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[摘要]这篇文章将对地源热泵空调系统的施工工艺以及节能效果等进行简要介绍，找出该空调系统与其他空调系统之间的区别，同时着重探讨该空调系统的施工工艺以及环保性和节能性。文章以上海市青浦区某别墅式精品酒店为工程实例，对地源热泵空调系统开展节能和环保性分析。文章将结合地源热泵空调系统的节能性、环保性等相关优势进行阐述，最后说明了建筑中采取地源热泵空调系统的优势和可行性。
[关键词]施工工艺；地源热泵；环保性；节能性；空调系统
一、地源热泵空调系统的工作原理
众所周知，温度是伴随季节变化以及环境影响而不断变化的，是一个不需要投资的永久性能量来源地。而地源热泵技术正是在这一重要基础上发明出来的，该技术主要是利用地面环境和土壤这二者之间的温差，进而逐渐将地面环境和地下的土壤之间的能量进行互换，进而实现在特定环境中地下土壤逐渐吸热或者地下土壤逐渐放热的目标。
地源热泵空调系统利用的是地源热泵技术，将一个热量转换器提前埋入土壤中，在借用一个较为特殊的输送模式，将热量从密封好的管道中输送出来，最后达到和地面土壤进行冷热交换的目的。
在地源热泵空调系统中，其核心技术主要是地源热泵技术，在其运行过程中，提前将热量转换器埋设于地下，然后经过传热介质，将热量从一种高度封闭的特殊材料管道中输送出去，最后达到和地下土壤之间进行冷热互换的目的。在夏天，在机组房通过地源热泵空调系统将热量从从转换器传输到地下，进而达到降低房间内温度的目的，在冬天，借助系统机组，将地下土壤中的温度又传输到房间内，进而提升房间内的温度，保障其供暖，实现降低能耗等目标。
二、传统空调系统和地源热泵空调系统之间的区别
2.1和传统空调系统系统之间的区别。相对于传统空调系统来说，地源热泵空调系统的优势和特点还是十分显著的，其主要表现在经济性能高、节能、高效、操作简单、环保、安全性能高等等。在传统中央空调中，主要采取的是风冷机组加上水冷冷水机组和辅助电加热的方式。其工作原理主要是，通过上述的两个机组，将房间内部的热量通过机组输送到室外进行排放，这个工作方式的局限性是十分明显的，因为该排放方式十分容易受到室外温度的影响，如果室外温度过高，其室内的制冷效果会逐渐降低，特别是在一些湿度较高或者温度较高的区域，机组的制冷性时常会处于一种变换状态下，并且工作效率极低。而锅炉加上水冷冷水机组的空调系统，在供热的过程中，需要燃油或者燃煤等资源，其运行污染是非常之大的，运行的成本也是非常高的，同时操作也十分复杂，还伴随着一些不安全因素。相对来说，地源热泵空调系统的优势是十分明显的，主要表现在以下几个方面：在技术方面：地源热泵空调系统的技术运用已经十分娴熟，操作也十分的方便，安全性能非常的高；在运行效率方面：因为其技术较为先进，在和地下热量进行转换时，不受室外温度变化的影响，因此，其运行具有稳定性高和运行效率高等特点。
2.2与地下水源热泵空调系统比较。地源热泵空调系统的技术特点是非常显著的，主要是施工难度不高，技术运用成熟等等，同时也不会对地下水造成影响。该系统的原理是通过地源热泵机组将地下水抽起，然后经过分集水器进行分配，再通过空调水循环泵循环，将其排入地下，最后通过各种工序，实现最终需要的制冷或者供热的需求。这二者之间有一个主要的区别，就是地源热泵空调系统主要是采取抽取地下水使用的方式，而地源热泵空调系统则是采取和地下土壤中的热量进行互换的这么的一种工艺，不需要抽水等工具。
三、地源熱泵空调系统的施工工艺流程
在进行地源热泵空调系统施工时，其施工的重点主要由两个部分构成，一个部分是对地下土壤进行钻孔，然后埋设相应的管路；另一个部分是地上侧安装一些相应的机组设备。本次施工从上述两方面出发形成对应工艺体系，其具体流程为：平整场地-放样-钻井-垂直地埋管换热器水压试验-下管-井道回填-垂直地埋管换热器与水平管熔接-二次水压试验-水平管区回填-修筑检查井。
