暖通工程師關(guān)于暖通工程設計中的地源熱泵技術(shù)分析及研究
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暖通工程是建筑工程的重要組成部分之一，為滿足國家提出的節(jié)能減排要求，應當在暖通工程設計中，合理運用地源熱泵技術(shù)。基于此點，文章首先簡要分析了地源熱泵技術(shù)的原理及優(yōu)勢，在此基礎上對地源熱泵技術(shù)在暖通工程設計中的應用進行論述。
1.地源熱泵技術(shù)的原理及優(yōu)勢
1.1地源熱泵的基本原理
該技術(shù)的基本原理如下：對埋藏在地下淺層中的地熱能進行充分、有效地利用，以此來達到調(diào)節(jié)建筑內(nèi)部溫度的目的，從而降低供暖和空調(diào)能耗，實現(xiàn)建筑節(jié)能。具體而言，地源熱泵就是將能量從高溫熱源向低溫熱源轉(zhuǎn)移的過程，它在暖通工程中的應用，可實現(xiàn)對地熱能的平衡利用，進而為居住在建筑中的居民提供一個舒適的生活環(huán)境。當建筑內(nèi)部溫度過高時，可利用該技術(shù)將多余的熱能釋放到大地的土壤當中，若是建筑中的溫度較低時，則可將地下淺層土壤中蘊含的熱能吸取出來供給建筑，以提高室內(nèi)溫度。
1.2地源熱泵技術(shù)的優(yōu)勢
1.2.1清潔環(huán)保可再生
地球深部蘊藏著巨大的熱能，通過地表向空氣中散發(fā)，這種能量屬可再生能源，并且取之不盡。同時，在開發(fā)利用地表淺層熱源時，與地層只有能量交換，沒有沒有質(zhì)量交換，對環(huán)境沒有污染，屬于清潔能源且不會破壞原有的自然界能量系統(tǒng)。
1.2.2節(jié)能高效
在冬季，地下溫度往往高于地上環(huán)境溫度，而在夏季，地下溫度又會低于地上環(huán)境溫度，這使得地下熱源具備一定的穩(wěn)定性。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，運用地源熱泵技術(shù)可大幅度降低溫度調(diào)控產(chǎn)生的費用，僅為常規(guī)空調(diào)費用的50%。
1.2.3實用性強
地源熱泵技術(shù)可實現(xiàn)多種功能，即建筑供暖、制冷、提供生活熱水。如此一來，可有效降低建設配套設施而增加的成本，并且還可以節(jié)省配套設施的占地面積。同時，地源熱泵機組的運行工況十分穩(wěn)定，深埋于地下的管路可使用50年以上，且機組使用壽命也可維持在20年左右。
1.2.4維護簡單
在暖通工程中使用地源熱泵技術(shù)，可避免在冬季對設備進行除霜處理，并且熱泵機組的構(gòu)成系統(tǒng)極為簡便，基本上不需要維護室外機組部分。而對于室內(nèi)維護，只需安裝制冷空調(diào)即可。
2.地源熱泵技術(shù)在暖通工程設計中的應用
2.1工藝要點
2.1.1鉆孔
(1)在鉆孔施工前，要深入到施工現(xiàn)場進行勘察，結(jié)合已有的施工經(jīng)驗，確定鉆孔數(shù)量、孔行距以及覆蓋面積，對鉆孔施工進行整體布局;(2)根據(jù)施工圖進行定位放線，規(guī)劃好施工現(xiàn)場泥漿池、土方、堆土場以及通道的位置，使其滿足施工要求;(3)采用垂直鉆孔的方式，在鉆孔中避免對管道造成破壞。嚴格控制鉆井機械的停放位置，要求垂直偏差和水平度偏差分別不超過0.5%、1%;(4)鉆孔與鉆孔之間開挖泥漿池，尺寸為140em×70cm×50cm，以滿足施工現(xiàn)場水循環(huán)的需要;(5)分派專職人員檢驗實際鉆孔是否與設計圖紙相符，若發(fā)現(xiàn)偏差較大，則要及時予以糾正;(6)集中堆放施工中產(chǎn)生的土方，為防止揚塵應對土方進行覆蓋。為避免在鉆孔過程中出現(xiàn)塌方現(xiàn)象，要灌入泥漿，在其凝固后成為護壁，起到一定的支撐作用;(7)當鉆孔施工完畢以后，應對隱蔽工程中的鉆孔深度及成孔質(zhì)量進行檢驗，并做好相應記錄。
2.1.2組裝
在暖通工程設計中應用地源熱泵技術(shù)時，地埋式u形管可在現(xiàn)場進行預組裝，在進行組裝前，應當將管以水平的形式整齊堆放在地面上，防止局部受壓導致管材變形影響工程質(zhì)量的情況發(fā)生。根據(jù)有關(guān)規(guī)范標準的規(guī)定要求，管材的堆放高度應當控制在2.0m以內(nèi)，管件則應成箱存放在倉庫的貨架上，若現(xiàn)場未設置倉庫，則應整齊堆碼在平地上。管材運至現(xiàn)場后，應進行覆蓋，避免在陽光下長時間暴曬，以免影響管的性能。
2.1.3下管
可采用預制混凝土導頭下井施工法進行下管，在對導頭進行預制時，應確保其直徑小于鉆孔直徑，依靠導頭自重及管內(nèi)水的重量進行下井，由此除能夠確保下管的速度之外，還能使管順利達到地源井底部。
2.2注意事項
(1)土壤換熱器應采用豎直埋管，避免因回灌地下水帶來水環(huán)境污染。經(jīng)大量工程實踐證實，單u型管的實用性大于雙u型管，所以應推廣使用單u型管。但是，在使用單u型管時，必須埋設更多的管材，可能會造成建設成本增加。
(2)在地源熱泵機組安裝過程中，即便是在冬季也要避免使用防凍液，這是因為：冬季地下溫度高于地表溫度，只需設計數(shù)量充足的土壤換熱器，即可將水作為介質(zhì);防凍液本身屬于化學制劑，若使用過量則會對環(huán)境造成污染，并因溫度過低影響地源熱泵的運行效率。
(3)地源熱泵系統(tǒng)所使用的管材必須具備高強度的惰性，為了保證水系統(tǒng)平衡，應將土壤換熱器系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)方式設計成室外閥門調(diào)節(jié)。
3.結(jié)語
綜上所述，在暖通工程設計中，可對地源熱泵技術(shù)進行合理運用，通過該技術(shù)的應用，除了能夠使暖通工程的整體能耗得到顯著降低之外，還能使建筑能耗隨之下降，對于建筑節(jié)能具有重要的作用。實際工程中，應對地源熱泵裝置的安裝質(zhì)量進行嚴格控制，由此可確保地源熱泵的運行更加安全、穩(wěn)定，從而使其節(jié)能作用得以充分發(fā)揮。
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