地源熱泵空調(diào)技術(shù)與應(yīng)用創(chuàng)新簡析

1、地源熱泵空調(diào)技術(shù)與應(yīng)用創(chuàng)新簡析華誠博遠(yuǎn)(北京)建筑規(guī)劃設(shè)計有限公司天津分公司天津300381【摘 要】目前地源熱泵技術(shù)在我國己經(jīng)得到了快速的推廣與應(yīng)用，在 技術(shù)水平方面己經(jīng)可以與發(fā)達(dá)國家相媲美，其節(jié)能環(huán)保效果非常明顯。但是，總 體來說地源熱泵技術(shù)尚屬于新型技術(shù)，對一些已建成的地源熱泵技術(shù)建筑進(jìn)行調(diào) 查可知，在應(yīng)用該技術(shù)之后均取得了顯著的節(jié)能減排效益，但也有不少項(xiàng)目暴露 出了各種各樣的問題，其中也包括因?yàn)閷δ承┮?guī)律或技術(shù)尚未正真了解或掌握而 產(chǎn)牛的問題，對地源熱泵技術(shù)進(jìn)一步推廣應(yīng)用產(chǎn)生了負(fù)面影響。本文結(jié)合大連甘 井子區(qū)革鎮(zhèn)堡棋盤村某賓館的地源熱泵空調(diào)項(xiàng)目進(jìn)行研究，為今后同類工程施工 提供參考?！?/p>

2、關(guān)鍵詞】地源熱泵技術(shù)；供熱空調(diào)；創(chuàng)新發(fā)展隨著國家調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式的深入，房屋建設(shè)形勢不容 樂觀，地源熱泵行業(yè)發(fā)展面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。另一方面，“引領(lǐng)綠色發(fā)展”是我國政 府向世界提出的倡議與承諾，到2020年，我國地?zé)崮芾靡?guī)模達(dá)到5000萬噸標(biāo) 準(zhǔn)煤，地源熱泵技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展同時充滿機(jī)遇。國家啟動了創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略, 地源熱泵技術(shù)與應(yīng)用的持續(xù)發(fā)展也必須依靠創(chuàng)新驅(qū)動，地源熱泵技術(shù)與應(yīng)用創(chuàng)新 包括系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)形式創(chuàng)新、應(yīng)用創(chuàng)新、企業(yè)經(jīng)營管理服務(wù)理念與模式創(chuàng) 新等。地源熱泵作為與太陽能供熱系統(tǒng)結(jié)合最緊密的系統(tǒng)形式，已經(jīng)日益廣泛地 應(yīng)用在我國建筑行業(yè)之中，但如果對現(xiàn)有條件評估不充分、設(shè)計不

3、合理以及在后 期施工過程中的操作不當(dāng)，都會造成地源熱泵系統(tǒng)不能正常工作的后果。1地源熱泵系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計1.1工程概述大連甘井子區(qū)革鎮(zhèn)堡棋盤村某賓館項(xiàng)目采暖面積約15000平方米。項(xiàng)目 釆用集中地下水地源熱泵空調(diào)與熱水供應(yīng)系統(tǒng)。項(xiàng)目中集熱器：樓面544組(652.8m2)47度輔助加熱：100x6kw電磁感應(yīng)加熱管蓄熱水箱：304不銹鋼105噸（保溫層60mm）空氣對流：地?zé)岜P管住戶室內(nèi)采用風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)方式，部分自行加設(shè)地 板采暖釆暖回路水泵:冋路壓力降為12.128,流量為39,655.8 l/h,燃料和電 能消耗量為710.6kwho水泵：冋路壓力降為3.144,流量為20,000 l/h,

4、燃料和電能消耗量為 l,289.：lkwh。1.2地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計分析地源熱泵的設(shè)計關(guān)鍵就是地下部分，而設(shè)計前埋管的管材和管徑等都應(yīng) 該選定才能進(jìn)行。根據(jù)數(shù)據(jù)資料顯示，大連地區(qū)受海洋性氣候影響，冬季一般平 均氣溫在0度左右，應(yīng)用地?zé)嵩礋岜脙?yōu)勢明顯。1.1埋管形式地下?lián)Q熱器的主要形式有u型管和套管兩種形式，其各自特點(diǎn)如下： 套管增大了介質(zhì)與土壤之間的換熱面積，換熱效果好，但內(nèi)腔與外腔內(nèi)流體發(fā)生 熱交換會帶來熱損失，另外套管的密封比較困難，目前再國內(nèi)應(yīng)用較少。u型管 介質(zhì)在管內(nèi)流動，受管徑限制流量小，總換熱效果稍差，但u型管有專用的管 接頭，口管接頭的與u型管的連接采用熱熔焊接，密封性較好。根據(jù)一

5、個地源孔中放置u型管的數(shù)量不同，u型管式地下?lián)Q熱器又分為 單u管和雙u管兩種形式。雙u管與土壤的接觸面積相對較大，無論是夏季排 熱工況還是冬季取熱工況，均比單u管單位孔深換熱量稍高，因此對于相同的 冷熱負(fù)荷，采取雙u型管埋管方式可以減少地源孔的鉆孔總深度，鉆孔費(fèi)用下 降，但同吋管材費(fèi)用成倍增加，管材價格和鉆孔價格共同決定采用哪種埋管方式 更經(jīng)濟(jì)。1.2埋管深度在埋管總長度和埋管形式確定的情況，如何確定單孔的埋管深度也是系 統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵步驟。土壤中的熱量一部分來自太陽能，絕人部分來自地心熱量, 土壤溫度隨著深度增加而升高，深度每增加100m, 土壤溫度升高約3°c,因此 單從提高地下?lián)Q