地下换热器主要由两种方式组成，一种是垂直埋设，另一种是水平埋设。管路的安装方式也有两种，一种是采取并联的方式进行埋设，另一种是采取串联系统的方式进行埋设。如果是进行的是串联，不同的井只需要设立一条流通道路即可，如果是采取的是并联的方式，需要保证不同井的每一条流通道路通顺。在上海青浦区某别墅式精品酒店工程安装过程中，还是采用的以串联系统为主。结合总管以及配管的方式，有异程式系统方式，也有同程式系统方式。在同程式系统中，每一个埋管的路程是完全不相同的，在实际的工程中，通常是采用的是同程式系统中。水平埋管基本上就是在同一水平线上进行管道铺设，埋管的方式既可以是双层的方式也可以使单层的方式。一般来说，水平埋管方式的工程造价较低，施工也更为便捷。受到地表温差的影响，水平埋管热量转换效率很容易受到影响。垂直埋管的方式由于其前期的施工工艺较高，施工难度系数也很高，但是，其热量转换效率也更高，所以，在上海青浦区某别墅式精品酒店工程中采用了地源热泵空调系统。
3.1地下埋管系统的施工。在传统的地源热泵系统埋管中，使用的最多的就是竖立埋设，而地下埋管的科学与否，在很大程度上影响着最后的热量转变效率和效果，其施工工艺大致有以下几点。（1）钻孔。正常情况下，采取垂直埋管的方式进行地下管线的埋设是有一定的深度的，主要分为三种，即深层、中层、浅层等，同时结合相关的设计要求，选择好每一个层面的钻孔深度。在施工过程中，采取符合相关要求的施工技术进行，在钻孔完成以后，孔壁必须是完整的，在钻孔时，必须保证其误差在一定的范围值内，如果地层不同，需要采取不同的钻孔施工工艺，最后需要达到提前的设计要求。本次施工中，采用单U型管，夏季工况地源热泵进、出水温度为35℃/30℃（进出口水温差为5℃）条件下，单位孔深散热能力为60W/m； 冬季工况地源热泵进、出水温度为5℃/10℃（进出口水温差为5℃）条件下，单位孔深散热能力为50W/m。本次钻孔按夏季工况进行计算需换热器长度为67209米，按冬季工况进行校准计算满足要求。设计有效井深100米，设计打井677口。（2）水压试压。钻孔完成后施工人员进行水压试验，压力值为1.6MPa，稳压时间15min。试验中稳压后压力降低于3%时无渗漏现象，检验合格。合格后泄压到0.6MPa密封、装配，进行二次试验，压力值为0.6MPa，稳压时间30min。无渗漏后再次检验，压力值不变，稳压时间2h以上，观察是否渗漏；（3）制作U型管。在地下热泵管线中，基本上都是采取的特殊塑料材料管线制作而成，其寿命是非常长的，基本上和建筑物的寿命一致。本次施工中主要选取高密度聚乙烯（HDPE）材料的单U型管，通过同材质U型头连接；（4）埋设U型管。在埋设U型管时，当前很少实行机器施工，大多数都是采取的是人工埋管的方式。而埋管能否顺利进行，基本上是受钻孔精度的影响的，如果钻孔工艺较高，那么埋管也会十分顺利。因此，在钻孔时，应当尽量保证达到其要求。此外，在埋设管线时，需要注意的是，管线不能因为埋设而出现变形或者说出现扭曲等情况。（5）进行埋沟处理。在管线埋设好以后，需要采取特殊的材料进行填充。上述填充过程中对填充材料有一定的要求，一般来说，填充材料的恰当与否会直接影响最后的传热性能。 3.2热泵机组和相关的设备的安装。在地源热泵系统中，其设备是由多个部分组合而成的，其主要的组成设备有地源热泵机组、循环水泵、分水器、集水器、水处理设备和定压补水装置等。因为地源热泵的系统具有多样性，因此，在进行安装的过程中，需要重点注意各个部件之间的联系，保证每一个部件的安装在位置上不出现错误，进而保障整个设备安装工作有序进行，确保设备能正常运行。
