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1、大型公共建筑地源热泵系统室外地埋管施工方法分析摘 要：地热属于可再生能源，通过利用地热不仅能够满足人类生活的需求, 而且还能够降低能源的消耗，成为了当下人们不断进行研究与开发的能源。从当 前的地热开发情况来看，可将其应用在暖通系统中，主要是通过地源热泵系统实 现对地热能的利用。本文就针对大型公共建筑地源热泵系统室外地埋管施工进行 分析，首先论述地源热泵系统的作用，然后探讨地源热泵系统室外地埋管施工注 意要点，确保整个工程的施工质量，并希望通过文章的探讨能够为其他施工单位 提供一定参考。关键词：大型公共建筑;地源热泵系统;施工方法前言：随着人们节能环保意识的提升，绿色建筑成为了建筑行业的发展方向
2、。 中央空调作为很多大型公共建筑中必不可少的系统，其在整个建筑的能源消耗中 占比高达6。,而空调主机则是中央空调系统中产生能耗最大的，所以中央空调 系统是影响绿色建筑的重要因素。地源热泵系统是近些年新兴起的能源利用系 统，此系统主要是对地热能进行有效利用，冬天可以将地下热量输送到建筑中， 而到了夏天则可以将室内热量传输到地下，从而满足人们的需求。为了能够有效 完成地源热泵系统的施工工作，下面笔者就针对相关内容进行详细阐述。一、地源热泵系统的作用在建筑物中，地源热泵系统是其中非常重要的系统之一，由于其本身具有较 高的安全性，还是低位能源，适合应用在大型公共建筑中，用于作为空调系统中 的重要能源来
3、源。通过利用地源热泵系统除了可以为空调提供所需要的水资源 （如冷冻水等），也可以在夏天制冷过程中为人们提供所需要的热水，而且该系 统使用时还不会向自然环境中排放任何污染，也不会消耗其他再生能源1。对地源热泵系统与中央空调系统进行比较，前者所使用的设备更少，产生的 维护成本也更低。在地源热泵系统中所进行的投资也很高，却可以对其低位中的 恒温热源进行合理利用，有效提高整个系统的效率，满足节能环保的要求，是一 项有利于社会可持续发展的重要技术，同时还能够产生良好的经济效益，应当将 其进行推广使用，充分发挥出其本身的作用。三、大型公共建筑地源热泵系统室外地埋管施工注意要点当对地源热泵系统进行施工时，应
4、当格外重视在室外地埋管上的施工，其中 存在很多需要注意的地方，具体如下所示。（一）施工准备与钻孔在进行施工之前，应当对图纸进行认真审核，以便能够对需要钻井施工的区 域中的的地勘情况有一个全面了解，例如施工区域地下是否存在其他管线等等， 之后对需要进行施工的场地进行平整处理，当场地变得平整以后则需要对其展开 测量放线工作，最后利用钢筋、插地标记小旗、石灰、木桩等形式对井孔进行定 位，同时还需要做好相应的编号。当钻机进入到现场之后完成落位安装，在为其 同通上水电2。因地埋管钻孔深度通常较深，钻机垂直度稍微的偏差就会导致 相邻孔位在地下一定深度交叉，从而造成垂直PE管损坏，因此在钻孔前应调整 钻机水
5、平度及垂宜度，防止后期估孔偏位、倾斜;进行施工之前还应当进行试钻 工作，该工作的展开主要是为了根据钻孔情况对钻头进行选择，确保钻头是适合 的。从施工的具体过程来看，应当重视对钻机的调整，让其在垂直面和水平面上 都能够保持良好的状态，将钻孔深度控制在合理范围内。在计算钻孔深度时，主要是以钻杆节数为依据，当钻孔深度能够达到相应的 设计要求，切勿出现超钻的情况。钻孔过程中，应根据地质情况变化随时调整钻 孔工艺方法，如对于泥砂地质，采取加装套管，加入水泥等材料调节泥浆粘稠度 等护壁措施防止孔壁坍塌。（二）下管在施工过程中，如果钻井深度已经达到了设计要求，此时则应当立即停止作 业，将钻杆拔出，安装垂直换
