关于高铁车站地(水)源热泵中央空调维护管理工作的探讨

摘要：针对目前武广高铁湖南境内各站地（水）源热泵中央空调存在的问题，从立项设计、施工建设、维护保养、日常管理等方面入手进行了分析探讨，为节能环保设备更好地为铁路旅客运输服务提出改进措施。

关键词：地（水）源热泵；中央空调；高铁车站；管理；维护

地球表面浅层地热能不受地域、气候条件的限制，是一种无限的可再生能源。地（水）源热泵就是这种利用浅层地热资源，既可供热又可制冷的高效节能空调设备，通过利用自然界自身的特点实现对建筑物和环境之间的能量交换。浅层地热的温度一年四季相对稳定，这种温度特性使得地（水）源热泵中央空调比传统空调系统运行效率要高40%，既节能又节省运行费用。热泵的污染物排放比空气源热泵少40%左右，与电供暖相比，相当于减少70%左右。

然而，在武广高铁湖南境内部分车站安装的地（水）源热泵中央空调却没有达到上述预计目标，甚至连日常使用都存在问题。本文针对部分高铁车站地（水）源热泵中央空调存在的问题进行归纳分析，就该机组维修管理工作研究探讨如下：

一、高铁车站地（水）源热泵中央空调目前存在的问题和产生原因分析

（一）未按设计规范建设，达不到设备使用标准，产生施工遗留问题，导致机组停用。

例如有的高铁站采用的是地（水）源热泵开式循环系统，由于在设计、施工过程中存在问题，开站四年以来大部分时间未能正常使用。开式循环系统是直接利用地下水源进行热量传递的热泵系统，该系统需配备防砂堵、防结垢和水质净化等装置。若忽视了这些设施的作用，地下水没有经过相关水质处理，直接将地下水通入到热泵机组，大量泥沙导致板式换热器堵塞，这样会引发更为严重问题：

1.中间换热装置被取消，地下水直接通到主机的铜管中，主机污垢增加，热阻加大，直接导致冷量（热量）衰减，能耗加大，压缩机负荷增大，容易造成压缩机损坏。

2.无水样采集口及监测口。酸性水质具有腐蚀性，会造成中央空调机组冷凝器、蒸发器铜管腐蚀，直至穿孔使机组报废。地下水换热系统直接进入水源热泵机组的地下水质应满足PH值为6.5～8.5、CaO小于200mg/L、矿化度小于3g/L、CLˉ小于100mg/L、H2S小于0.5mg/L等要求。

3.由于水系统冬夏两季切换，未经处理的地下水将进入到末端系统中，对末端管网设备造成堵塞和风柜表冷器腐蚀报废等严重后果。

4.因泥沙过多，增加了铜管清洗次数与费用，影响铜管寿命。

5.抽水井、回灌井不能转换。根据国家标准GB50366-2005《地源热泵系统工程技术规范》之地下水换热系统设计5.2.4条款，抽水井、回灌井相互转换以利于开采、洗井、岩土体和含水层的热平衡；5.2.5条款，一般为了保证回灌效果，抽水井与回灌井比例不小于1：2。

（二）在工程建设立项阶段对地质状况调查不够，本应采用开式循环系统的却建成了闭式循环系统。

闭式循环系统的地下换热器是埋入地下的封闭循环管道，在冬季地埋管中的流体从地下吸收热量，通过循环系统带入建筑物中；在夏天则是将建筑物内的热能通过管道送入地下。有的高铁站地势低洼，地下水极其丰富，将闭式循环系统的设备检修井淹没。因此，不但无法下井进行巡检，而且阀门和仪表长时间浸在地下水中，锈蚀损坏严重（见图），增加了维修成本，造成巨大的浪费。

