摘要：地源热泵系统是利用浅层地能进行供热制冷的新型能源利用技术的环保能源利用系统。所有的能源都是来自地下的能源,经过浅层岩体的冷储热功能,来完成对建筑体的供暖与制冷,是当前可以使用的对环境最好且最能发挥作用的设施。地源热泵技术也有其缺点,怎样更有效地应用地源热泵技术是地源泵技术的重要的探究课题。对地源热泵技术在空调中的使用,如何使用此技术来更好地实现暖通空调的节能。此技术的优劣以及对社会的效益如何,均是我们未来探究的方向。
关键词：地源热泵; 暖通空调; 冷热源;
1、地源热泵技术的工作原理
地源热泵技术的工作原理是利用了地下土壤巨大的蓄热蓄冷能力，冬季地源把热量从地下土壤中转移到建筑物内，夏季再把地下的冷量转移到建筑物内，一个年度形成一个冷热循环系统，如图1 所示。从能量转换的角度分析，地源热泵技术实质上是热能的转化，其能够将热量从高温热源转移到低温热源上，使两者保持热量的平衡，从而达到均匀散热、供热的目的。地源热泵技术有着很好的运用条件，可以通过自身的优点改善室内的环境，从而提高人们的生活质量。
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图1 地源热泵系统原理示意图
2 地源热泵技术在暖通空调中应用的特点
2.1 可再生
热源主要来自太阳能，极少能量来自地球内部的地热能。首先，地源能是地热资源，是存储在土壤、地下水、河流中的低温位热能。由于地球表层是效率较高且范围极大的太阳能集热器，所以有很大部分的太阳能被地表吸收，这些资源是人类取之不尽用之不竭的，而且因为太阳能应用不用受到地域和资源的限制，所以地热能也属于可再生的资源。
2.2 高效节能
地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定，土壤与空气温差一般为17度，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%～60%，因此要节能和节省运行费用40％－50％左右。
2.3 社会效应较好
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，真正的实现了节能减排。所以能在各个区域得到广泛应用，使用范围很广。同时地源热泵系统也需要燃烧设备，不用进行燃料储备的管理和能量的传输，实现对环境污染的极大控制，能实现一机多用就能提供冷热交换服务，能代替其他同类功能的所有系统，运行维护的费用相对较低，具有突出的社会效应。
2.4 稳定性较好
地源热泵系统在暖通空调中的应用，使系统运行更加稳定。尤其在北方，冬季温度极低的情况下必须使用暖通空调，若对暖通空调采用的保护措施不当就会造成设备损坏和其他危险事故。地源热泵系统运动部件要比常规系统少，因而减少维护，系统安装在室内，不暴露在风雨中，也可免遭损坏，更加可靠，延长寿命。另外，该系统的能源利用率很高，从而能有效保证空调系统的稳定运行。
3地源热泵技术在暖通空调系统节能设计中的应用
3.1系统勘察、确定地源热泵中央空调系统
在设计阶段，应关注地源热泵中央空调系统的合理选择，但是前提条件是对建筑物功能、周边环境与土质水文进行明确的认识，才能确定方案。因此在决定选择何种地源热泵系统前必须对工程施工现场进行系统详细的勘察了解，准确掌握现场各种信息。要仔细审阅各种和建筑物设计有关的文件资料，了解工程施工制度、内容和法律法规等，以保证后期施工得当。其次，要掌握建筑场地的面积、地形地貌、方位结构和周围建筑物构筑物等，尽可能避免因其他因素的干扰而影响空调系统施工。