6、热PE管道。需要注意的是，垂直换热管道在进入 施工现场以后，需要对其进行验收，确保管道质量。下管前，应对U型换热管道 进行试压，根据设计及规范要求试验合格后再 带压下管，同时对U型头进行保护，钻机铁板孔四周也应用布料或其它材料保 护，防止下管过程中割伤PE管。在下管过程中，应当利用钻杆辅助相关工作的 展开，当钻杆顶入时应当于U型头相靠近之处对管卡进行安装，以免出现管道 损害的情况，也要尽量避免U型接头出现直接受力的情况。若是不能够正常下管，切勿采取强制顶进的方法，需要先提管，然后清理井 孔，也可以根据具体情况采取扩孔的方法3。当完成清孔或是扩孔工作以后需 要再次下管，在下降时应当时刻关注压力表
7、，如果压力表发生下降，代表钻孔出 现了泄压现象，要保障垂直换热管没有受到任何损伤。（三）回填在灌浆时，主要是利用灌浆管完成相应的施工工作，由孔底开始向孔口进行 灌浆。灌浆管是从管卡中间所存在的孔洞直接插入到孔底，灌浆时逐渐上升，直 到灌浆管抽出。在选择泥浆时，应当选择钻孔过程中所产生的泥浆，切勿使用混 合泥浆，确保泥浆上翻状态和所灌入的泥浆状态是相同的，确保灌浆工作有效完 成。如果使用了人工回填的方式，那么则需要多次进行回灌4。回填过程中，应当对换热管进行轻微的拨动，使得所灌入的泥浆都能够进入 到底部，整体灌浆更为扎实，在填到井口时则需要对其附近进行清理，使得泥浆 可以干燥收缩，并补灌封井。如
8、果在井中存在很多地下水，那么则应当向泥浆中 掺入粗砂等物质，避免因为水过多而影响灌浆质量。回填是保证垂直管换热效率 的重要一步，务必保证回填充分密实，如采用原浆或细砂回填时，可以采用多次 回填方式，以保证回填质量。（四）连管对水平管道进行安装之前，需要先对安装条件进行检查，例如施工现场中是 否还有液体泥浆等等。在挖水平管的管沟时，应当确保沟底是平整的，不会出现 大的石块。在对管道进行安装之前，沟底应当先铺上细砂，水平集管与垂直管连 接完成安装以后再在其上方位置铺上细砂，之后回填原土，同时对其进行夯实处 理。当水平管经过马路或其它有大型运输设备通过的区域时，应当注意对已完管 道保护，可采取砌筑管
9、沟、浇筑混凝土、管道外加装钢性套管等方式进行保护。 当完成了水平管道的安装工作以后，需要对其继续进行打压，确保整个系统拥有 良好的严密性。从建筑工程项目的实际情况来看，需要对换热井做好合理的分区, 支管主要是汇集在二级集分水器上，最后利用水平主管速接到一级集分水器上， 通过地源热泵机组完成冷热交换。因为地源热泵室外地埋管埋在地下，回填隐蔽后没有室内管道检查检修方 便，所以在地源热泵室外地埋管安装过程中，包括U型垂直换热管下管前、每 条管沟中垂直管与水平集管连接后、各条管沟水平集管与二级集分水器连接后、 室外二级集分水器与机房内一级集分水器连接后等各阶段的试压保压工作非常 重要，施工过程中管道务
10、必保持管道内始终处于保压状态，只有这样才能保证地 埋管的施工质量，减少后期管道泄漏的质量风险，提高施工质量。总结：在当其绿色建筑中，地源热泵系统已经得到了不断的应用，充分发挥 出其本身的优势。当对地源热泵系统进行设计之前，需要先做好前期论证工作， 勘测施工现场的地质条件，并且因为所使用的施工工艺相对较为特殊，施工时应 当加强质量控制，确保其能够得到长期稳定的使用。文章对于地源热泵系统室外地埋管施工，主要是从施工准备与钻孔、下管、 回填、连管四个方面进行论述，在施工时注意上述四个环节，就能够保障施工质 量，促使地源热泵系统可以保持稳定运行，为建筑中的居民提供所需要的能源， 同时还能够起到节能环保
