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摘要：本文介绍了地源热泵空调系统的构造以及原理，探讨了地源热泵空调系统工艺流程及关键环节。
关键词：地源热泵空调；工艺流程；关键环节
一 前言
地源热泵空调系统简便易行，综合造价低，占地面积小，可以满足大面积的建筑物供暖制冷要求，是今后相当长的一段时间内广泛推广的新型技术，它优质、高效、环保、节能，是一种平民化的优质能源利用方式，能够为实现我国节能减排的基本国策做出巨大的贡献。
二 地源热泵空调系统的构造以及原理分析
1 地源热泵空调系统的构造
能够划分地源热泵空调系统构造为地下换热、制冷热泵，以及冷热输送分布这几个组成部分。地下换热设备的作用为：一是冬季由水和土壤当中对热能进行吸收；二是夏季向水和土壤当中释放热量。它就是埋在地下或水中的换热器组织。制冷热泵的功能：一是，冬季对热泵的方式运转，提升水和土壤当中的热量，再通过泵向要求供暖的房间输送；二是，夏季对制冷的方式运转，把房间热量向地下的水和土壤当中顺利排入。其重点的构成部分为：压缩机、冷凝器、节流阀、循环系统，以及蒸发器。冷热输送的功能：向需要空调的房间输送由制冷热泵设备制取的冷、热能量，达到房间气流的组织合理化，提供符合人体舒适的空气、温度等质量的要求。它的构成装置是：风道或载热载冷剂管道、室内风机盘管及末端装置等。
2 地源热泵空调系统的原理
目前我国市场的制冷热泵装置就工作原理分类，大体上能够划分成为两种，也就是蒸汽压缩式和吸收式制冷热泵设备。吸收式制冷热泵设备的驱动借助电动机或者是燃气发动机，进而对电能或者是天然气进行消耗。蒸汽压缩式制冷热泵装置是由高品位的热能驱动，消耗的燃料是蒸汽、油、天然气，以及热水等。其中，电动蒸汽压缩式制冷和热泵装置的应用比较普遍。地表水、地下水或者是土壤等是地源介质，制冷的工作过程是：低压以及低温的工质饱和蒸汽由蒸发器到达压缩机，被压缩成为高温以及高压的过热蒸汽，然后到达冷凝器，在冷凝器当中，大概 10℃的地源介质冷却其为高温以及高压的饱和液体，然后向节流阀进行流通，再转变成为低温以及低压的湿蒸汽，之后到达蒸发器，而在蒸发器当中，工质出现蒸发相变制冷的情况，冷去载冷剂冷之为相应的温度，之后工质向低温以及低压的饱和蒸汽转变，最后的时候，到达压缩机进行下个循环。制热的过程是由节流阀出来的低压低温工质气液到达蒸发器，对地源介质的热量进行有效地吸收，然后蒸发的工质液体转变成为饱和蒸汽，之后再到达压缩机，被压缩成为高温以及高压的过热蒸汽，然后再到达冷凝器，这样冷凝器当中的工质将热量向载热剂传递，而工质向中温以及高压饱和液转变，在经过节流阀之后向低温以及低压的工质气液混合物转变，最后的时候，再进入下个的循环。
三 地源热泵空调系统的施工工艺流程
地源空调系统的施工主要包括2部分，分别为地下埋管系统的施工及地源热泵机组及其他设备的安装。目前地源热泵地下埋管换热器主要有2种形式，即水平埋管和垂直埋管。管路可采取串联系统或并联系统。在串联系统中，几个井（水平管为管沟）只有一个流通通路；并联方式是一个井（管沟）有一个流通通路，数个井有数个流通通路，在实际工程中采用更多的是串联系统。根据分配管和总管的布置方式，有同程式和异程式系统。在同程式系统中，流体流过各埋管的流程相同；在异程式系统中，流体通过各埋管的路程不同，实际工程一般采用同程式系统。水平埋管是在地沟中埋管，地沟深为 1～2 m，可采用单层埋管和双层埋管2种方法；垂直埋管是在地下钻机成孔，孔中下管，灌浆回填。目前使用最多的是U形管、套管和单管。水平埋管施工方便，初期投资低，但由于受地表温度的影响，热交换效率低；垂直埋管由钻机成孔，泥浆护壁，由于孔道深，施工难度相对更大，但热交换效率高，应用广泛。以下主要介绍垂直埋管的施工工艺流程。
1 地下埋管系统的施工
传统的地源热泵系统地下埋管采用较多的是 U型竖埋管换热器，地下埋管是影响地源热泵换热效率的主要部分，其施工的工艺流程如下。
