身份证：61012519830924XXXX；上海新昂环境科技工程有限公司
摘要：地理换热器施工在空调系统中占有重要地位，可实现建筑施工经济性和节能性。需要对相关技术进行研究，提升项目施工环保生态效益。本文以上海世博轴空调冷热源系统为例，对地理管设计与连接、地源热泵技术和水源热泵技术的应用途径进行重点研究，以期为空调系统的节能设计提供保障与支持。
关键词：地理换热器；施工；世博轴；空调冷热源系统
前言
上海世博轴工程中，空调冷热源系统优化技术应用，可实现节能环保设计理念，对工程项目施工建设的经济效益产生重要影响，需要对相关内容做出重点安排与部署，利用先进的地源热泵和水源热泵技术，对相关问题进行调整，发挥地理换热器施工科学性与有效性，可提升项目整体施工质量和环保效益。
1工程项目概述
1.1建筑主体
世博轴是上海世博会中最大的单体工程项目，南北连接耀华路与黄浦江临江平台，是磁悬浮车站通道的重要组成部分，也是轨道交通枢纽。同时，世博轴也是世博会入场的主要通道，是交通集散，商业旅游的重要场所。主体上分析，世博轴南北全长1000m，东西宽度在80~110m不等，总体建筑面积达到248000平方米，建筑设计中充分体现了环保与节能理念，不仅在外观设计上注重美学感，也在内部构造上进行优化，尤其是对空调系统冷热源地理换热器施工与应用。
1.2空调系统
实践应用中，世博轴使用江水源与地源热泵将结合方案，对空调系统进行设计，通过对江水和土壤的使用，为热泵系统提供热源支持；而江水源系统通过直接式系统，对黄浦江水进行抽取和应用，并且与离心式冷水机组进行换热。地理换热器的施工与应用技术较为成熟，在世博轴空调系统中的应用，具有显著的节能与环保效益，有利于绿色施工理念的贯彻落实。江水源系统位于世博轴地下二层北部位置，配置了5台螺杆式热泵机组和3台离心式机组，应对相关机组进行管理与维护，为空调系统运行稳定性提供保障[1]。
2世博轴工程空调系统中地理换热器施工技术
2.1地理管设计与连接
世博轴项目共计有工程桩与格构桩6000余个，桩体主要分为两部分，其中长桩规格在40m，短桩长度在25m，桩间距在3.89m~5.5m范围内，其中桩直径为600~800mm。除桩位密集处，其他部分均采用W型号的换热管。地理管共计埋设5500余跟，地理换热器应用中，其排热量约为每米83W，取热量为每米62W，结合热响应测试报告，其换热量在夏季为10500kW，冬季为7900kW。
实践应用中，地理散热器管道材料选择为HDPE100管材，为高密度聚乙烯管。地理管设计中，应重点关注连接技术应用，保持埋管换热器分散穿过底板位置，并且注重将水平管道敷设在世博轴建筑面层内。系统结构中，进水管与出水管分别位于地下二层东西两侧、分集水器位置中，与管路同向布置。为方便日后的检修与设备维护，在分水器与集水器的支管位置处，设计有球阀，并且在接出管位置上设计有平衡阀，对各处流量进行平衡，确保系统中流量均匀分配。
上海世博轴工程中，应用的地理管地源热泵技术主要采用灌注桩埋管换热器，因此，空调系统的供热与供冷性能实现与可供埋管的结构桩基数量有直接关系。因此，在地理管设计与连接施工中，应重点关注埋管结构桩基数量问题，结合工程项目实际和具体设计要求，对桩基数量进行控制，实现空调系统中换热器施工的科学性、稳定性。实践表明，在夏季制冷工况下，地源热泵提供的冷量约为冷负荷整体的30%，其余70%的冷源来自江水源热泵和冷水机组[2]。
2.2地源热泵技术应用
地理管换热器施工中，应考虑地源热泵技术的实践应用。地源热泵系统主要是利用热泵机在土壤结构中，提取和储存热量，并且将相关热量转化应用在空调系统中。实践研究中，发现地表土壤中土壤温度具有明显的分布规律，在不同层面上温度不同。地表冻土层附近受到大气热量交换作用影响，其实际温度波动量较大；而冻土层以下为恒温层，温度在这一层面上，常年不发生变化。而恒温层以下为温度变化层，具体温度随着土层深度增加呈现梯度升高变化趋势。
地源热泵技术应用过程中，需要结合当地土壤层实际情况，对土层中的温度变化进行研究，实践表明，上海冻土层不厚，因此，地下5m以上的温度受室外大气影响较大，其温度值处于波动变化中。
而5m~35m土壤为恒温层，其温度变化基本不变，全年保持在15.7℃左右。在地下35m以下的土层，土壤温度以每100米，增加5℃的标准，呈现梯度变化特征。在地源热泵技术应用中，需要重点考虑相关因素。
