暖通工程中的地源热泵技术的应用论文_李云飞,来飞

暖通工程中的地源热泵技术的应用论文_李云飞,来飞

河南福兴建设工程有限公司

【摘 要】地源热泵技术是现代建筑暖通施工中的常用技术,由于出现时间相对较短,暂时仍属新兴技术行列。地源热泵技术的产生对建筑暖通节能有重要意义,因为该技术应用于建筑暖通施工时,不仅能安全、有效实现建筑供热采暖,还能大大降低能源损耗,实现建筑节能。为了探究地源热泵技术的应用特点,文中探讨了暖通工程中的地源热泵技术的应用,以供参考。

【关键词】暖通工程;地源热泵;技术

前言

地源热泵是利用地球表面浅层地热资源作为冷热源,进行能量转换的采暖/制冷空调系统。它不受地域、资源等限制,量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的能源,使得地能成为清洁的,可再生能源的一种形式。地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定,冬季比环境空气温度高,夏季比环境空气温度低,是很好的热源和冷源。

一、地源热泵的分类

根据地热源的种类和方式不同,地源热泵可分为以下三类:

1、土壤源热泵

土壤源热源(也叫大地耦合式热泵)以大地作为热源,热泵的换热器埋于地下,与大地进行冷热交换。土壤源热泵系统主机通常采用水—水或热泵机组或水—气热泵机组。根据地下热交换器的布置形式,主要分为垂直埋管、水平埋管和蛇行埋管三类。

2、地下水热泵系统

地下水热泵系统,是一种以水体为低位热源,利用地下水式水源热泵机组为空调系统制备与提供冷/热水,再通过空调末端设备实现房间空气调节的系统形式。地下水热泵系统的优势是造价要比土壤源热泵系统低,另外水井很紧凑,不占什么场地,技术也相对比较成熟,水井承包商也容易找。但存在其劣势就在于:有些地方法规禁止抽取或回灌地下水;可供的地下水有限;如水质不好或打井不合格要注意水处理;如泵选择过大、控制不良或水井与建筑偏远,泵耗能就会过大。

3、地表水热泵系统

地表水热泵系统主要有开路和闭路系统。地表水热泵系统具有相对造价低廉、泵耗能低、维修率低以及运行费用少等优点。在寒冷地区,开路系统并不适用,只能采用闭路系统。但是,在公共用的河水中,管道或水中的其他设备容易受到损害。另外,如果湖泊过小或过浅,湖泊的温度会随着室外气候发生较大的变化,这就会产生效率降低,制冷或供热能力降低的后果。

二、地源热泵的优势分析

1、高效节能

与锅炉(电、燃料)供热系统相比,土--气/水型地源热泵系统的转换效率最高可达4.7。而锅炉供热只能将90%以上的电能或70~90%的燃料内能转换为热量供用户使用,因此它要比电锅炉加热节省2/3以上的电能,比燃料锅炉节省1/2以上的能量,运行费用为各种采暖设备的30-70%。由于土壤的温度全年稳定在10℃—20℃之间,其制冷、制热系数可达3.5—4.7,与传统的空气源热泵(家用窗式和分体式空调、中央式风冷热泵)相比,要高出40%以上,其运行费用仅为普通中央空调的50—60%。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆夏季高温差的散热和冬季低温差的取热,使得土--气型地源热泵系统换热效率很高。因此在产生同样热量或冷量时,只需小功率的压缩机就可实现,从而达到节能的目的,其耗电量仅为普通中央空调与锅炉系统的40%—60%。

2、节省建筑空间控制设备简单

土--气/水型地源热泵系统采用将地源热泵机组分散安装于各处所(居室、会所、办公室等)的方式,中央控制仅需选择水路控制,除去了一般中央空调集中控制所有参量的复杂环节,从而降低控制成本。在各分散安装单元(居室、会所、办公室)可根据用户要求设不同的体积很小的终端控制器,实现从最简单(起停、供暖、制冷三档)到复杂的可编程智能控制方式。