（1）钻孔。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆垂直埋管式地源热泵的地下埋管钻孔深度根据埋管深度分为浅层（<30 m）、中层（30～100 m）、深层（>100 m）3种，并根据设计要求选择不同的钻孔深度。施工中使用汽车钻机泥浆护壁、回转钻进方法成孔，钻孔完毕后孔壁必须保持完整，施工要求钻孔深度误差不大于5cm，垂直度小于 1%孔深，根据地层的不同，采用不同的钻进工艺，直至达到设计要求的孔深。
（2）制作U型管。地下换热管路采用高密度聚乙烯塑料管（PE管），使用寿命长达50a以上，可与建筑物寿命相当。管接头采用承插连接或熔接连接。单根 U型管管长=埋深×2。
（3）下U型管。U型管的下放目前尚未采用机械化施工，一般采用人力下管。下管工作的顺利与否与钻机成孔质量有很大的关系，所以钻机成孔时要求采用泥浆护壁等保证孔壁顺直的施工方法。另外，下放U型管时要求保证管道不会扭曲、变形。
（4）回灌填充材料。填充材料用以填充U型管与钻孔孔壁间的间隙，要求其具有更好的传热性能。填充材料的选择决定了传热率的大小，选择一种热阻比较小的材料可以提高整个系统的效率。一般选用水泥砂浆作为回灌材料，每立方米砂浆配合比为：砂子1450 kg，水泥300 kg，膨胀剂 UAE替代10%水泥。水泥砂浆回灌时使用砂浆搅拌机进行砂浆搅拌，砂浆注浆泵回灌，回灌时使用尼龙导管从井底向上进行，直至水泥砂浆密实填满管井为止。
2 热泵机组及其他设备的安装
地源热泵系统设备主要包括压缩机、水泵、制冷剂（水或空气）热交换器、节流装置和电气控制设备等部件。地源热泵系统的类型多样性使其组成部分不尽相同，但是基本的构件如压缩机、水泵、热交换器等是共同具有的。
四 地源热泵空调系统关键环节
1 确定冷热需求量
根据建筑物所处地域、建设规模、室内温度要求等因素确定用户对冬季供热、夏季供冷、全年卫生热水需求量。
2 调查能源条件
应调查清楚建筑物附近电力、天然气、油、煤、城市热网、蒸汽管网状况；对现场地质条件进行勘查，收集各种水体资料；了解闲置或景观用地范围、面积；调查所在地域历史气候状况等。
3 项目策划与可行性分析
在前期勘查论证时，查明项目区的地热地质条件、底层、构造分布特征，推断热覆盖层、热储层的地层结构、厚度、埋深、分析项目区内地热水水质，预估区内不同地区的成井深度、出水量、出水温度。进一步完成功能规划、能源与环境规划、热泵系统技术方案、运行方案、投资分析、总体评估。
4 专业设计与施工
进行全年日均负荷设计计算与分析、能量源侧换热系统勘查设计、设备现配设计、系统能耗计算与分析、全年平均运行费用计算与分析、系统调控方案设计、施工图设计、工程投资预算、合格施工钻井、优质埋管、固井等工作。
5 试运行监测分析管理及操作规程建立
试运行监测数据收集整理及分析、自动运行监测数据收集整理与分析、建立运行管理制度。
6 项目总结分析
分析完整年运行数据：年供冷供热参数、运行效果，总结节能减排效益（能耗、系统年能效比），提出系统需要改进与完善的对策与方法。
结束语
总之，地源热泵空调系统在我国是一项新型的技术，需要相关专业技术人员的共同合作，做好勘测、设计、施工、调试等各方各面的具体工作，才能使系统达到节能、环保和有效的利用，以使地源热泵这项利国利民的可再生能源利用技术得到健康有序的发展。
参考文献：
[1]李中领.简述地源热泵应用于户式中央空调的发展前景[J].制冷与空调，2015（01）.
[2]刁永飞，伍贻文，等．地源热泵的优越性及前景展望[J]．能源研究与信息，2013（1）：33- 37.
论文作者:刘杨
论文发表刊物:《基层建设》2016年10期
论文发表时间:2016/7/27
标签：源热泵论文; 工质论文; 系统论文; 蒸汽论文; 空调系统论文; 地下论文; 砂浆论文; 《基层建设》2016年10期论文;