11、的作用，减少建筑能耗。参考文献：1赵锦，姚强，刘树章，等.大型公共建筑地源热泵系统的室外地埋管施 工技术J.安装，2021 (11)： 3.2张瑞波.地源热泵系统地埋管施工工艺方案J.居舍，20203王恩宇，沈云祥，陈宇朴，等.太阳能-地源热泵系统双地埋管群利用 方式研究J.热科学与技术，2020, 19 (2)： 7.4陈灿，张建忠.桩基埋管地源热泵系统在某大型公共建筑中的应用J. 制冷与空调，2020, 20 (9)： 4.地源热泵技术的应用分析与问题探讨【摘 要】随着地球不可再生能源储存量的急剧下降，人们逐渐开始转向研 究可再生能源的利用方法，所谓可再生能源是指太阳能、风能、水能、地能等
12、可 以循环利用的自然资源。可再生能源的利用就是指不破坏既有资源，又能充分利 用能源的新型能源技术。在新能源的利用中，地源热泵技术是其中一项重要的技 术成果。但由于一些技术性或非技术性因素的限制，使得地源热泵技术并没有得 到大面积的推广与应用。本文就通过阐述地源热泵技术的相关概念和工作原理，分析了当前地源热泵 技术的应用现状，并对制约其发展推广的主要问题进行了探讨。【关键词】地源热泵；可再生能源；工作原理；应用推广在社会经济快速发展的进程中，我国的能源消耗量的增长速度也是非常惊人 的，长期以来，人们对于能源的消耗并不重视，导致大量的能源资源被白白浪费 掉。直到近年来能源短缺状况加剧，才引起了人们
13、对能源利用的普遍关注。地源 热泵技术是一种新型的能源利用技术，是利用丰富的地能来实现冬季取暖，夏季 采凉的先进技术。由于地能具有清洁无污染、能源取之不竭等特点，因此，地源 热泵技术的开发和应用必将成为未来能源利用技术中的主要组成部分。L地源热泵技术1.1 地源热泵的工作原理地源热泵是通过埋地热交换器从土壤吸热或向土壤放热。夏季空调时，室内 的余热经过热泵转移，并通过地埋换热器释放到土壤中，同时为冬季蓄存热量； 冬季供暖时，通过地埋换热器从土壤中取热，经过热泵将热量供给用户，同时， 在土壤中蓄存冷量，以备夏季空调用。1.2 热泵的节能和能效热泵的节能主要是体现在它可以将较低的能量转换成较高的能量
14、，在地源热 泵技术的应用中主要表现在消耗较少的电能，再利用热泵转换出较多的热能，以 供用户取暖。据相关研究显示，当热泵消耗1单位的电能时，就可以产生3-5单 位的热能，这不仅能使能源利用率得到很大提升，也具有更高的经济性。1.3 地源热泵系统的组成与作用地源热泵空调系统，一般由地埋管换热器、地源热泵机组和室内空调末端系 统三部分组成。在夏季，地埋管的传热介质(水或防冻液)通过水泵送入冷凝器, 将热泵机组排放的热量带走，并释放给地层(地层为蓄热)。蒸发器中产生的冷 水，通过循环水泵送至空调末端设备，对房间进行供冷。在冬季，热泵机组通过 地下埋管吸收地层的热量(向大地吸热，地层为蓄冷)。冷凝器产生
15、的热水，则 通过循环水泵送至空调末端设备对空间进行供暖。2 ,地源热泵技术应用的发展历程地源热泵技术的产生是在全球资源紧缺，国家大力扶持清洁可再生能源利用 的情况下发展而来的。地源热泵技术是自上世纪90年代开始研究开发的，美国 是最新实现成功利用地源热泵技术进行地能资源利用的国家，我国在1997开始 引进该技术，并在建筑节能技术中得到了很大的推广与应用。然而在发展的过程 中由于受自然条件和社会因素的影响，地源热泵技术的推广受到了一定的阻碍， 产生了应用市场衰退的现象。3 .影响地源热泵技术推广应用的原因虽然地源热泵技术在我国已经具有一定的市场规模，且发展前景也较为广 阔，但并没有真正实现全面普