3.2 检测地下岩土热物性参数
作为地源热泵土壤换热器设计的重要依据，为保证设计的可靠性，必须准确检测地下岩土热物性参数，避免不满足负荷要求或规模太大而产生不必要的浪费。除了钻孔取样分析，还要借助已有资料确定导热系数范围。为使获取更可靠准确的设计依据，可利用井口测试设备按照正确工艺将独立单孔换热器连接到恒温和恒流循环热源系统中，并做好水流量和进出水温、运行时间等数据的记录。
3.3 科学设计和计算
根据上文现场勘察、岩土热物性参数检测所获得的数据资料进行科学设计，具体设计内容应包含建筑物土地面积、范围、现有建筑结构、使用用途、地面设施的位置与深度、勘测孔的孔深孔径、管道的数量直径长度、回填料成分和勘测孔运行时间等。根据水文地质的情况确定换热器方式，选择合理的施工设备、施工工艺等。此外，进行冷热负荷计算，在初步设计时采用负荷指标估算冷热负荷的目的是以此为投资预算的依据。而施工图设计时要在相关数据完备以后，做好详细全面的冷热负荷计算，不仅要考虑建筑结构和环境影响因素，还必须考虑室内照明和设备发热量、人体散热量和散湿量以及新风系统需要的热量和湿量等。关于建筑物冷热负荷的计算和常规空调系统冷热负荷计算方式相同。
3.4 合理选择热泵机组
热泵机组的选择必须是热源热泵专用机组，选型时要注明使用的条件。地源热泵机组夏季制冷工况时，蒸发器冷凝水进水温度为7~12℃，冷凝器冷却水进出水温在25~30℃；冬季制冷工况时，蒸发器进出循环水的平均温度是3~8℃。因此在选择标准型水源热泵机组代替地源热泵机组时必须要有一个修正的系数。关于换热器换热量的确定，在相同地质条件下，热泵机组允许的最低和最高进液温度是热交换器地埋管长度确定的主要因素，降低机组最高温度允许值或升高机组最低温度允许值都应增加地埋管的长度。
3.5高层建筑暖通空调设计时综合考虑各条件
在高层建筑中进行暖通空调系统设计时，对于地源热泵技术的应用，还应该综合考虑建筑内部空调系统的控制类型。地源侧是垂直埋管时应考虑埋管耐压，并对垂直深度进行控制，同时控制建筑的高度，避免影响系统静压，导致其超出系统管线额定压力。对于高度较高的建筑，一般在地源侧采用板式换热器进行高低压分区，或不进行分区而在地层设置水地源热泵机组，系统末端设备向高层区域进行集中式供热或制冷。
4地源热泵施工技术在暖通空调建设中的应用
4.1钻孔施工
1)了解并确定土壤地质条件，根据实际地质情况，选用最适合的钻机和最经济快捷的施工方案。
2)确定地下综合管线分布及设置情况，并做好明显的标识记号。
3)平整场地，根据施工的平面图进行定位放线，按照排水和泥浆倒运的施工工序，和现场的实际情况相结合，确定土方、泥浆池、安全通道和推土场等现场的具体位置，要注意所有通道的顺畅程度。
4)撞击的钻杆要垂直钻孔，避免垂直偏差的钻杆损坏已经埋好的管道，而且钻井的定位要保持水平偏差为1%，垂直偏差度为0.5%。
5)要在两孔之间挖出500mm×700mm×1400mm的泥浆池，当作钻井机在现场施工过程中的水循环载体。
6)采用正循环回转的钻井模式。
7)钻孔的过程中，要随时安排质检员核对钻孔和施工钻孔拼图的吻合度，保证所有的钻孔位置正确，且要做好记录，如果发现偏差超过设定的标准，应该及时进行改正并且重新定位。
8)当钻孔施工完毕之后，应该及时检查钻孔的深度和质量，并且做好记录工作以备建设单位验收。
9)在钻孔时，要集中堆放产生的土方和土壤。
10)避免钻孔出现塌方的现象，在钻孔的过程中灌入泥浆并且对钻孔的井壁进行护壁，防止出现塌孔的现象。