3、系统可靠性强

每台机组可独立供冷或供热,个别机组故障不影响整个系统的运行。机组的运行工况稳定,几乎不受环境温度变化的影响,即使在寒冷的冬季制热量也不会衰减,更无结霜除霜之虑。

三、在暖通工程中地源热泵技术的应用

1、钻孔

第一,在正式钻孔之前,应对施工现场仔细进行勘测,同时还应做好与其他相关专业的衔接交叉等,基于施工钻孔图纸所标注的孔数、面积以及行距等,对施工现场的实际情况进行检查,确保其施工的面积符合打孔的需求,待核实没有错误以后,根据施工图纸来明确定位,并进行放线。第二,在钻孔过程中,要确保钻机的钻杆始终保持垂直的状态,避免其出现偏差损坏已埋管道。其水平度所产生的偏差不可大于1%,而垂直偏差则不可大于0.5%。第三,在两孔间应该开挖相应的泥浆池,将其用于钻井机器设备在施工过程中水循环的一个载体,避免在施工过程中水流于其他位置,从而确保其施工场地的整洁。第四,在钻孔阶段,所产生的土壤应该集中进行堆放,用相应的覆盖材料将其覆盖住。第五,为了防止在钻孔中出现塌方问题,在实施钻孔时,应灌入相应的泥浆,利用泥浆来护壁,以此有效避免塌孔现象发生。第六,在钻孔时,还应注意建筑物电缆布置情况,结合建筑电缆实际分布情况来进行钻孔,以免因钻孔损坏其电缆,同时也应注意电缆对于钻孔所造成的影响以及干扰。第七,待钻孔工作结束后,还应及时进行验收工作,安排专人来对这一环节的施工质量和效果进行核实,确保其钻孔符合地埋管要求。

2、管道的组装与下管

(1)地埋所需的这种U形管通常在施工现场进行预组装,在预组装之前,应将所需管材放于平坦且干净的地面上,尽量不要使管材局部受到任何的压力,以免导致其出现变形,影响其预组装效果和质量。要注意的是管材堆放高度一般情况下不可大于2m,可采取成箱的方式来进行堆放和储存。其中HDPF管道被运送到施工场地后,应该将其覆盖,不可将其长时间暴露太阳下,以免对其质量造成影响。

(2)组装时,应将热熔管头清理干净,在切割管材的时候,若管道的直径小于50mm,应用旋转切刀来实施切割,若管道的直径超过50mm,则应用锯弓来实施切割。待管道组装结束后,应进行试压,待其合格以后才可正式埋管。当结束井回填后还应再次对管道实施试压,待其试压满足要求后,再连接水平管道,这一工序完成后,同样也要实施试压,待试压符合要求再回填土,如此循环一直到所有总管连接结束后,最后再来试压。连接管道时,可采取热熔连接法,而在和金属管道连接时,可采取法兰连接法。要注意的是在连接管道时,必须要对各设备进行仔细地核对,以免设备的不一致对其施工产生干扰和影响。

(3)当所有工作准备好后,应及时进行下管。在下管之前,除了要冲洗干净U形管道外,同时还应试压。在下管过程中,若停留的时间过长,就会使钻孔内出现严重的积压问题,而这也在一定程度上加大了下管的难度。为了确保下管质量与水平,最常用的方式为预制砼导头下井法,这种导头的直径比钻孔直径小,但比HDPE管道直径大,利用导头自身的重量以及管道自身重量来下井。要注意的是在下井时不可在地面拖拉管道,以免管道发生弯曲,不利于下管工作的实施。

(4)在间隔大约2m―4m处,应该用固定的支卡把各U形管道隔开,以免产生热桥效应,影响管道。同时还应规划好管道间距离,避免管道贴在一起。此外,待下管工作结束后,应立即密封管道两端,加强保护以免影响其施工质量。

结束语

总之,由于我国地域旷阔,地表浅层能源较多,选择不同地源热泵技术,可提升地热资源利用率,克服传统空调技术缺陷,具有十分重要的实用价值。同时,在城市现代化建设,环境污染防治等方面,也具有重要意义。虽然地源热泵具有一定缺陷,但只要我们合理运用地源热泵,不断研发暖通空调设计,必定推进建筑事业发展,更好满足业主的心理、物质需求。

参考文献:

[1]张俊巧,尚百师,陆曼.地源热泵系统运行管理节能潜力分析[J].中国住宅设施.2011(02)

[2]刘磊.地源热泵空调系统地下结构处理措施[J].邮电设计技术.2011(02)

论文作者:李云飞,来飞

论文发表刊物:《低碳地产》2015年第10期

论文发表时间:2016/8/17

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