四、节能性和环保性分析
上海市地处北纬31°24’，东经121°27’，海拔高度为5.5m，四季分明，温差较为明显，其建筑对空调系统需求量较大。相对于传统的中央空调系统或地下水源热泵空调系统来说，地源热泵空调系统在环保性能以及节能性能方面都具有诸多的优势。首先，相对于传统中央空调，该系统不需要消耗大量的电力资源，有效的节约了能源，提升了其环保性能，是一种优质的天然资源技术。
其次，相对于传统的中央空调和地下水热泵空调系统，该系统不需要对上海区域地下水进行抽出，也就更不会进行地下水的灌输等工序，降低了对上海地下水源的影响，实现了其环保性。因此，总的来说，在当前环境压力和节能压力十分巨大的今天，地源热泵空调系统是一种既环保同时也非常节能的先进空调系统，在未来值得在合适的条件下推广。
五、总结
综上所述，上海青浦区某别墅式精品酒店面積较大，结构较为复杂，建筑散热量较高，对空调系统的选择要求较为严格。如果采取传统的单冷水机组加锅炉系统或者商用VRV中央空调系统等，其能源消耗大，运行成本高，投资也非常巨大，而地源热泵空调系统的优势正好克服了以上这些缺点。相关的研究结果显示，地源热泵空调系统如果应用于上海青浦区某别墅式精品酒店这样的工程中，将在节约能源、操作性能、使用安全性、环境保护等方面发挥出绝大的优势。
参考文献
[1]门小静. 地源热泵空调系统的技术经济动态分析[D].武汉理工大学，2009.
[2]李萍. 基于CAN总线的地源热泵户式中央空调控制系统研究与设计[D].青岛科技大学，2011.
[3]邓丽娟. 地源热泵系统效益评价模式分析[D].重庆大学，2012.
[4]孟宪祎. 低温—内循环—多面辐射式水源热泵空调系统研究[D].北京化工大学，2013.
[5]李新. 地源热泵技术的适用性分析及相关对策研究[D].西安建筑科技大学，2013.
[6]沈万岳. 绿色建筑技术和绿色建材在高校建筑中的应用研究[D].西安建筑科技大学，2013.
[7]陈焰华，於仲义，雷建平，胡平放，孙启明，刘红卫，杨柳. 武汉地区地源热泵技术应用存在的主要问题及对策分析[J]. 暖通空调，2009，06：6-11.
[关键词]施工工艺；地源热泵；环保性；节能性；空调系统
一、地源热泵空调系统的工作原理
众所周知，温度是伴随季节变化以及环境影响而不断变化的，是一个不需要投资的永久性能量来源地。而地源热泵技术正是在这一重要基础上发明出来的，该技术主要是利用地面环境和土壤这二者之间的温差，进而逐渐将地面环境和地下的土壤之间的能量进行互换，进而实现在特定环境中地下土壤逐渐吸热或者地下土壤逐渐放热的目标。
地源热泵空调系统利用的是地源热泵技术，将一个热量转换器提前埋入土壤中，在借用一个较为特殊的输送模式，将热量从密封好的管道中输送出来，最后达到和地面土壤进行冷热交换的目的。
在地源热泵空调系统中，其核心技术主要是地源热泵技术，在其运行过程中，提前将热量转换器埋设于地下，然后经过传热介质，将热量从一种高度封闭的特殊材料管道中输送出去，最后达到和地下土壤之间进行冷热互换的目的。在夏天，在机组房通过地源热泵空调系统将热量从从转换器传输到地下，进而达到降低房间内温度的目的，在冬天，借助系统机组，将地下土壤中的温度又传输到房间内，进而提升房间内的温度，保障其供暖，实现降低能耗等目标。
二、传统空调系统和地源热泵空调系统之间的区别
