地源热泵空调系统施工及经济性分析

　　【摘要】：地源热作为一种新能源清洁能源，已经得到了广泛的关注，本文以下内容将对地源热泵空调系统施工及经济性进行分析，以供大家借鉴参考之用。

　　【关键词】：地源热泵;空调系统;施工;经济性分析

　　[ Abstract ]: The ground-source heat as a new energy and clean energy, it has received widespread attention, in this paper, the following will analyzes the ground source heat pump air conditioning system construction and economic, to draw lessons from for everybody reference purposes.

　　[ Key words ]: ground source heat pump; air conditioning system; construction; economic analysis

　　中图分类号：P314 文献标识码：A 文章编号：

　　1、前言

　　改革开放以来，随着经济的不断发展和科学技术的不断进步，各种新技术、新材料和新工艺不断涌现，这给一些新能源、清洁能源的利用提供了技术支持，也使其使用变成了可能。地源热能源作为一种新能源、清洁能源随着地源热泵的出现在近十几年来得到了广泛的应用。地源热泵是一种利用含有大量能源的土壤或者地下水作为吸热或者排热的热交换器，以实现空气调节的一种系统。本文以下内容将对地源热泵空调系统施工及经济性进行分析，以供大家参考学习之用。

　　2、地源热泵概述

　　地源热泵的原理是：大地土壤长年温度稳定, 系一个巨大的免费能量源泉。地源热泵技术利用地下土壤与地面环境的温差, 实现地下土壤与地面环境的能量交换, 从而达到地面特定环境对地下土壤释放热量或从地下土壤吸收热量的目的。地源热泵空调系统采用地源热泵技术, 把热交换器埋于地下, 通过传热介质在高强度塑料管组成的封闭环路中循环流动, 实现与大地土壤进行冷热交换。夏季地源热泵空调系统通过机组将房间内的热量转移到地下, 对房间进行降温;冬季通过机组将土壤中的热量转移到房间, 对房间进行供暖。

　　根据作者多年的实践经验，认为地源热泵空调系统具有以下特点：第一，地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能，是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。第二，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，是很好的热泵热源和空调冷源，这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%，因此要节能和节省运行费用40%左右。另外，地能温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。第三，地源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40%以上，与电供暖相比，相当于减少70%以上，如果结合其它节能措施节能减排会更明显。虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25%的充灌量;属自含式系统，即该装置能在工厂车间内事先整装密封好，因此，制冷剂泄漏机率大为减少。该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。第四，地源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统;可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，更适合于别墅住宅的采暖、空调。此外，机组使用寿命长，均在15年以上;机组紧凑、节省空间;维护费用低;自动控制程度高，可无人值守。

　　3、地源热泵空调系统的施工

　　地源空调系统的施工主要包括两部分, 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两种形式, 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, 几个井只有一个流通通路;并联方式是一个井有一个流通通路, 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。垂直埋管是在地下钻机成孔, 孔中下管, 灌浆回填。水平埋管是在地沟中埋管, 地沟深为1~ 2m, 可采用单层埋管和双层埋管;目前使用最多的是U 形管、套管和单管。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。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;以下主要介绍垂直埋管的施工工艺流程。

　　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：第一，钻孔。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、中层、深层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。第二，制作U 型管。地下换热管路采用高密度聚乙烯塑料管，使用寿命长达50年以上, 可与建筑物寿命相当。管接头采用承插连接或熔接连

　　接。第三，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。第四，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,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。

　　地源热泵系统设备主要包括压缩机、水泵、制冷剂热交换器、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。

　　4、地源热泵的经济性分析

　　采用地温冷暖机组空调系统的初投资和运行费用比其它型式系统都少得多, 初投资仅为其它机组的1/2~ 2/3, 运行费用仅为其它型式的50% 左右, 无论是对业主还是对用户都会带来很大的益处。另外，采用地源热泵还有其它优势：第一，由于地源热泵系统的绝大部分,特别是室内部分已成为定型, 选型也就非常简单, 再加上低压的管道系统, 双管的输送系统,使整个系统与其它系统相比在设计上更容易和便宜, 同时也降低了装配操作的成本。第二，分散的地源热泵系统具有特有的机动特性,允许在要入住之际才安装末端热泵设备;组装灵活,既可单机用于小型建筑, 又可多机组合用于大型建筑群体;系统可实现全部电动化,从而减少了对其他公共设施的需求;系统设备占地空间较小,可放置在地下室等空间,这意味着能够节省出更多的空间供利用或出租;系统的室外设备非常少,节省了高昂的维护和保安费用;没有屋顶冷却设备, 也就不存在屋顶承重、装饰或挡光的问题;外部噪声大大降低, 并且建筑整体美感也不受影响。第三，由于地源热泵系统为分散形式, 整个建筑内的所有设备不需要同时停工检修,降低了检修费用,而且多数的维修工作都比较简单。

　　4、结尾

　　地源热泵空调系统由于其具有经济性、可再生、分布范围广等其它资源无法比拟的优点，特别是随着科学技术的不断进步，一些新材料新设备逐渐出现，必将能解决目前地源热泵空调系统中仍存在一些问题，促进其大范围的被应用。

　　【参考文献】

　　[1]《地源热泵工程技术指南》徐伟等，中国建筑工业出版社

　　[2] 《现代空调》殷平等，中国建筑工业出版社

　　[3] 《垂直埋管地源热泵系统实验研究》于立强等，中国建筑工业出版社

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文章名称： 地源热泵空调系统施工及经济性分析

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