柯仲明
(黃山市建筑設(shè)計研究院 安徽黃山 245000)
暖通工程中的地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用研究
柯仲明
(黃山市建筑設(shè)計研究院 安徽黃山 245000)
隨著建筑業(yè)的快速發(fā)展和人們環(huán)保理念的不斷提升,建筑工程項目中空調(diào)系統(tǒng)和供熱系統(tǒng)的能源消耗問題逐漸引起社會各界的廣泛關(guān)注,如何在保證兩大系統(tǒng)功能的前提下,縮減能源消耗和環(huán)境污染,成為建筑行業(yè)以及兩大系統(tǒng)相關(guān)企業(yè)發(fā)展過程中急需解決的問題。為降低建筑項目能源損耗,實現(xiàn)建筑節(jié)能,本文針對暖通工程中的地源熱泵技術(shù)的原理、應(yīng)用以及應(yīng)用的優(yōu)越性三方面展開研究。
暖通工程;地源熱泵技術(shù);應(yīng)用
地源熱泵使是地下潛層地熱資源供熱制冷的高效節(jié)能統(tǒng)調(diào)系統(tǒng),在夏季,其主機可以在對建筑室內(nèi)多余的熱量進行收集的基礎(chǔ)上利用循環(huán)水將熱量通過環(huán)路被地表淺層吸收,并吸收地表相對較低的空氣實現(xiàn)建筑室內(nèi)供冷;冬季利用地下管道將大地熱量提取、集中并釋放到室內(nèi),提升室內(nèi)溫度和生活用水的溫度,實現(xiàn)對有效熱量的高效利用。
通過地源熱泵技術(shù)的概念可以發(fā)現(xiàn)其工作原理如圖1所示,即其通過地表淺層地熱資源實現(xiàn)對建筑室內(nèi)溫度進行調(diào)節(jié),為建筑空間和用水提供熱量的功能,實質(zhì)上其以熱能轉(zhuǎn)移為原理,將高溫熱源的熱量向低溫熱源轉(zhuǎn)移,以此實現(xiàn)兩種熱源之間的平衡,為均勻散熱和供熱創(chuàng)造條件。實踐證明暖通工程中的地源熱泵技術(shù)具有較理想的應(yīng)用性,其不僅對建筑室內(nèi)環(huán)境優(yōu)化具有積極的作用,而且可縮減建筑室內(nèi)溫度條件的能源消耗,避免溫度條件對生態(tài)環(huán)境構(gòu)成破壞[1]。例如,在室內(nèi)溫度過高的情況下,室內(nèi)風機盤管系統(tǒng)會在壓縮機的作用下對室內(nèi)熱量進行搜集并傳向地下,當室內(nèi)溫度較低的情況下,循環(huán)水泵會將室外地下?lián)Q熱器收集、壓縮的熱量向室內(nèi)傳送,以此實現(xiàn)建筑采暖和熱水供應(yīng),整個過程既對熱量資源進行了合理的應(yīng)用,又未產(chǎn)生對環(huán)境構(gòu)成破壞的污染物。現(xiàn)階段地埋管型地源熱泵、地下水源熱泵和地表水源熱泵是暖通工程中最常見的地源熱泵形式,由于地埋管型地源熱泵的封閉性突出,所以應(yīng)用范圍相對最廣,熱能應(yīng)用效果最為理想,豎直地埋管型地源熱泵的鉆孔深度通常為0.1~0.15m,每個鉆孔需要配備2或4根U型管以及灌漿材料,筆者針對豎直地埋管型地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用展開研究[2]。
圖1 地源熱泵技術(shù)工作原理圖
實踐證明,暖通工程中的地源熱泵技術(shù)合理應(yīng)用不僅可以在建筑采暖的過程中有效的提升舒適度,而且可以有效的縮減建筑能耗,對推動建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的作用,所以對地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用展開研究具有重要的意義?,F(xiàn)階段其應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下三個方面:
2.1 鉆孔施工
在鉆孔施工的過程中為避免受到其他工程損害或?qū)ζ渌こ淌┕べ|(zhì)量構(gòu)成影響,要積極與相關(guān)工程之間建立聯(lián)系,例如在鉆孔的過程中忽視電纜工程中電纜的具體分布情況,可能會在鉆孔的過程中對電纜構(gòu)成破壞,影響鉆孔的工序等;鉆孔的具體數(shù)量通常由施工面積決定,鉆孔的過程中除注重準確的鉆孔定位外,要保證鉆機鉆桿垂直,常規(guī)情況下其水平度偏差要控制在1%以下,垂直度偏差要控制在0.5%以下,以此縮減施工事故的發(fā)生概率[3]?,F(xiàn)階段人們在實踐中發(fā)現(xiàn),在鉆孔之間開挖泥漿池,可以有效的避免在鉆井施工中水流面積的擴散,保證施工現(xiàn)場的清潔;將鉆孔產(chǎn)生的土壤集中并有效的遮蓋,可有效避免施工過程中不必要的操作,在鉆孔的過程中灌入一定的泥漿,可以有效的避免發(fā)生塌孔問題;在鉆孔施工后及時組織專業(yè)人員對施工質(zhì)量驗收,可提升鉆孔的施工質(zhì)量等。
2.2 預(yù)組裝施工
