摘要：地源熱泵技術在我國的應用時間不長，人們對它的認識和一些規(guī)程規(guī)范的不盡完善，使得地源熱泵技術的全面推廣與應用存在不同程度的問題。相關工作人員要通過不斷學習及研究，提高自身技術水平，使熱泵系統(tǒng)不斷完善、不斷提高效率。
關鍵詞：地源熱泵系統(tǒng)；集成；
中圖分類號：C35文獻標識碼： A
1 地源熱泵系統(tǒng)集成綜述
地源熱泵系統(tǒng)是地質(zhì)環(huán)境、熱泵系統(tǒng)、自動控制和暖通空調(diào)系統(tǒng)等多學科的有機結合。需要加強暖通空調(diào)與水文地質(zhì)工程地質(zhì)人員的密切配合，做到每一部分都要與整體相協(xié)調(diào)，才能使整個系統(tǒng)達到經(jīng)濟、節(jié)能與環(huán)保。地源熱泵技術在我國的應用時間不長，人們對它的認識和一些規(guī)程規(guī)范的不盡完善，使得地源熱泵技術的全面推廣與應用存在不同程度的問題。地源熱泵系統(tǒng)涉及多專業(yè)結合性、各專業(yè)的密切配合等。合理利用淺層地溫能、優(yōu)化利用熱泵技術仍然是地源熱泵系統(tǒng)集成企業(yè)今后工作的重點。為此，需要聚集“地源熱泵技術、水文地質(zhì)工程勘察、監(jiān)測和系統(tǒng)控制”等多專業(yè)的技術力量聯(lián)合開展。地源熱泵工程整個系統(tǒng)涉及評價報告編制及論證、設計、施工和驗收，以及后期的監(jiān)測與管理維護等內(nèi)容，做好每項內(nèi)容才能體現(xiàn)出專業(yè)的地源熱泵系統(tǒng)集成企業(yè)優(yōu)勢。地源熱泵系統(tǒng)包含室外地埋管系統(tǒng)、機房系統(tǒng)及末端系統(tǒng)3部分，本文將主要介紹室外地埋管系統(tǒng)有關內(nèi)容。
2.地源熱泵系統(tǒng)集成內(nèi)容
2.1評價報告編制及論證
以地質(zhì)勘查評價為基礎，查清資源家底。科學開發(fā)利用淺層地溫能資源，必須重視開發(fā)利用前期的資源調(diào)查評價工作，重點開展熱泵相關土壤參數(shù)調(diào)查。研究淺層地溫能資源和地下水之間的相互關系。進行熱泵適用區(qū)劃分，估算熱泵適宜區(qū)淺層地溫能資源量。制訂切合實際的淺層地熱能開發(fā)利用規(guī)劃，將淺層地溫能的開發(fā)利用納入近期或遠期規(guī)劃建設中。然后根據(jù)熱泵適宜區(qū)劃分及環(huán)境影響評價，結合項目具體情況鉆鑿地埋孔進行的熱物性試驗，編制地源熱泵系統(tǒng)淺層地溫能勘查評價報告。評價報告編制要合理，以調(diào)查的資料為基礎進行，在編制完成后進行論證，專家論證工作由北京市地熱協(xié)會組織，聘請相關地源熱泵專家、地質(zhì)水文地質(zhì)專家、學者、教授等組成專家組對報告進行評審，由專家組提出地源熱泵系統(tǒng)淺層地溫利用項目的論證意見及建議。評價報告經(jīng)修改,且經(jīng)專家認同后報發(fā)改委。
2.2地源熱泵系統(tǒng)設計中的關鍵問題
2.2.1地埋管換熱系統(tǒng)設計前應明確待埋管區(qū)域內(nèi)各種地下管線的種類、位置及深度，預留未來地下管線所需的埋管空間及埋管區(qū)域進出重型設備的車道位置。
2.2.2地埋管換熱系統(tǒng)應根據(jù)可使用地面面積、工程勘察結果及挖掘成本等因素確定埋管方式。
2.2.3地埋管換熱系統(tǒng)應根據(jù)地質(zhì)特性確定回填料配方，回填料的導熱系數(shù)不應低于鉆孔外或溝槽外巖土體的導熱系數(shù)。
2.2.4地埋管換熱系統(tǒng)水平主干管采用鋼管或者塑料管，根據(jù)項目具體地質(zhì)環(huán)境、主干管敷設區(qū)域的用途、管材性價比等而確定。
2.3地源熱泵系統(tǒng)施工中的關鍵
2.3.1地埋管換熱系統(tǒng)施工前應具備埋管區(qū)域的工程勘察資料、設計文件和施工圖紙，并完成施工組織設計。
2.3.2埋管換熱系統(tǒng)施工前應了解埋管場地內(nèi)已有地下管線、其他地下構筑物的功能及其準確位置，并應進行地面清理，鏟除地面雜草、雜物，平整地面。
2.3.3水平地埋管鋪設前，溝槽底部應先鋪設相當于管徑厚度的細沙。水平地埋管安裝時，應防止石塊等重物撞擊管身。管道不應有折斷、扭結等問題，轉(zhuǎn)彎處應光滑，且應采取固定措施。
2.3.4豎直地埋管換熱器U形管安裝應在鉆孔鉆好且孔壁固化后立即進行。當鉆孔孔壁不牢固或者存在孔洞、洞穴等導致成孔困難時，應設護壁套管。下管過程中，U型管內(nèi)宜充滿水，并宜采取措施使U型管兩支管處于分開狀態(tài)。
2.3.5當室外環(huán)境溫度低于0℃時，不宜進行地埋管換熱器的施工。
2.4地源熱泵系統(tǒng)監(jiān)測與管理維護工作中的關鍵
