地源熱泵技術(shù)在園林中的應用

2012-07-19 13:46:32         來(lái)源:中國花卉報     瀏覽次數:

  近年來(lái),隨著(zhù)大規模城市建設的全面鋪開(kāi),園林景觀(guān)建設得到快速發(fā)展。園林景觀(guān)設計能否達到實(shí)用、低碳、經(jīng)濟、美觀(guān)的效果,在很大程度上取決于景觀(guān)的施工工藝,特別是“新材料、新工藝、新技術(shù)”在園林景觀(guān)中的運用。本文以湖北省武漢市首義文化園景觀(guān)工程為例,談?wù)劦卦礋岜迷趫@林景觀(guān)建設中的運用。這種地熱裝置,目前在武漢還是首次在室外園林造景中使用。

  地源熱泵技術(shù),也稱(chēng)地熱泵技術(shù),是一種利用地下淺層常溫土壤(或水)中的能量作為能源,通過(guò)埋管吸收地熱,為鮮花冬季保溫的技術(shù)。該技術(shù)可使鮮花冬季盛開(kāi),并具有高效、節能、無(wú)污染、低運行成本之優(yōu)點(diǎn)。

  武漢的優(yōu)勢  武漢夏季高溫高濕,“熱島效應”突出;冬季濕冷難耐,“冷湖效應”顯著(zhù)。全年制冷、采暖期長(cháng)達240天左右。

  武漢地處平原,江河縱橫,湖泊眾多,地下水年可開(kāi)采量達4.58億立方米。地下水常年保持在18℃至19℃,是很好的地熱來(lái)源,資源優(yōu)勢明顯。

  2009年武漢被批準為全國首批可再生能源應用示范城市,獲得了國家專(zhuān)項補貼8000萬(wàn)元大力發(fā)展地源熱泵等項目,是補貼金額最高的城市之一。

  首義文化園位于武昌區閱馬場(chǎng),北臨黃鶴樓,西臨湖北劇院,是武漢辛亥革命100周年紀念主場(chǎng)所。該項目先后榮獲武漢市園林綠化優(yōu)質(zhì)工程、湖北省園林綠化優(yōu)質(zhì)工程和中國風(fēng)景園林學(xué)會(huì )優(yōu)秀工程獎的金獎。地源熱泵運用于該項目中“十八星旗”花壇。

  其中,“十八星花壇”以新品種草花為新材料,采用地源熱泵新技術(shù)和水景噴泉新工藝,確保鮮花冬季盛開(kāi)。用花卉配置的“十八星旗”花壇,以色彩體現國共兩黨在合作時(shí)期的水乳交融。它位于首義廣場(chǎng)中心廣場(chǎng)綠化區,中心花壇面積約1520平方米。為了保障花壇一年四季鮮花常開(kāi),光照、溫度及濕度是決定因素。采用地源熱泵為中心花壇地暖采暖,以滿(mǎn)足花壇土壤溫度要求,需要的熱源負荷約為182千瓦。

  施工技術(shù)要點(diǎn)

  技術(shù)指標  熱源方面采用垂直鉆孔埋管的方式,垂直埋管區域位于湖北劇場(chǎng)北側建筑圍墻以?xún)?,根據地質(zhì)勘探報告和相關(guān)資料計算土壤換熱器熱干擾半徑為4米左右,鉆孔間距為4米×4米,共鉆孔156個(gè),孔徑13厘米,鉆孔深度為30米,單位取熱量為40瓦/延米。

  施工工藝  施工前準備地埋管連接、鉆孔、下管、灌漿封井、安裝水平地埋管、換熱器、管道沖洗、試壓和檢漏。

  其中鉆孔技術(shù)方面,該工程采用的鉆孔設備為旋扭式鉆機(XY-100),鉆孔直徑為11厘米,鉆孔深度為30米。鉆機鉆桿垂直度,避免深部鉆孔垂直交叉,損壞已埋設U型管;鉆機鉆孔深度應超過(guò)設計深度0.2米,確保埋管深度達到設計要求。

  管道連接技術(shù)方面,管徑小于等于DN75的管道,應采用熱熔承插連接;大于DN90的管道,采用熱熔對接連接,不同種類(lèi)的塑料或級別不同的塑料不應熔接。垂直U型埋管換熱器的U型彎管接頭,采用兩個(gè)90°角彎熱熔承插連接。

  預制PE管技術(shù)方面,PE管的預制是將需要下井的PE管、連接件(U型彎等)制作成型,U型彎采用兩個(gè)90°角彎熱熔承插連接,U型管下部端頭應設保護裝置。

  管路敷設技術(shù)方面,熱水輸送管路采用DN110高密度聚乙烯保溫管,外部采用聚氨酯發(fā)泡保溫,外層采用過(guò)濾絲布刷瀝青防水、防腐。

  施工難點(diǎn)  由于是開(kāi)放式花壇,因此很難控制地表溫度,只能提高土壤溫度,在鮮花根部土層形成一定的適溫區域(略高于環(huán)境溫度)??紤]到花壇開(kāi)通地熱系統后溫度向四周損失,而重點(diǎn)把溫度向上成梯度散失(向地下熱傳遞相對低于向上熱傳遞,但還是存在一定的熱損),因此采用在花卉底部覆土層下60厘米處埋設PE-RT或PB管,成U型分組盤(pán)繞,管內提供35℃左右的熱水循環(huán)流動(dòng)(低于30℃的溫度對花卉的生長(cháng)影響不大)。同時(shí)在花壇四周采用保溫隔熱材料在花壇內壁附著(zhù),這樣一來(lái),隨著(zhù)熱量的不斷釋放,在離地面15厘米處能適當形成一定的氣流層,該溫度將略高于環(huán)境溫度,能對花卉的盛開(kāi)起到一定的促進(jìn)作用。系統中須預留好排水工作,防止因冬季如下雨或下雪,融化后消耗大量熱量。

  施工重點(diǎn)  由于花壇主要用于花卉的保溫并保證熱量的向上散發(fā),必須確保整個(gè)花壇的排水系統正常。地埋管方面,埋管材料采用高密度聚乙烯管(HDPE100)

  DN100水平埋管,匯總管采用成品聚氨酯保溫管直埋敷設,埋深為形成路面下1.8米。

  不足與建議  地源熱泵目前在室外園林造景中處于興起階段,有許多技術(shù)尚屬空白,其設計、施工和使用過(guò)程中存在的一些問(wèn)題也逐步暴露出來(lái),需要進(jìn)行大量實(shí)踐性研究,特別是全開(kāi)放式花壇的保溫效果方面如何進(jìn)一步提升,怎樣制定應對大風(fēng)、雨雪以及極端惡劣氣候的應急措施有待進(jìn)一步探索和研究。

  施工前期投入成本較高,特別是為解決復雜地層中鉆孔和安管時(shí)可能遇到的許多困難,還需不斷地改進(jìn)施工技術(shù),研制先進(jìn)的施工設備,降低成本,為地源熱泵技術(shù)在園林工程中的進(jìn)一步推廣應用創(chuàng )造條件。

  花壇主要需求為制熱效果,相應的制冷量需求較小。對于夏熱冬冷地區的地下土壤熱堆積還需進(jìn)一步解決。

  在應對惡劣氣候這一難題上,設計方面可以考慮增加一些輔助措施。施工方面,通過(guò)機組的調節來(lái)控制出水溫度,使得主機出水溫度較高。同時(shí),要考慮控制地緣熱泵系統的熱堆積。夏季可以將地源熱泵用于辦公樓的制冷,一舉兩得。

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編輯:wenweihua

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