考虑到上海市冬季空调的热负荷与夏季的冷负荷较大，仅仅通过地源热泵技术应用，可能造成获取能量不均衡问题，影响空调系统整体服务能力。在世博轴项目施工应用中，需要结合应用水源热泵技术，对江水源热泵技术的实践应用至关重要。需要相关人员根据世博轴建设施工实际，并且应用现有技术形式，对相关空调系统进行优化设计，发挥先进技术应用优势，使得空调系统中热换器施工质量提高，满足绿色施工与节能环保理念。
实践应用环节，江水源空调系统设计为二级泵变流量系统，以上海世博轴项目为例，在变流量系统中，在世博轴北区、中区和南区进行设计，并且根据客户实际需求，对运行系统进行了技术优化。将原来的三组地埋管，改造为一组带有一级泵的定流量水系统，并且将供水管设计在距离江面更近的北区，使得相关系统在整体应用上趋于一致性。
2.3水源热泵技术
水源热泵技术应用，构建了以热交换器为主要应用形式的空调系统，具有一定的经济性与环保效益。实践应用环节，对江水源热泵技术应用，需要对地表水与地下水性质进行分析。水源热泵技术应用主要是在水资源中汲取能量，对空调系统进行供热与供冷，使得空调系统具有节能应用属性。例如，夏季时，水源热泵技术可将建筑物中的多余热量排放到水源中，由于水源温度比冷却水温度低，所以工作效率较高。而在冬季工况条件下，可从水源中提取热量，为暖通空调的热循环系统进行完善，实践表明，应用水源热泵技术对空调系统采暖效率更高。
实践应用环节，结合上海世博轴项目特点，可利用江水源热泵对空调系统进行设计，相关技术实现途径分为直接式系统和间接式系统两种。直接式系统应用中，江水通过技术处理后，直接进入热泵机组中的冷凝器或蒸发器结构中，其主要应用优势在于工作效率高，不用设计板式热交换器，真正实现了换热中能量零损失，在世博轴工程项目应用中实现了节能环保效益。然而，直接式系统对水质要求较高，并且机组换热器的施工中，应注重关注设备构件的耐腐蚀性能。
间接式系统主要是指江水不直接进入机组系统中，而是利用板式机组隔离江水与冷热源系统，由此实现对机组内热交换器的有效保护，防止相关结构受到江水腐蚀。但是，间接式系统也存在一定的不足，例如，操作繁琐，夏季工况条件下，需要将机组总的冷热源水升温2℃，冬季则降低2℃，并且多添加一级循环水泵，使得系统运行过程中能源消耗增加。此外，板式换热器的清洗也相对复杂，不利于施工技术应用便利性。
以上海世博轴工程项目为例，对相关技术实践应用进行研究。世博轴项目共计拥有3个地理管地源热泵系统，并且配备有独立的机房设施，北区与中区各有3台热泵机组、南区机房配备4台热泵机组。经过现场勘查，江水源热泵机房在世博轴建筑的临江北侧位置，在该位置设计江水源热泵系统，可减少江水输送距离。根据不同工况条件，对江水源热泵技术的应用效果进行评估，其应用效能与风机形式比较更加高效，并且具有显著的节能与环保效益。针对部分机组出现的供冷量不足问题，配备了效能比更高的离心式冷水机组，为持续供冷提供技术保障，满足世博轴项目正常运行要求[3]。
空调冷热源系统设计中，应对地源热泵技术与冷源热泵技术进行结合应用，发挥各自的优势，实现空调系统服务稳定性与连续性。例如，在初夏和早秋季节，由于江水温度较低，由此，在夏季制冷中需要利用江水热泵技术，而冬季江水实际温度较低时，可利用地源热泵机组进行供热，促使技术应用更加科学高效，为世博轴工程中空调系统的优化设计提供支持。热交换器施工中，应考虑到这一因素，注重形成技术互补，通过对地源热泵技术与水源热泵技术的结合应用，为世博轴项目节能环保设计目标实现贡献力量。同时，也应认识到目前技术应用的局限性，对影响空调系统应用性能的要素进行全面分析，提升整体服务能力。
结论
综上所述，世博轴空调系统中，通过对地理换热器施工技术应用，可促使工程项目设计实现节能环保效益。技术应用过程中，应注重对地理管进行设计与连接，加强地源热泵技术与江水源热泵技术应用，满足设计要求。同时，相关技术应用与世博轴工程施工理念相一致，实现施工与管理过程的绿色化与节能化。
参考文献：
[1]关庆贺,付丽军,李崇勇.换热器管箱侧法兰密封泄漏与安装紧固力矩[J].特种设备安全技术,2020(02):17-19.
[2]王斌.浅谈管式换热器检修质量控制中的几个因素[J].河南化工,2019,36(07):44-45.
[3]吴玲红,叶大法,梁韬,等.上海世博轴工程空调冷热源系统设计[J].制冷技术,2010,30(S1):50-54+71.