（三）地（水）源热泵中央空调地埋设备（设施）区域管理不善，存在外界破坏因素，导致机组无法使用。

高铁车站建成后，四周的地皮价值飙升，社会各界都在圈地，铁路用地被蚕食。现在有的地埋设备区域被当成停车场使用，车辆碾压过后，导致地埋管破损，循环水泄漏。

施工单位在建设时也没有在检修井、抽水井和回灌井等井口位置做记号，提供的施工图又不正确，以致设备管理单位接管设备时很难准确的找到井口的位置，有的井口已被地方单位占用或被施工遗留废渣掩埋失去作用，机组因缺水而停机。

（四）新建工程都有一定幅度的地质自然沉降过程，在纵断面上会产生高差。由于施工过程中采购的地埋管材质差，经受不住地质沉降时产生的剪切力，管道易被拉断而漏水，影响地（水）源热泵中央空调使用效果。

（五）过度开采地下水对高铁站房地基的影响。

二、解决问题的措施

（一）针对地（水）源热泵开式循环系统存在的问题，应做到以下几点：

1. 根据国家标准GB50366-2005《地源热泵系统工程技术规范》之地下水换热系统设计5.2.3条款；氧气会与水井内的低价铁离子反应形成铁的氧化物，也能产生气体黏合物，引起回灌井阻塞。因此，对地源水的换热水井进行全面改造整治，有效消除空气入侵现象，防止井内氧化物淤积。

2.恢复原设计的板式交换器，避免地下水直接进入机组造成的蒸发器、冷凝器的腐蚀和损坏。

3.在板式交换器至蒸发器进水口侧增设适当的电辅加热功率，以提高机组制热功效。

4.增设地源水精密过滤及自动反冲洗装置，增设水质监测系统和水质自动处理软化系统，使之符合该机型对水质要求如下：

（二）闭式循环系统是在深埋于地下的封闭管道内，注入防冻液，通过换热器与水或土壤交换能量的封闭系统。对于闭式循环系统，应该选择在地下水较少的地方，检修井内壁要做防水，避免积水浸泡设备。

（三）施工单位在建设过程中应该在地埋设备区域设立防护围栏，标明铁路用地，防止其他单位和个人乱圈地。同时，在检修井、抽水井和回灌井的井口设置明显标识，做好围挡，而且不能把地埋设备区域当成弃渣场，避免雨水冲涮导致井内淤积丧失功能。铁路建设指挥部、车站和土地管理部门应主动与地方国土局对接，追回被蚕食的铁路用地。

（四）用于收集地热的管道铺设方式有两种：

1.垂直埋管―深层土壤

垂直埋管可获取地下深层土壤的热量。垂直埋管通常安装在地下50～150米深处，一组或多组管与热泵机组相连，封闭的塑料管内的防冻液将热能传送给热泵，然后由热泵转化为建筑物所需的暖气和热水，垂直埋管是地源热泵系统的主要方式。

2.水平埋管―大地表层

在地下2米深处水平放置塑料管，塑料管内注满防冻的液体，并与热泵相连。水平埋管占地面积大，土方开挖量大，而且地下换热器受地表气候变化的影响。

由此可见，以上两种方式地埋管的施工质量和管道材质如何，直接影响到地（水）源热泵中央空调的使用效果。

（五）为避免开采地下水造成建筑物下沉，在立项时应进行充分论证，开式循环系统满足下列条件才可建设：

1.地下水资源丰富，并便于实施供回水工程；

2.地方政策允许大规模利用地下水；

3.地下水质经简单处理能达到使用要求，水温适度，水质适宜，供水稳定，回灌顺畅。

三、对地（水）源热泵中央空调故障维修的认识

保证地（水）源热泵机组运行的质量需加强基础修，摈弃状态修、零碎修。状态修、零碎修的做法只是“头疼医头，脚痛医脚”，治标不治本。对地（水）源热泵设备进行维修保养，必须全面整治，要追根溯源，改善设备带病运行的状况，从立项论证、设计方案、施工建设、土地管理、设备运行等方面进行综合分析，各职能部门和相关单位齐抓共管，在根本上解决设备故障。

参考文献：《地源热泵系统工程技术规范》（GB50366-2005）