2.4.1運行管理模式：選擇使用自管、代管或托管等運行管理模式條件，適宜時宜優(yōu)先選擇地源熱泵專業(yè)技術服務團隊按合同能源管理模式運管。
2.4.2建立熱泵系統(tǒng)維護保養(yǎng)方案，實時監(jiān)測機組、循環(huán)泵等設備的運行情況，及時更換冷凍機油、制冷劑、過濾芯等，檢查設備配電及接地情況等，保證設備正常、安全、有效運行
2.4.3人員要求：應經(jīng)過地源熱泵知識、自動化管理系統(tǒng)操作、建筑節(jié)能等方面的專門培訓，熟悉其所管理的地源熱泵系統(tǒng)。
2.5地源熱泵系統(tǒng)檢驗與驗收工作的關鍵
2.5.1地埋管換熱系統(tǒng)全部安裝完畢，且沖洗、排氣及回填完成后，應進行第四次水壓試驗。
2.5.2水壓試驗宜采用手動泵緩慢升壓，升壓過程中應隨時觀察與檢查，不得有滲漏；不得以氣壓試驗代替水壓試驗。
2.5.3室外地埋管系統(tǒng)、機房系統(tǒng)、末端系統(tǒng)全部安裝完畢，經(jīng)調(diào)試合格后，由建設單位組織設計單位、監(jiān)理單位及施工單位等進行驗收，驗收合格后在工程竣工驗收報告中簽字蓋章。
3.地源熱泵系統(tǒng)集成創(chuàng)新工作
3.1地埋管 地表水復合地源熱泵系統(tǒng)。
地表水在部分地區(qū)特別是南方城市較為樂觀，但冬季水溫偏低也是常見問題，在夏熱冬冷地區(qū)常降至 4℃以下。對此，采用串聯(lián)式地埋管和地表水集成系統(tǒng)（雙熱源系統(tǒng)），當冬季水溫偏低，地埋管投下去后可讓機組內(nèi)的出水先經(jīng)過它發(fā)熱，然后進入地埋管，換熱后再返回機組，從而使機組的地表水和土壤兩方面都獲得熱量，減輕地表水溫偏低的問題。需注意的是，當?shù)乇硭疁仄邥r應關閉地埋管，使之成為單一的地表水源熱泵系統(tǒng)。而當?shù)乇硭疁卣５坎欢鄷r，需要有相應對策。
3.2室內(nèi)余熱可作為資源，即水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)。
項目可將太陽能、水、空氣、土壤里面的能量引入并結合，如果這些能量較低，可將相應的熱泵引入系統(tǒng)，以此替代輔助加熱的鍋爐，組成太陽能水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)或井水源水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)、土壤源水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)、空氣源水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)等復合運行模式。
3.3土壤蓄冷 土壤熱泵耦合集成系統(tǒng)。
這種設想將蓄冷裝置與熱泵地下吸熱裝置合二為一，通過冷水機組實現(xiàn)集成系統(tǒng)熱泵、蓄冷和空調(diào)功能。這種復合模式雖然通過土壤蓄冷來削峰填谷，是對蓄冷空調(diào)的原始創(chuàng)新，但面臨問題同樣不少，包括仿真模擬環(huán)節(jié)、對土壤蓄冷溢冷過程的熱力特性和冷量損失等問題都需要認真研究。
3.4地埋管 太陽能復合地源熱泵系統(tǒng)。
眾所周知，太陽能是無窮無盡、無公害的清潔能源，更是 21 世紀后最有希望的能源。但太陽能也是“不穩(wěn)定”的品類。目前，我國年日照時間在 2000小時以上的地區(qū)占 2/3，考慮到陰天和晚間等不安全性、不可靠因素，讓地埋管和太陽能構成復合系統(tǒng)成為可能。從供熱的安全角度看，地埋管必須按照滿負荷設計，以滿足最不利工況要求。同時，從經(jīng)濟角度考慮太陽能完全免費，因此在集成系統(tǒng)中必須優(yōu)先采用太陽能并充分利用，要安全又要經(jīng)濟，就需從運行模式考慮并解決問題。
結束語：近幾年，地源熱泵得到了大量應用和迅猛發(fā)展，也暴露出不少嚴重甚至難以逆轉(zhuǎn)的問題，如有些地區(qū)經(jīng)過長期使用，土壤溫度持續(xù)下降或上升，影響系統(tǒng)運行能效；有些系統(tǒng)引用地表水卻出現(xiàn)結冰現(xiàn)象，造成能效下降甚至干脆停機。針對此類問題，系統(tǒng)集成創(chuàng)新的迫在眉睫。其原理十分簡單，即用新技術、新系統(tǒng)改造傳統(tǒng)地源熱泵系統(tǒng)，或者將新技術、新系統(tǒng)與傳統(tǒng)方式的技術要素整合利用，可稱之為熱泵空調(diào)集成系統(tǒng)、復合式地源熱泵系統(tǒng)或混合式系統(tǒng)。文章對地源熱泵系統(tǒng)集進行了綜述，希望對相關行業(yè)可以起到一定的參考作用。
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