2.1和传统空调系统系统之间的区别。相对于传统空调系统来说，地源热泵空调系统的优势和特点还是十分显著的，其主要表现在经济性能高、节能、高效、操作简单、环保、安全性能高等等。在传统中央空调中，主要采取的是风冷机组加上水冷冷水机组和辅助电加热的方式。其工作原理主要是，通过上述的两个机组，将房间内部的热量通过机组输送到室外进行排放，这个工作方式的局限性是十分明显的，因为该排放方式十分容易受到室外温度的影响，如果室外温度过高，其室内的制冷效果会逐渐降低，特别是在一些湿度较高或者温度较高的区域，机组的制冷性时常会处于一种变换状态下，并且工作效率极低。而锅炉加上水冷冷水机组的空调系统，在供热的过程中，需要燃油或者燃煤等资源，其运行污染是非常之大的，运行的成本也是非常高的，同时操作也十分复杂，还伴随着一些不安全因素。相对来说，地源热泵空调系统的优势是十分明显的，主要表现在以下几个方面：在技术方面：地源热泵空调系统的技术运用已经十分娴熟，操作也十分的方便，安全性能非常的高；在运行效率方面：因为其技术较为先进，在和地下热量进行转换时，不受室外温度变化的影响，因此，其运行具有稳定性高和运行效率高等特点。
2.2与地下水源热泵空调系统比较。地源热泵空调系统的技术特点是非常显著的，主要是施工难度不高，技术运用成熟等等，同时也不会对地下水造成影响。该系统的原理是通过地源热泵机组将地下水抽起，然后经过分集水器进行分配，再通过空调水循环泵循环，将其排入地下，最后通过各种工序，实现最终需要的制冷或者供热的需求。这二者之间有一个主要的区别，就是地源热泵空调系统主要是采取抽取地下水使用的方式，而地源热泵空调系统则是采取和地下土壤中的热量进行互换的这么的一种工艺，不需要抽水等工具。
三、地源熱泵空调系统的施工工艺流程
在进行地源热泵空调系统施工时，其施工的重点主要由两个部分构成，一个部分是对地下土壤进行钻孔，然后埋设相应的管路；另一个部分是地上侧安装一些相应的机组设备。本次施工从上述两方面出发形成对应工艺体系，其具体流程为：平整场地-放样-钻井-垂直地埋管换热器水压试验-下管-井道回填-垂直地埋管换热器与水平管熔接-二次水压试验-水平管区回填-修筑检查井。
地下换热器主要由两种方式组成，一种是垂直埋设，另一种是水平埋设。管路的安装方式也有两种，一种是采取并联的方式进行埋设，另一种是采取串联系统的方式进行埋设。如果是进行的是串联，不同的井只需要设立一条流通道路即可，如果是采取的是并联的方式，需要保证不同井的每一条流通道路通顺。在上海青浦区某别墅式精品酒店工程安装过程中，还是采用的以串联系统为主。结合总管以及配管的方式，有异程式系统方式，也有同程式系统方式。在同程式系统中，每一个埋管的路程是完全不相同的，在实际的工程中，通常是采用的是同程式系统中。水平埋管基本上就是在同一水平线上进行管道铺设，埋管的方式既可以是双层的方式也可以使单层的方式。一般来说，水平埋管方式的工程造价较低，施工也更为便捷。受到地表温差的影响，水平埋管热量转换效率很容易受到影响。垂直埋管的方式由于其前期的施工工艺较高，施工难度系数也很高，但是，其热量转换效率也更高，所以，在上海青浦区某别墅式精品酒店工程中采用了地源热泵空调系统。
3.1地下埋管系统的施工。在传统的地源热泵系统埋管中，使用的最多的就是竖立埋设，而地下埋管的科学与否，在很大程度上影响着最后的热量转变效率和效果，其施工工艺大致有以下几点。（1）钻孔。正常情况下，采取垂直埋管的方式进行地下管线的埋设是有一定的深度的，主要分为三种，即深层、中层、浅层等，同时结合相关的设计要求，选择好每一个层面的钻孔深度。在施工过程中，采取符合相关要求的施工技术进行，在钻孔完成以后，孔壁必须是完整的，在钻孔时，必须保证其误差在一定的范围值内，如果地层不同，需要采取不同的钻孔施工工艺，最后需要达到提前的设计要求。本次施工中，采用单U型管，夏季工况地源热泵进、出水温度为35℃/30℃（进出口水温差为5℃）条件下，单位孔深散热能力为60W/m； 冬季工况地源热泵进、出水温度为5℃/10℃（进出口水温差为5℃）条件下，单位孔深散热能力为50W/m。本次钻孔按夏季工况进行计算需换热器长度为67209米，按冬季工况进行校准计算满足要求。