6、熱器的換熱性能角度考慮，建議加大埋管深度。1.3地下?lián)Q熱器系統(tǒng)連接方式對于大型的地下?lián)Q熱器，系統(tǒng)設(shè)計是否合理，對于換熱器的性能與整體 造價都至關(guān)重要。影響大型地下?lián)Q熱器性能的難點(diǎn)主要是水利平衡，目前解決辦 法主要有兩種，一是在系統(tǒng)管路異程連接+平衡閥，二是設(shè)計同程連接，同程連 接的效果一般優(yōu)于異程+平衡閥，但對于系統(tǒng)較大地源熱泵系統(tǒng)，若完全采用同 程連接，其管材以及井小室的數(shù)量大大增加，系統(tǒng)造價升高，為在保證地源熱泵 使用性能的前提下控制成本，一般采用局部同程或異程+平衡閥的方式，實(shí)踐證 明，使用該原則設(shè)計的地下?lián)Q熱器系統(tǒng)性能良好，造價比全部同程連接降低 10% 15%o2地源熱泵系統(tǒng)施工要點(diǎn)

7、2.1換熱器埋管地源熱泵系統(tǒng)中換熱器埋管通常使用兩種方法，一種是豎直埋管，另外 一種是水平埋管。水平埋管因投資低、對技術(shù)水平要求不高的特點(diǎn)被廣泛地應(yīng)用 于地源熱泵系統(tǒng)當(dāng)中，但是這種形式會在后期耗費(fèi)較大的工程施工成本，所以, 已經(jīng)逐漸減少使用。與水平埋管技術(shù)相比豎直埋管技術(shù)優(yōu)勢越來越明顯，它不容 易受客觀因素影響，工程開挖面積小，并且在施工完成后，地源熱泵系統(tǒng)可以保 持良好的恒溫效果，后期維護(hù)成本非常低。所以，豎直埋管技術(shù)已經(jīng)越來越廣泛 的應(yīng)用于地源熱泵系統(tǒng)當(dāng)中。(1)豎直埋管換熱器。豎直埋管換熱器施工常用u型管，回路布置一 般采用串聯(lián)和并聯(lián)兩種形式。串聯(lián)系統(tǒng)能夠使管道達(dá)到高換熱性，具有單一流程

8、, 并且容易排除多余空氣和廢物殘?jiān)?。但是，它單位長度的壓力相對較大，而且安 裝成本較大，在施工技術(shù)上有一定的技術(shù)要求。而并聯(lián)系統(tǒng)恰恰相反，它的安裝 費(fèi)用較低，但是，要求所有并聯(lián)線路之間流量保持高度平衡，對排除系統(tǒng)空氣和 殘?jiān)燃夹g(shù)要求很高。(2)換熱管材料。在選擇換熱管材料的過程中，應(yīng)當(dāng)著重考慮施工材 料的耐腐蝕性，現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)應(yīng)用較多的兩種材料為聚丁和高密度聚乙烯管。它們 都具有高度的耐腐蝕性、使用壽命長、加工簡便以及經(jīng)濟(jì)投入較低等特點(diǎn)。2.2鉆孔在堅(jiān)直埋管換熱器施工過程中，最重要的工序就是鉆孔。鉆孔技術(shù)要根 據(jù)施工地土質(zhì)條件進(jìn)行選擇，裸孔鉆井技術(shù)適合地層土質(zhì)比較好的施工地，孔壁 容易塌陷的施

9、工地，需要下套管，而且要調(diào)整好孔徑的大小以及鉆頭直徑。根據(jù) 工程的建筑面積、建筑負(fù)荷以及冋填材料材質(zhì)確定好鉆進(jìn)深度。在人中型工程施 工之前，應(yīng)當(dāng)實(shí)地考察、實(shí)地測量，并且運(yùn)用計算軟件對各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，經(jīng) 過對數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)比對，最終確定選擇何種鉆孔方式。2.3下管在完成鉆孔施工后，要馬上進(jìn)行下管施工，下管方式有人工下管和機(jī)械 下管兩種，選擇合適的下管方式是工程施工的關(guān)鍵。一般工程的取熱量都是由下 管深度決定的，故工程施工過程中必須保證準(zhǔn)確的下管深度。在鉆孔施工完畢后, 孔洞內(nèi)會出現(xiàn)的積水以及泥沙泥淀，都會對工程放管產(chǎn)生一定的影響。因此應(yīng)在 最短的時間內(nèi)放入u型管并及吋采取有效的固定措施，以免u型管

10、上浮，影響 施工質(zhì)量。在套管過程中，要計算好內(nèi)外管同軸度和u型管進(jìn)出水管之間的間 距。對于u型管換熱器，還可以用加入專用彈簧的方法撐開兩上支管，減少兩 管間冋流熱量。最后，為了保證之后的施工活動，要確保u型管在下管完畢后 露出地面。2.4冋填工序冋填工序就是我們所說的灌漿封井過程。在進(jìn)行此工序前，必須通過試 壓的方式確認(rèn)埋管有無泄漏。確認(rèn)管路無泄漏之后，要使用特殊材料進(jìn)行灌注, 鉆孔后產(chǎn)生的的泥漿是很常用的灌漿封井材料。要特別注意的是灌漿封井所用的 材料中不能含有大粒徑顆粒物質(zhì)，以免灌漿過程產(chǎn)生空腔，導(dǎo)致傳熱性能降低。 強(qiáng)化鉆孔壁與埋管之間的導(dǎo)熱以及實(shí)現(xiàn)密封的作用是進(jìn)行灌漿封井施工的主要 目的。3結(jié)束語隨著地源熱泵系統(tǒng)良好的環(huán)保效應(yīng)，已經(jīng)在我國實(shí)現(xiàn)人面積的推廣，但 是也發(fā)現(xiàn)了很多問題，其解決必須依靠我們的從