暖通工程中地源热泵技术的应用与施工

武大伟

摘 要：地源热泵技术是一种解决建筑制冷供暖的新型技术，与传统的建筑制冷供暖技术相比，该技术具有节能、环保、高效等优点，其应用前景非常良好。有鉴于此，文章以山南剧院暖通工程为例分析了地源热泵技术的应用与实际施工，旨在为同行业工作人员提供一些借鉴。

关键词：地源热泵技术；暖通工程；工程施工

1 工程概况

根据淮南市山南剧院项目的《地源热泵系统工程地埋管测试报告》，夏季平均每米井深换热量为：54.7W/m，冬季平均每米井深换热量为：42.3W/m，在施工前对工程进行了土壤热工测试。根据测算结果可知本工程地源热泵地埋管系统换热量：夏季为：2797kW，冬季为：1960kW。根据计算，工程选择使用高密度HDPE100型dn32双U型管土壤换热器，有效长度为：120m。按冬季空调热负荷设计地埋管。所需换热孔数量为426个。

另外，为了使地源热泵空调系统能实现长期利用地热源的目的，使土壤每年的取热和放热总量达到平衡。工程设计中采用地源热泵加辅助冷却塔的复合式地源热泵系统，利用冷却塔承担冷热负荷差，以保持土壤的热平衡。

2 山南剧院暖通工程中地源热泵技术的应用与施工

2.1 暖通工程中地源热泵技术的施工流程图

在施工开始之前，参照以往的经验并结合工程的实际情况，设定了科学的施工流程，确保工程施工安全、质量。

2.2 暖通工程中地源热泵技术的实际施工

将地源热泵技术应用到暖通工程中不仅可以有效的节约能源，同时还可以大大提高暖通系统的稳定性以及其环保性能，因此其发展是非常有必要的。现以山南剧院暖通工程为例介绍地源热泵技术的实际施工。

2.2.1 钻孔

（1）在进行钻孔前充分仔细勘察现场的地质条件和具体情况，

同时，与其他专业的相关衔接工作做充分准备。钻孔过程应严格遵照施工图纸执行，包括钻孔的行间距、钻孔数量等参数，进行准确放线定位。（2）钻孔过程中首先应保证钻杆能够自始至终保持垂直状态，钻孔过程中应严格控制钻孔偏差，实际操作过程中应保证水平偏差在1%范围内，垂直偏差在0.5%范围内。（3）钻孔过程中泥浆池的作用是十分关键的，泥浆池是钻孔所用泥浆的容器，可以避免钻孔所用的泥浆四处流动，保证泥浆及施工现场的干净整洁：钻孔过程会产生很多废弃的土壤，应将这些废弃物进行集中堆放。

2.2.2 组装管道和下管工作

（1）地埋式用到的U形管一般情况下在现场进行组装、切割是最合理的，以满足有可能出现的设计变更，尤其是钻孔深度的需要。组装前应做好材料的进场工作，所需材料应整齐码放，避免管材堆放不整齐、堆放过高等原因产生的局部受压情况的出现，防止管材受压变形影响使用效果，应严格限制管材的堆放高度。同时，HDPE管道进场后应做好防晒工作，尽量采用集中装箱的方式储存，或用遮阳布等将其进行覆盖，避免因长时间的阳光照射影响其质量。（2）每隔3m左右应将U形管道用支卡隔开，这样做可以有效的避免热桥效应的出现。同时，施工前应对管道间距离进行合理的规划，防止由于设计不合理使管道紧贴。此外，下管工作完成后应对管道两端进行封闭处理。

2.2.3 管道压力的试验

在暖通工程地源热泵技术施工过程中，管道的压力试验最少要进行五次，以便于最大程度的确保管道运行的安全与稳定。（1）垂直下管之前开展相应的管道压力试验，也就是通常所说的带压下管；（2）水平管道和垂直管道在进行熔接之前还要第二次的管道压力试验，当试验结果符合相关规定后才可以继续对管道进行施工；（3）管道在熔接完成之后还要再次进行管道压力试验；（4）分区集、分水器和各回路水平管连接完成之后还要再次进行管道压力试验，并且本次試验的时间应该大于等于四小时；（5）暖通工程全部完工之后应

该开展最后一次管道压力试验，本次管道压力试验的时间应该大于等于48小时。这有这样，才能够最大程度的确保暖通工程的效果。

3 地源热泵技术施工质量控制对策

3.1 钻孔质量的控制对策

（1）在开展钻孔作业之前，依据实际的施工情况对钻孔现场实施清理，在将场地清理好之后，开始布线，最后确定好实际施工的钻孔位置。（2）钻机的钻杆要拥有非常优良的垂直度，以便于最大程度的避免钻机钻杆在钻孔过程中出现垂直偏差，对管道造成影响。（3）在实际钻孔作业中，相关质量监管工作人员要随时对钻孔位置进行检查和记录，使钻机在正确的位置进行钻孔作业。（4）在钻孔作业竣工之后，还要对钻孔的深度以及质量进行检查，检查无误之后向监理报批，准备验收。（5）地埋换热管下管过程中应对下管深度进行确认，且应带压下管，假如在下管作业中工作人员发现压力存在快速变化的情况，应该将施工所用的管道抽出，选择新的压力试验合格的管道进行带压下管作业。完成之后分析出现这种问题的情况，并制定好相应的整改措施。（6）地源热泵技术实际施工中的埋管作业要尽可能的连续作业，施工中途停止或者休息的时间不可以大于15min。（7）在钻孔作业中为了防止钻孔出现塌方状况，应该向钻孔中灌注泥浆。

3.2 回填质量的控制对策

回填工序也称为灌浆封井，该工序主要有两个目的：第一，增强埋管和钻孔壁二者之间的热传递性能；第二，对工程进行密封，以便于防止工程对地下水层造成污染。（1）井孔中地埋管换热器埋设完毕后，用原浆、细砂的混合浆进行灌浆回填，确保填充物沉淀密实后，在孔内铲入细砂进行封孔，必须将管和孔井之间空隙填实，确保换热效果。（2）在水平总管连接前，水平沟沟底平整后应先回填一层细沙，待管道连接完成后再回填细砂或细土将管道覆盖，回填压实过程要均匀，回填料应与管道接触紧密，且不得损伤管道。至此，回填完毕。

4 地源热泵技术的应用优势

（1）拥有极好的稳定性：地能的热资源温度通常都处于较为稳定的状态，基本上始终维持在10℃-20℃，冬季温度高于外界环境，夏季其温度低于外界环境，这就使得地源热泵始终可以不受外界因素的影响而处于可靠、稳定的运行状态。（2）节能高效。地源热泵技术所使用的能源为地热以及电能，其中地热为主，电能为辅，因此，使用该技术可以极大的节约电能。相关实践证明，地源热泵在冬季对电能的利用率可以达到100%，这相比于常规的中央空调而言可以节约40%的电能。（3）环保可再生。地源热泵技术在使用过程中不产生任何污染，不产生废气，也不产生固体废弃物，是一种环境友好型的技术。另外，地源热泵是一种可以再生能源，符合能源可持续性发展的趋势，是理想的绿色环保产品。

5 结束语

综上所述，地缘热泵技术是一种非常优质的建筑供暖制冷技术，具有着非常良好的应用前景。在该技术的实际使用与施工过程中，钻孔与管道施工是其中最为重要的施工环节，因此要加强对这两个环节的质量控制，确保工程施工安全开展。

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[J].中华民居，2011（04）.

[2]胡映宁，林俊，王艳，等.夏热冬暖地区地源热泵供热制冷系统的适应性研究[J].建筑科学，2012（10）.