设计有效井深100米，设计打井677口。（2）水压试压。钻孔完成后施工人员进行水压试验，压力值为1.6MPa，稳压时间15min。试验中稳压后压力降低于3%时无渗漏现象，检验合格。合格后泄压到0.6MPa密封、装配，进行二次试验，压力值为0.6MPa，稳压时间30min。无渗漏后再次检验，压力值不变，稳压时间2h以上，观察是否渗漏；（3）制作U型管。在地下热泵管线中，基本上都是采取的特殊塑料材料管线制作而成，其寿命是非常长的，基本上和建筑物的寿命一致。本次施工中主要选取高密度聚乙烯（HDPE）材料的单U型管，通过同材质U型头连接；（4）埋设U型管。在埋设U型管时，当前很少实行机器施工，大多数都是采取的是人工埋管的方式。而埋管能否顺利进行，基本上是受钻孔精度的影响的，如果钻孔工艺较高，那么埋管也会十分顺利。因此，在钻孔时，应当尽量保证达到其要求。此外，在埋设管线时，需要注意的是，管线不能因为埋设而出现变形或者说出现扭曲等情况。（5）进行埋沟处理。在管线埋设好以后，需要采取特殊的材料进行填充。上述填充过程中对填充材料有一定的要求，一般来说，填充材料的恰当与否会直接影响最后的传热性能。 3.2热泵机组和相关的设备的安装。在地源热泵系统中，其设备是由多个部分组合而成的，其主要的组成设备有地源热泵机组、循环水泵、分水器、集水器、水处理设备和定压补水装置等。因为地源热泵的系统具有多样性，因此，在进行安装的过程中，需要重点注意各个部件之间的联系，保证每一个部件的安装在位置上不出现错误，进而保障整个设备安装工作有序进行，确保设备能正常运行。
四、节能性和环保性分析
上海市地处北纬31°24’，东经121°27’，海拔高度为5.5m，四季分明，温差较为明显，其建筑对空调系统需求量较大。相对于传统的中央空调系统或地下水源热泵空调系统来说，地源热泵空调系统在环保性能以及节能性能方面都具有诸多的优势。首先，相对于传统中央空调，该系统不需要消耗大量的电力资源，有效的节约了能源，提升了其环保性能，是一种优质的天然资源技术。
其次，相对于传统的中央空调和地下水热泵空调系统，该系统不需要对上海区域地下水进行抽出，也就更不会进行地下水的灌输等工序，降低了对上海地下水源的影响，实现了其环保性。因此，总的来说，在当前环境压力和节能压力十分巨大的今天，地源热泵空调系统是一种既环保同时也非常节能的先进空调系统，在未来值得在合适的条件下推广。
五、总结
综上所述，上海青浦区某别墅式精品酒店面積较大，结构较为复杂，建筑散热量较高，对空调系统的选择要求较为严格。如果采取传统的单冷水机组加锅炉系统或者商用VRV中央空调系统等，其能源消耗大，运行成本高，投资也非常巨大，而地源热泵空调系统的优势正好克服了以上这些缺点。相关的研究结果显示，地源热泵空调系统如果应用于上海青浦区某别墅式精品酒店这样的工程中，将在节约能源、操作性能、使用安全性、环境保护等方面发挥出绝大的优势。
参考文献
[1]门小静. 地源热泵空调系统的技术经济动态分析[D].武汉理工大学，2009.
[2]李萍. 基于CAN总线的地源热泵户式中央空调控制系统研究与设计[D].青岛科技大学，2011.
[3]邓丽娟. 地源热泵系统效益评价模式分析[D].重庆大学，2012.
[4]孟宪祎. 低温—内循环—多面辐射式水源热泵空调系统研究[D].北京化工大学，2013.
[5]李新. 地源热泵技术的适用性分析及相关对策研究[D].西安建筑科技大学，2013.
[6]沈万岳. 绿色建筑技术和绿色建材在高校建筑中的应用研究[D].西安建筑科技大学，2013.
[7]陈焰华，於仲义，雷建平，胡平放，孙启明，刘红卫，杨柳. 武汉地区地源热泵技术应用存在的主要问题及对策分析[J]. 暖通空调，2009，06：6-11.