的设计中，有些单位没有考虑项目的适用性评估。《地源热泵中央空调系统系统工程技术规范》规定，地源热泵中央空调系统系统设计前就必须进行工程场地状况调查，并应对浅层地热能资源进行勘察，工程勘察应由具有勘察资质的专业队伍承担并编写工程勘察报告，应当指出的是即使地质条件适用，但是使用效果也未必节能，因此，在地源热泵中央空调系统的设计环节，就应该把好关，设计科学合理，最好能利用模拟软件，做建筑和系统能耗的精确模拟，为使用地源热泵中央空调系统技术提供充足的数据支撑。 2.地源热泵中央空调系统施工及运行效果的问题。在地源热泵中央空调系统施工方面，土壤源热泵需要打孔井200-1000个，结构复杂，要考虑部分地埋管会破损、堵塞的问题，土壤源热泵工程的钻井井深一般为22-100m，孔距一般为3.5-5m，垂直埋管土壤源热泵的核心技术是地下换热器的施工，由于地下换热器施工隐蔽性很强，而且完成后很难修复，所以一旦出现問题，损失严重。在施工中，施工队伍的管理和技术能力有限，会出现下管、回填不及时，回填土不夯实等问题，严重影响工程质量。地下水源热泵需要打深水井和回灌井，地下水井一般深40-50m，取水井1-8口，回灌井一般为取水井的1-2倍。但是为了节约成本，有的公司并没有严格按要求打井。
3.海水源、污水源热泵的问题
（一）海水源热泵系统：由于地理位置的特殊，实际工程还比较少，因此，对于设计海水源热泵时，要考虑一些特别的问题，例如海水的腐蚀问题和远距离输送海水，这会造成水泵能耗加大。要综合考虑以上问题的解决办法和成本。传统的海水机组换热方式一般为：海水进入换热器前首先经过机组与海水抽水井间设置的可拆卸的钛板式换热器，以解决海水对换热器的腐蚀。
（二）污水源热泵：首先需要对热源水进行除污，使用二次泵，而且除污设施要经常清洗和更换，系统复杂，操作频繁，成本增加，这些都是推广污水源热泵的障碍。
六、结束语
通过对地源热泵空调系统工艺流程与关键环节的研究，我们可以发现，地源热泵空调系统有诸多的优点，这些优点使其的普遍应用性越来越强。地源热泵空调系统的工艺流程与关键环节涉及到诸多方面，有关人员要充分考虑，统筹兼顾。
参考文献：
[1]杨文芳.地源热泵在新建建筑中应用的经济性研究及政策建议[D].西安建筑科技大学，2010年.
[2]黄余余.地源热泵系统效益分析研究[D].西安理工大学，2010年.
[3]崔璐.地源热泵系统经济性评价及地下换热器研究[D].南京理工大学2012年.
[4]徐伟等译，地源热泵工程技术指南[M].北京：中国建筑工业出版社，2011年.
[5]刁乃仁，方肇洪.地源热泵——建筑节能新技术[J].建筑热能通风空调，2011年，第23期：18-23