16、及，来替代现有的空调应用。那么是什么在制约着 地源热泵技术的应用于推广呢？笔者在基于我国当前国情现状出发，分析了能源 结构的分布特点，并对地源热泵技术进行了深入研究，总结出当前制约地源热泵 技术全面普及推广的主要原因可以分为技术性因素和非技术性因素这两种情况， 具体如下所示：3.1 技术性因素。(1) 土壤特性问题。地源热泵系统的性能好坏与当地土壤热特性密切相关, 地热源的最佳间隔和深度取决于当地土壤的热物性和气候条件。而当前的地源热 泵技术对于土壤的要求还相对较高，在很多地区，都由于土壤特性不能达到地源 热泵技术应用的要求而不能实施该技术。(2)地下换热器传热机理的理论研究繁多，但缺乏理论与
17、实践的有效结合, 缺乏多环境下应用技术的系统研究以及实际有效的强化传热方法1。(3)不同冷、热负荷下，地下换热器与热泵系统最佳匹配技术的研究不够。 当前地热空调技术的研究热点依然集中在地热能换热器的换热机理、强化换热及 热泵系统与地热能换热器匹配等方面。与前一阶段单纯采用“线源”传热模型不 同，最新的研究更多地开始关注相互耦合的传热、传质模型以更好地模拟地热能 换热器的真实换热情况。(4)地源热泵技术与其它技术的配合不协调。地源热泵技术是暖通空调技 术与钻井技术相结合的综合技术，两者缺一不可，这要求工程组织者和工程技术 人员能够合理协调、做好充分的技术经济分析。而目前的技术水平还不能很好的 满
18、足这一要求。(5)目前地下水的回灌技术不完善，在一定程度上会影响以水为低位热源 的地源热泵的进一步推广；此外土壤源热泵空调系统钻井对土壤热、湿及盐分迁 移的影响研究有待进一步深入，如何使不利因素减少到最小是必须考虑的问题。3.2 非技术性因素所谓非技术因素就是指制约地源热泵技术发展的相关社会因素，主要可以从 国家宏观管理，专业技术人才的匮乏和质量评定体系的建立几方面来分析。(1)目前我国虽然在大力支持地源热泵技术的推广与应用，但相关部门却 没有出台完善的地源热泵技术产品制造的规范标准和相关法律法规，对于目前使 用地源热泵技术的工程只注重其设备机组的节能而没有真正实现系统节能的现 状没有加以引导
19、，没有设立专门的管理部门对地源热泵技术的应用进行科学管理 2o(2)由于地源热泵技术是一门新兴的能源技术，针对这一技术进行深入研 究的专业人员较少，也就是有关地源热泵技术的专业人才严重匮乏，没有形成一 定的专业培养体系。没有专业的人员指导施工，也是制约该技术推广的主要原因。(3)当前安装一套地源热泵技术所需费用较高，且没有权威的质量评定部 门来确定该技术的节能效果，这就使得很多人不敢轻易尝试这种新技术，对于地 源热泵技术的应用市场也缺乏一定的准入制度。4 .加强地源热泵技术推广的措施从有效保护地下热资源和实用性出发，地源热泵技术的推广必须要兼顾地下 热平衡的问题。在方案上，要保证整个区域的热平
20、衡，使系统长期可靠地运行使 用。在系统上，提倡地源热泵系统加辅助冷热源的设计方式。中国具有应用地源 热泵技术的广阔市场与条件，加之地源热泵技术本身具有节能、环保的优势，地 源热泵技术的应用前景十分广阔。我们要充分利用当前国家能源政策，真正实现 经济效益、社会效益和环境效益的有效结合3。5 .结语地源热泵技术是一项高效节能，清洁安全的先进科技技术，在目前的技术基 础上，还应该不断完善热泵技术，培养更多的专业人才，使地源热泵技术能够适 应更多地区的土质特点。从目前地源热泵技术的发展现状来看，加强地源热泵技 术的应用和发展对于我国经济、社会和环境发展的重要意义。【参考文献】1马宏权，龙惟定，朱东凌.地源热泵的应用进展J.建筑热能通风空调，2008 (06).刘学来，李永安，张耀鹏.地埋管地源热泵空调系统设计施工中应注意的 问题J.建筑技术，2010 (11)3曾宪斌，李娟.地源热泵的地域特性及热平衡问题J.能源技术，2007(06).