管材的選型和進場后的堆放方式等都會對預(yù)組裝質(zhì)量構(gòu)成影響,通常情況下在合格的管材進場后要將其組裝成箱,將箱體結(jié)構(gòu)按照垂直高度不超過2m的標準整齊的堆放在平整的地面上,以此縮減管材之間受重力等因素的影響造成彼此間的破壞概率;在此基礎(chǔ)上由于強烈的日光會對HDPE管材質(zhì)量構(gòu)成威脅,所以在合理堆放的基礎(chǔ)上要對其有效的遮蓋,圖2為各種類型的HDPE管材。另外在預(yù)組裝的過程中,如果HDPE管材的直徑≤De50,應(yīng)用旋轉(zhuǎn)切刀進行切割,當HDPE管材的直徑>De50時,應(yīng)用手工木工鋸進行切割,并在保證其管頭清潔的前提下進行熱熔,連接好的HDPE管材要在地表進行合理的試壓,只有滿足試壓標準的HDPE管材可以進行后續(xù)的埋管作業(yè),需要注意的是當井口回填后要對已經(jīng)埋好的HDPE管材進行重新試壓,試壓合格才可以進行水平干管連接,然后在進行重新試壓的基礎(chǔ)上進行土料的回填,以上所有工作完成后仍需要對預(yù)組裝的整個系統(tǒng)進行試壓。可見在此過程中幾乎每個操作后都需要進行有效的試壓,這是保證地源熱泵技術(shù)作用充分發(fā)揮的關(guān)鍵,需要引起足夠的重視。
圖2 各種類型的黑色HDPE管材
2.3 下管施工
由于鉆孔內(nèi)的積壓會隨著時間的推移而增大,阻礙管道的正常下放,所以下管施工必須強調(diào)及時性,即在鉆孔工作完成后馬上進行下管施工,現(xiàn)階段下管施工最常見的方法是預(yù)制混凝土導頭法,在此過程中需要注意,導頭直徑要在4個HDPE管材直徑之和之上,但小于鉆孔的直徑,在導頭制作完成后要進行針對性的試壓,導頭下管主要依靠其自身和管道的重量,為避免在下管施工的過程中對管材構(gòu)成破壞,應(yīng)避免管道出現(xiàn)人為彎曲、產(chǎn)生角度或人工較大力的拖拉;除此之外為避免暖通工程中的地源熱泵技術(shù)在應(yīng)用的過程中出現(xiàn)熱橋效應(yīng),應(yīng)在間隔2~4m的位置設(shè)置固定的支卡,在此基礎(chǔ)上對管道間的距離進行合理的規(guī)劃防止管道相粘問題發(fā)生,下管施工結(jié)束后要及時對管道的兩側(cè)進行有效的封閉,防止其他施工操作對管道質(zhì)量構(gòu)成影響。
通過上述對暖通工程中的地源熱泵技術(shù)的介紹可以發(fā)現(xiàn),此技術(shù)的應(yīng)用不僅有利于建筑節(jié)能減排,而且環(huán)保持久特點也非常突出,例如此技術(shù)在應(yīng)用的過程中熱源轉(zhuǎn)換整個過程并未對燃氣、煤、石油等常規(guī)能源造成明顯的浪費,所以相比常規(guī)建筑采暖方式其節(jié)能特征突出;此項技術(shù)的實現(xiàn)以地表淺層土壤為依托,通過調(diào)節(jié)地表淺層土壤熱量和室內(nèi)熱量實現(xiàn)對建筑室內(nèi)溫度的調(diào)控,滿足居民對建筑室內(nèi)舒適度的要求,整個過程并不會產(chǎn)生對土壤或室內(nèi)空間造成污染的物質(zhì),有利于居民的健康生活,所以減排效果也非常明顯。暖通工程中的地源熱泵技術(shù)在應(yīng)用的過程中并不以周期作為功能發(fā)揮的界定,具有持續(xù)性、長久運行的特點,即在一年四季中該項技術(shù)的作用可以持續(xù)發(fā)揮,夏季使建筑室內(nèi)溫度降低,冬季提升建筑室內(nèi)溫度并保證熱水供應(yīng)。
可見暖通工程中的地源熱泵技術(shù)在應(yīng)用的過程中相比其他建筑采暖方式,如集中供暖、燃氣鍋爐、區(qū)域鍋爐房等,具有環(huán)保無污染、經(jīng)濟效益高、利用可再生資源等優(yōu)勢,例如此項技術(shù)在應(yīng)用的過程中相比傳統(tǒng)鍋爐、火炕等供暖方式在燃料消耗方面小得多,也不會產(chǎn)生對環(huán)境構(gòu)成破壞的氣體,即使在應(yīng)用的過程中可能會發(fā)生制冷劑泄漏問題,但由于現(xiàn)代地源熱泵技術(shù)已經(jīng)相對完善,泄漏幾率非常小,可在統(tǒng)計的過程中忽略不計;另外,地源熱泵技術(shù)在應(yīng)用的過程中不需要購置燃料,能源消耗非常少,所以在縮減成本的同時,可將資本進行深度利用經(jīng)濟效果突出;整個技術(shù)在應(yīng)用的過程中大量應(yīng)用太陽能、地熱能等可再生資源,并不會對環(huán)境構(gòu)成破壞,所以此技術(shù)應(yīng)在現(xiàn)代建筑工程中積極推廣應(yīng)用。
通過上述分析可以發(fā)現(xiàn),現(xiàn)階段在建筑行業(yè)發(fā)展的過程中,人們已經(jīng)認識到建筑節(jié)能的重要性,并有意識的通過暖通工程中地源熱泵技術(shù)實現(xiàn)能源的高效利用和縮減污染物排放,此技術(shù)的節(jié)能作用實踐中已經(jīng)得到論證,需要社會各界積極推廣應(yīng)用。
[1]石 豐.暖通工程中的地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用[J].科技與企業(yè),2014,06:187.
[2]梁希軍.暖通工程地源熱泵技術(shù)應(yīng)用研究[J].能源與節(jié)能,2014,03:143~144.
TU831
A
1004-7344(2016)14-0319-02
?源熱泵技術(shù)及其在暖通工程中的應(yīng)用[J].才智,2011,23:65.
2016-4-27