11）钻孔完毕后，应及时埋设管道并灌浆。
3.2 现场预制组装施工
1) 选用的管材和管件上应标明规格、公称压力和生产厂名或商标，包装上应标明有批号、数量、生产日期和检验代号。
2）使用管材内外壁应光滑平整，无气泡、裂口、裂纹、脱皮和明显的痕纹、凹陷，且色泽基本一致。
3）管材应水平堆放在平整的地面上，堆放的高度不超过2m;同时管件的存储应该成箱放在货架上，或者放在平整的地面之上，同时在地面上的高度不可以超过2m。HDPE管在运输及堆放过程中，应该用彩条布覆盖，不可以暴露在阳光下。
4) 连接HDPE 管的过程中，应该彻底清理热熔管头，管材切割必须使用切管器垂直切断，如果使用其它工具来切断管材时，切断后应将切口清除干净，管材与管件连接端面必须清洁、干燥、无油。
5) HDPE 管道在进行地面连接时，完成之后需试压，检验合格之后便可以埋管，回填之后再一次试压，等待合格以后方可连接水平干管。总管连接以后需要再次进行系统的试压。
6) HDPE 管道采用热熔连接，和金属管道采用法兰连接。在管道安装过程中，需要注意以下问题: ①对现场的施工人员进行严格培训; ②应该对管材和附属设备进行仔细核对，热熔对焊后的管道都要进行焊缝高度、错边、接口宽度及对中情况等质量检查。不合格的要锯开重焊，符合标准以后才可以使用。每次施工后及时封住管口，当室外温度＜0℃时，塑料地埋管的物理力学性能就会有所下降，很容易对管道造成损害，这时，应该尽量避免地埋管的施工，如果是因为赶工期，那么在施工时要采取一定的保护措施。
3.3下管的施工
在下管施工的过程中，必须要注意下管的及时性，在钻孔完成之后立刻下管，因为下管的时间越晚，钻孔里面的积压越严重，会不利于管道的下放作业。为了保证下管质量，大多数情况都是运用预制导头下井施工的方法，在预制导头制作完毕以后要展开对应的试压工作，导头的直径应该大于4根HDPE 管的直径，小于钻孔的直径，然后根据导头的重量以及管道自身的重量下井。在下井的过程中，要避免管道在地面上拖拉，避免管道产生不自然的弯曲现象以及角度的变化。此外，严格控制管道和管道之间的距离，必须确保两个管道之间不会出现贴在一起的情况，否则会对管道造成严重的影响。
3.4管道压力试验
在暖通工程地源热泵技术的施工过程之中，管道的压力试验应该最少进行5 次，以便于最大化保证管道的安全和稳定性。管道试验压力不小于0.6MPa，稳压15分钟，压力不降，不渗不漏。
1)在垂直下管前，要进行有关的管道压力试验，即带压下管。
2) 在垂直管道和水平管道连接之前，进行第二次管道压力试验，当试验结束之后，其结果符合有关规定之后方可接着对管道展开施工。
3) 当管道连接完之后，进行管道的压力试验。
4) 当分区集、分水器以及各回路的水平连接完毕以后，同样进行管道压力的试验。
5) 待暖通工程全部竣工以后应进行最后一次的管道压力实验，此次管道压力试验应该≥48h，这样才能够确保暖通工程的最终效果。
结束语：
随着社会经济的发展，空调已成为人们日常生活的一种最基础的配件，人们对空调的安全性、可靠性以及舒适性一直比较重视，所以，暖通空调地源热泵的结构原理和运用也一直在不断的改进和更新，地源热泵技术是一种十分卓越的建筑供暖制冷技术，有着非常好的运用前景。在此技术的实际运用和施工过程之中，钻孔和管道的施工是非常重要的环节，要加强对这两个环节的质量把控，保证工程施工安全进行。
参考文献:
［1］李嘉．暖通工程中的地源热泵技术的应用研究［J］．价值工程，2019．
［2］范洪波．暖通工程地源热泵技术应用分析［J］.建筑技术开发，2018．