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【摘要】随着社会的快速发展，暖通这项工程也是发展的越来越完善的，地源热泵技术也是在不断的进步，可能这项技术在应用还是存在一定的问题，所以，本文就从暖通工程中的地源热泵技术的应用这方面进行研究。
【关键词】暖通工程；地源热泵技术
中图分类号：TU96文献标识码： A
一、前言
在暖通工程中，对于地源热泵这项技术，科学家做出很多年的研究，随着时间的推移，热源泵技术也在不断的完善的，可能在这方面还是存在一定的问题，所以，在未来的日子中还需要科学家的更深入的研究，使社会发展打下了夯实的基础。
二、地源热泵的原理
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,实现系统与大地间的传热。结构上有一个由地下埋管组成的地埋管换热器。地埋管换热器的设置形式主要有水平和竖直两种。竖直埋管的形式是在地层中钻直径为0.1m~0.15m的钻孔,在钻孔中设置1组(2根)或2组(4根)U形管并用灌浆材料填实,如图1所示。工作原理如图2所示。制冷工况下,空调房间冷负荷连同压缩机的功所转化的热量被排入大地室外埋管换热器1与换热器2(此时换热器2在热泵机组中起冷凝器作用)之间,通过管道连接成一个封闭回路,在水泵7的作用下,水在回路中往复循环,在换热器2中吸收制冷剂的热量,通过室外埋管换热器1传入大地;供热工况下,从压缩机5出来的制冷剂经换向阀8作用换向,此时换热器2转换成为热泵机组的蒸发器,循环水流经室外埋管换热器1时吸收大地中的热量在换热器2(蒸发器)中释放给制冷剂。在室内同样既可以通过水的循环进行热量传递,也可以使制冷剂直接流经房间换热器6与空气进行热交换。
地下水地源热泵系统与冷却塔水源热泵系统相比，具有以下应用优势:
1、取消冷却塔，避免了冷却塔的噪声、霉菌污染及水耗。而且有利于工程防护，保证战时空调系统的正常运行，提高工程的整体防护效能。
2、地下水平均温差推动力比冷却塔水源式高1一2倍，传热效率高。
3、地下水温度冬、夏季基本恒定，避免了室外大气温度对机组的影响，运行稳定、可靠，维护方便。
4、季制冷能效比为1：5，冬季制热能效比(COP值)为1：4，与其他空调系统相比，节能30%一60%。
5、整个系统采用水作为传热介质，热容大，密度高，热损小。
6、低位能源水取之于地下，又等量回灌地下，没有污染，具有良好的环保益。、7、利用一套设备即可供冷，又可供热，还可提供生活热水。对空调系统来说，1台热泵提供两种热源，可节省一次性投资，其总投资仅为传统空调系统的60%，并且安装容易，安装工作量比其他空调系统少，安装工期短，更改安装也容易。
8、自动化程度高，水源热泵机组由于工况稳定，所以可以设计简单的系统;部件较少，自动控制程度高。
三、空调及冷、热源系统设计
1、通风、空调设计简介
本工程地下汽车库,设计车道自然进风+机械排风的通风方式;一层政务大厅空调设计为:全空气系统;二-八层办公室空调设计为:风机盘管+新风系统。水系统设计为:两管制,立管同程,水平管异程式。
2、空调全年动态逐时负荷计算分析
合肥地区属于夏热冬冷地区,本工程的建筑功能主要为办公室,根据参考文献《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005本着厉行节能的原则确定:空调运行时间,夏季为120天,冬季为100天,每天运行8小时;利用软件对整栋办公楼的全年累计供冷量和供热量以及最大小时冷负荷,最大小时热负荷进行计算和分析,其结果如图3所示。
图3空调全年负荷逐时计算结果
3、冷、热源设计简介
冷、热源系统经综合比较,设计选用地埋管地源热泵。根据全年逐时负荷计算结果:夏季累计冷负荷1306187KW;冬季累计热负荷901645KW;冷负荷大于热负荷。为了保证土壤吸热量和放热量平衡,设计采用复合式土壤源热泵系统,以冬季热负荷为依据设计室外地埋管换热器,设计冷却塔辅助冷却系统供夏季高峰期调峰使用,同时调节土壤吸热、放热平衡。根据逐时负荷计算结果,从图3可以看出,每年3-5月和10-11月之间有一段间歇期,有利于地下换热器的蓄热(储冷)平衡。
四、地源热泵系统在暖通工程实践中的应用
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，防止垂直偏差将已埋管道损坏。钻机械定位保证水平度偏差≤1％；保证垂直偏差≤0.5％；
（4）在钻孔的两孔之间挖l400mm×700mm×500mm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鉆孔的井壁进行泥浆凝固护壁，防止塌孔。
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2m。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≤de50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、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Φ≥63mm的HDPE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：200-210℃。
（6）HDPE管连接的注意事项：
①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；
②施工人员应进行上岗培训；
③每次施工后，管口应临时封堵；
④当室外温度<0℃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<0℃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、下管施工
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。采用预制砼导头下井施工法。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紧，施工时每隔2～4m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。
五、结束语
综上所述，就暖通工程中的地源热泵技术的应用这方面而言，不仅为社会的环保节能做出了很大的贡献之外，还为人们的生活水平的提高提供了便利的条件，所以在以后的日子中，相信通过技术人员的不断努力，这项技术肯定会有很大的提高。
参考文献
[1]魏燕鑫左风云浅论地源热泵技术在暖通空调节能中的运用中华民居2011(4):133-136
