地源热泵技术及其在暖通工程中的应用

摘要：地源热泵技术是一种新兴的暖通技术和方式，对于暖通工程来说有着重要的意义，通过地源热泵技术在暖通工程中的利用可以大大降低对于能源的消耗，建立一个良好的暖通系统。暖通技术有着自己的原理和特点，对于其他暖通方式来说有着独自的优越性，要通过对地源热泵技术的原理和特点进行深刻地认识，从而掌握地源热泵技术在暖通工程中的应用。

关键词：地源热泵；技术；原理；特点；暖通工程；应用；

中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：

引言

随着我国经济水平的提高使得人们对于生活质量的要求越来越高，对于暖通工程的需求越来越大，地源热泵技术是一种新兴的供暖和空调方式，在国外的暖通工程中已经得到了广泛的应用，因为它相对于其他供暖和空调方式具有良好的优越性，得到了人们的青睐。

一、地源热泵技术的工作原理

冬季，热泵机组从地源（浅层水体或岩土体）中吸收热量，向建筑物供暖；夏季，热泵机组从室内吸收热量并转移释放到地源中，实现建筑物空调制冷。根据地热交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统和地埋管地源热泵系统。

目前对于地埋管地源热泵技术的应用比较广泛，所以在这里我们主要就以地埋管地源热泵技术进行技术分析。

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。

1.1地埋管地源热泵制冷原理及供冷原理图

地源热泵系统在制冷状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，使其进行汽-液转化的循环。通过冷媒/水热交换器内冷媒的蒸发将室内空气循环所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/水热交换器内冷媒的冷凝，由循环水路将冷媒中所携带的热量吸收，最终通过室外地能换热系统转移至地下水或土壤里。在室内热量通过室内采暖空调末端系统、地源热泵机组系统和室外地能换热系统不断转移至地下的过程中，通过冷媒-空气热交换器（风机盘管），以13℃以下的冷风的形式为房供冷。如图1所示为夏季供冷原理图。

1.2地埋管地源热泵制热原理及供热原理图

地源热泵系统在制热状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，使其进行汽-液转化的循环。冷煤在换热器内冷凝放热。由室外地能换热系统吸收地下水或土壤里的热量，通过地源热泵机组系统内冷媒的蒸发，将水路循环中的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/水热交换器内冷媒的冷凝，由水循环将冷媒所携带的热量吸收。在地下的热量不断转移至室内的过程中，以室内采暖空调末端系统向室内供暖。如图2所示为冬季供热原理图。

二、地源热泵技术的特点及地源热泵技术的优越性

2.1 地源热泵技术的特点

因为地源热泵技术是一种新兴的技术所以地源热泵技术一定有着自己的特点来满足人们的要求，从而得到人们的广泛应用。

2.1.1 地源热泵技术具有节能减排的特点

因为地源热泵技术主要是依靠对地下浅层地热资源的利用，所以不需要消耗大量的能源来维持整个地源热泵空调系统，从而热源热泵技术具有良好的节能的作用。同时由于没有对其他能源进行利用，也就不会释放一系列的温室气体，不会对整个环境造成破坏。

2.1.2 地源热泵技术具有环保长效的特点

因为在地源热泵技术中没有对其他资源进行利用，没有燃烧过程从而整个地源热泵技术是相当环保的，不会因为废弃物的排放对于环境造成污染。同时地源热泵技术在全年进行循环利用，当冬季想地下吸取热能的时候，夏天可以向地下释放能量，从而实现地下温度的平衡，使系统能够长期有效的进行应用。

2.2 地源热泵技术相对于其他技术的优越性

因为地源热泵技术以上的特点使得地源热泵技术相对于其他技术来说具有良好的节能减排等优越性，所以在暖通工程中应该得到广泛的应用。

2.2.1 地埋管地源热泵技术不会对环境造成影响，是一种环保的技术

相对于用电供暖来说其污染物的排放要减少70%以上，对于空气源热泵技术来说减少40%以上。由于地埋管热源热泵技术术语自含式系统，所以其运行说泄露的制冷剂的几率比较小，也不会对环境造成重大的影响。

2.2.2 地埋管地源热泵技术是一种经济型技术

因为地埋管地源热泵技术不需要燃烧等，从而对于能源的需求比较低，而且对于传统的空调系统来说其效率提高了40%以上，从而能够大大地节约能源和运行成本。同时地源热泵机组具好的稳定性和可靠性，所以整个系统具有高效性和经济性。

2.2.3 地埋管地源热泵技术是可再生能源利用技术

因为地埋管地源热泵技术利用的是地热资源，而所谓的地热资源也就是利用地能，是对太阳能的一种转变利用，能够吸收47%的太阳能量，太阳能是一种取之不尽用之不竭的可再生能源，所以地埋管地源热泵技术是一个可再生能源的利用技术。

三、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。钻井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钻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）地理Ｕ型管分单Ｕ和双Ｕ,施工时按图纸设计是单U还是双U。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；