中铁建工集团安装工程有限公司王宏亮
摘要：随着地球可再生资源的日益锐减，环境污染的日益严重，开发节能、环保的新能源迫在眉睫，地源热泵技术由于其具有节能、环保的特点，在全国得到了广泛的应用。本文根据作者所学知识和施工经验，简单介绍了地源热泵技术的应用原理、优点及不足，在此基础上系统分析了地源热泵技术在暖通工程实践中的应用，说明了随着地球上不可再生能源（煤、石油、天然气）的不断消耗，浅层地热能等可再生清洁能源将成为重要的能源，有利于推动我国循环经济和可持续发展战略的进程，为创建节约型社会作出贡献。
关键字：暖通工程；地源热泵技术；应用
随着地球可再生资源的日益锐减，环境污染的日益严重，开发节能、环保的新能源迫在眉睫，地源热泵技术由于其具有节能、环保的特点，在全国得到了广泛的应用。我国根据各地区的不同特点进行了不同的的试验示范，例如，吉林地区冬冷夏热，尤其适合地源热泵的使用，分别选择多个不同地区、不同环境、不同面积的建筑物进行工程应用和示范，均取得了良好的温控效果和节能效果，对替代锅炉供暖和节能减排意义重大，并将成为人类永不枯竭的新能源；工程案例包括：山西70℃高温地源热泵散热器供暖、内蒙75℃高温水源热泵散热器供暖、唐山75℃高温污水源热泵散热器供暖、北京顺义75℃高温地源热泵散热器供暖、兰州75℃高温水源热泵散热器供暖和黑龙江某电厂废水源高温热泵散热器供暖[1]。
1地源热泵技术的应用原理及特点
热泵是一种利用可再生能源的技术，它对水文地质条件要求较高，可以用热力学第二定律来解释，即热泵是以电能作为动力，靠机械做功，将热量从低温物体转移到高温物体中的机械装置。地源热泵可分为水源热泵和土壤源热泵，又可进一步分为地下水源热泵、地表水源热泵和地理管地源热泵。其中，水源热泵是利用深井水或海洋水、江湖水给室内间接提供热量；在夏季给室内间接提供冷量。地埋管地源热泵系统是一种闭式系统，它通过循环液(水或以水为主要成分的防冻液)在封闭的地下埋管中流动，完成系统与大地之间的传热。目前，除应用水源热泵和土壤源热泵等传统热泵方式，还创新出“混合式水源热泵技术”和“再生水源热泵技术地源热泵技术”两种新技术，其中前者的额工作原理是在用户端安装水源热泵机组，将地下水能量收集提取后送入管网，依靠庞大的极有供热管网将分散的地热资源集中利用；后者是利用城市污水热量，符合现代循环经济发展的要求。
地源热泵其最大的优点是高效、节能、环保。其中高效的特点主要体现在冬天取出的能量能在夏天得到补偿，且全年可以循环利用，是一种可再生能源，避免了对资源的破坏，符合现代可持续发展的观念。节能的特点主要表现在：地源热泵制冷时比传统中央空调系统运行效率要提高30%-50%；供暖时要比热力管网集中供热或燃油燃气供热系统降低20%~60%[2]。环保的特点主要体现在，地源热泵产生能量的过程是热量传递的过程，不经过化石燃料的燃烧，对环境无污染，例如在使用城市污水热量时，对环境是一种保护，它是一种人类新发现的环保节能新技术。
但是，地源热泵在有以上优点的同时，也具有一些不足之处，表现在：目前人类对地源热泵技术的认识尚且不足，从国内大型地源热泵的发展程度来看，地源热泵技术初投资偏高，全世界各国均未大量开发和使用；其次，地源热泵整个工程系统规划和设计尚不成熟，对当地的地质条件及气候、科学配置，统筹规划要求较高；第三，对地源热泵主机性能和地下换热工况匹配不合理，各种机器的使用尚未达到既能标准等。
2地源热泵技术在暖通工程实践中的应用
十年来，大型水/地源热泵新技术和新产品在中国的创新发展和应用，催生了全球化热泵冷暖与新能源技术产业发展的新潮流，创新产品和良好工程必将继续影响着大型热泵冷暖技术和节能减排事业的不断进步和健康发展[3]。
（1）地源热泵施工过程一般为：①进行钻孔施工，在钻孔前应先充分勘测现场，结合其他专业（如土建、给排水、消防、电缆等）知识和经验进行综合考虑。严格按照施工钻孔平面图的孔数、行距和面积，通过严格核实现场的施工面积进行钻孔施工；②按照施工平面图定位放线，根据排水、泥浆倒运工序，合理安排土方、泥浆池、安全通道及堆土场等的位置，保持通道畅通；③钻机钻杆垂直，防止垂直偏差将已埋管道损坏，其中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，作为钻井机在施工中的水循环载体；⑤采用正循环回转钻井；⑥钻孔过程中安排质量检查员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，应及时纠正重新定位；⑦钻孔完成后，检查钻孔深度和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壤应集中堆放，并用彩条布覆盖；⑨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。对现场预组装施工程序一般为：①现场预组装地埋U型管，管材预组装前应水平堆放在平整的地面上，堆放高度不超过2m；管件贮存应成箱存放在货架上或码堆在平整平面上，地面上码堆高度不超过2m。HDPE管运至工地采用彩条布覆盖，严禁长时间在太阳下暴晒；②HDPE管连接时将热熔管头清洁，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；③HDPE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；④HDPE管道的连接可采用热熔连接（热熔承插连接、热熔对焊连接），与金属管道连接应采用法兰连接。
在对HDPE进行管道连接时应注意一下问题，首先，要对施工人员应进行上岗培训；其次，要对管材、管件及附属设备等按设计要求进行核对，并在施工现场进行外观检查，符合要求后方准使用。连接时要使用同一生产厂家的管材和管件，如确需将不同厂家(品牌)的管材、管件连接则应经试验证明其可靠后方准使用。每次连接完成后，应进行外观质量检验，不符合要求的必须返工；第三，每次施工后，管口应临时封堵；第四，当室外温度<0℃时，塑料地埋管物理力学性能将有所降低，容易造成地埋管的损害，故当室外环境温度<0℃时，尽量避免地埋管热换器的施工，若赶工期，施工时应采用保护措施或调整施工工艺参数。
3结束语
随着现代社会经济的高速发展，人们对生活的舒适性要求越来越高。在冬冷夏热的北方，地源热泵系统一机多用，满足了人们对冬季制热夏季制冷的需求。随着地球上不可再生能源（煤、石油、天然气）的不断消耗，浅层地热能等可再生清洁能源将成为重要的能源。以土壤作为冷热源的土壤源热泵技术，非常适合寒冷地区使用。本项目节能、环保，利用浅层地热能起到示范和带动作用，有利于推动我国循环经济和可持续发展战略的进程，为创建节约型社会作出贡献。通过对地源热泵的认识和示范，充分认识到这是一项具有长远意义并且需要不断创新发展的工程。
参考文献
[1]孟凡正.国内地源热泵技术现状[J].供热制冷，2012，（1）：57.
[2]范海涛.浅谈地源热泵技术及其在暖通工程中的应用[J].科技前沿，2011，（4）：390.
[3]孟凡正.国内地源热泵技术现状[J].供热制冷，2012，（1）：57.