[2]范海涛浅谈地源热泵技术及其在暖通工程中的应用中国房地产业2011(4):390
[3]王海青浅谈暖通工程中的地源热泵技术城市建设理论研究2011(29)：88-90
【关键词】暖通工程；地源热泵技术
中图分类号：TU96文献标识码： A
一、前言
在暖通工程中，对于地源热泵这项技术，科学家做出很多年的研究，随着时间的推移，热源泵技术也在不断的完善的，可能在这方面还是存在一定的问题，所以，在未来的日子中还需要科学家的更深入的研究，使社会发展打下了夯实的基础。
二、地源热泵的原理
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,实现系统与大地间的传热。结构上有一个由地下埋管组成的地埋管换热器。地埋管换热器的设置形式主要有水平和竖直两种。竖直埋管的形式是在地层中钻直径为0.1m~0.15m的钻孔,在钻孔中设置1组(2根)或2组(4根)U形管并用灌浆材料填实,如图1所示。工作原理如图2所示。制冷工况下,空调房间冷负荷连同压缩机的功所转化的热量被排入大地室外埋管换热器1与换热器2(此时换热器2在热泵机组中起冷凝器作用)之间,通过管道连接成一个封闭回路,在水泵7的作用下,水在回路中往复循环,在换热器2中吸收制冷剂的热量,通过室外埋管换热器1传入大地;供热工况下,从压缩机5出来的制冷剂经换向阀8作用换向,此时换热器2转换成为热泵机组的蒸发器,循环水流经室外埋管换热器1时吸收大地中的热量在换热器2(蒸发器)中释放给制冷剂。在室内同样既可以通过水的循环进行热量传递,也可以使制冷剂直接流经房间换热器6与空气进行热交换。
地下水地源热泵系统与冷却塔水源热泵系统相比，具有以下应用优势:
1、取消冷却塔，避免了冷却塔的噪声、霉菌污染及水耗。而且有利于工程防护，保证战时空调系统的正常运行，提高工程的整体防护效能。
2、地下水平均温差推动力比冷却塔水源式高1一2倍，传热效率高。
3、地下水温度冬、夏季基本恒定，避免了室外大气温度对机组的影响，运行稳定、可靠，维护方便。
4、季制冷能效比为1：5，冬季制热能效比(COP值)为1：4，与其他空调系统相比，节能30%一60%。
5、整个系统采用水作为传热介质，热容大，密度高，热损小。
6、低位能源水取之于地下，又等量回灌地下，没有污染，具有良好的环保益。、7、利用一套设备即可供冷，又可供热，还可提供生活热水。对空调系统来说，1台热泵提供两种热源，可节省一次性投资，其总投资仅为传统空调系统的60%，并且安装容易，安装工作量比其他空调系统少，安装工期短，更改安装也容易。
8、自动化程度高，水源热泵机组由于工况稳定，所以可以设计简单的系统;部件较少，自动控制程度高。
三、空调及冷、热源系统设计
1、通风、空调设计简介
本工程地下汽车库,设计车道自然进风+机械排风的通风方式;一层政务大厅空调设计为:全空气系统;二-八层办公室空调设计为:风机盘管+新风系统。水系统设计为:两管制,立管同程,水平管异程式。
2、空调全年动态逐时负荷计算分析
合肥地区属于夏热冬冷地区,本工程的建筑功能主要为办公室,根据参考文献《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005本着厉行节能的原则确定:空调运行时间,夏季为120天,冬季为100天,每天运行8小时;利用软件对整栋办公楼的全年累计供冷量和供热量以及最大小时冷负荷,最大小时热负荷进行计算和分析,其结果如图3所示。
图3空调全年负荷逐时计算结果
3、冷、热源设计简介
冷、热源系统经综合比较,设计选用地埋管地源热泵。根据全年逐时负荷计算结果:夏季累计冷负荷1306187KW;冬季累计热负荷901645KW;冷负荷大于热负荷。为了保证土壤吸热量和放热量平衡,设计采用复合式土壤源热泵系统,以冬季热负荷为依据设计室外地埋管换热器,设计冷却塔辅助冷却系统供夏季高峰期调峰使用,同时调节土壤吸热、放热平衡。根据逐时负荷计算结果,从图3可以看出,每年3-5月和10-11月之间有一段间歇期,有利于地下换热器的蓄热(储冷)平衡。
四、地源热泵系统在暖通工程实践中的应用
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，防止垂直偏差将已埋管道损坏。钻机械定位保证水平度偏差≤1％；保证垂直偏差≤0.5％；
（4）在钻孔的两孔之间挖l400mm×700mm×500mm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鉆孔的井壁进行泥浆凝固护壁，防止塌孔。
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2m。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≤de50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、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Φ≥63mm的HDPE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：200-210℃。
（6）HDPE管连接的注意事项：
①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；
②施工人员应进行上岗培训；
③每次施工后，管口应临时封堵；
④当室外温度<0℃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<0℃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、下管施工
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。采用预制砼导头下井施工法。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紧，施工时每隔2～4m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。
五、结束语
综上所述，就暖通工程中的地源热泵技术的应用这方面而言，不仅为社会的环保节能做出了很大的贡献之外，还为人们的生活水平的提高提供了便利的条件，所以在以后的日子中，相信通过技术人员的不断努力，这项技术肯定会有很大的提高。
参考文献
[1]魏燕鑫左风云浅论地源热泵技术在暖通空调节能中的运用中华民居2011(4):133-136
[2]范海涛浅谈地源热泵技术及其在暖通工程中的应用中国房地产业2011(4):390
[3]王海青浅谈暖通工程中的地源热泵技术城市建设理论研究2011(29)：88-90