林超
乳山市住房和城乡建设局 山东省威海市 264500
摘要：土壤源热泵在单建人防工程中的应用是一项新技术，提出了土壤源热泵在人防单建工程中的应用前景分析。土壤源热泵在单建人防工程中的应用具备自身特殊的优势，可以弥补当前地源热泵系统在初期不合理占用土地以及战时抗毁能力差的缺点，解决地下水匮乏地区单建人防工程特别是人防指挥所工程建设缺少稳定可靠冷热源的问题。基于此，本文针对土壤源热泵技术在单建人防工程建设中的应用进行相关分析与探讨。
关键词：单建人防工程节能；土壤源热泵；地下空间
1.土壤源热泵工作原理及特点
1.1 土壤源热泵工作原理
地埋管地源热泵系统包括一个土壤耦合地热交换器, 它或是水平地安装在地沟中, 或是以U形管状垂直安装在竖井之中。不同的管沟或竖井中的热交换器并联连接 ,再通过不同的集管进入建筑中与建筑物内的水环路相连接, 它通过循环液 (水或以水为主要成分的防冻液 )在封闭地下埋管中的流动，实现系统与大地之间的传热。夏热冬冷地区地温平均温度在15℃ ～ 20℃左右，通常冷凝器的夏季出水温度在35℃ ～ 40℃之间 ,与岩土换热温差可达20℃ ～ 25℃，有利于提高制冷系数，而且不会把热量、水及细菌等排入大气环境, 造成对环境的损害。冬季运行时，冷凝器作为蒸发器，进行地下换热后蒸发器出水温度一般均高于室外温度 ,可显著提高供热系数, 不存在空气源热泵随气温下降供热系数显著减少及结霜等问题。地源热泵在夏季利用冬季储存的冷量供冷，同时储存热量, 以备冬用;冬季利用夏季储存的热量供热，同时储存冷量，以备夏用。夏热冬冷地区供冷和供暖的天数大致相同，冷暖负荷基本相当，可用同一地下埋管换热器实现建筑冷暖联供，是一种既节能又环保的空调技术。
1.2 土壤源热泵特点
(1)可再生性强———利用地球表面浅层地热资源间接利用太阳能。关于“可再生性”，(2)可靠性高、节能———换热器在地下深层，不接受地面气候变化影响。(3)环保零污染 ———无燃烧，使用清洁能源。 (4)一机多用———既可制冷又可供热。(5)节能、运行费用低，热泵机组采用温度恒定的地下土壤作为热源，能效比COP在3.5 ～ 4.4之间，比风冷热泵高;运行费用比中央空调系统低。据美国环保EPA估计，设计、安装良好的土壤热泵，用户平均可节约30% ～ 40%的运行费用, 且不受室外环境影响，冬季供暖效果比较好。(6)环保无污染，不抽取地下水，对环境无污染，无室外机。不与室外空气接触，对建筑外立面无影响，是目前倡导的绿色建筑空调系统的典型代表。 (7)安全性高，空调和卫生热水系统无燃烧设备，无爆炸隐患，使用安全。地下换热管路采用高密度聚乙烯塑料管，使用寿命长；空调机组结构简单，运行费用少，维护简易。还有一些特征如：空调主机 便于布置、分户计量、使用范围广泛等。
2.地源热泵在单建人防工程的应用
单建人防工程包括地下指挥所、地下商场、地下急救医院等，地源热泵用作单建人防工程的空调系统，由于工程地下面积较大，水平埋管铺设空间较大，适合铺设地下管道。并且地源热泵系统深埋地下，在战时具有较强的抗毁能力，充分保证了人防工程的战时效能。
笔者曾作为建设单位负责人参与过某人防地下指挥所项目建设，该项目经前期地下水文勘探，确定地下水资源无法满足指挥所设计标准。战争过程中，当室外冷却塔遭到破坏时，工程内部无长期的有效冷却水源用于保证工程内部空调系统的正常运行，因此决定采用地源热泵作为工程的空调系统。针对以往的水热型地热井都需要地热水资源，并且将其抽取上来，破坏了地下水资源，打通了各层地下水，当地下水受到核污染后影响工程使用，而且目前技术无法做到百分之百回灌，并且回灌成本较高等，结合项目地质情况，选择了土壤源热泵技术。
针对单建人防工程特点，土壤源热泵系统所有管道均埋设于工程本体下方，系统本身封闭，在战时室外冷却塔遭到破坏时，内部水系统可转换为地源热泵的地埋管系统，继续稳定的提供空调冷却水。非战时时期，地埋管可以作为地上办公楼空调系统的补充，用于办公楼的夏季制冷和冬季供暖。对于地下水资源无任何破坏并且适用性高，无需取水，不受地热水资源限制。大型地下商场等单建人防工程也可以使用此模型，在寒冷季节为购物中心冷却，并在供暖季节为地上建筑物供暖。
3.单建人防工程地面源热泵应用的前景与展望
进入二十一世纪，世界地下空间建设发展迅速，尤其是我国人地矛盾，单建人防工程更是大规模建设。如果城市的面积不受限制地扩大，它将破坏很多森林，生态成本巨大，因此地下空间的开发建设在当前城市建设过程中变得非常主要。在单建人防工程建设中应用地源热泵技术，将带来非常大的生态效益、经济效益和战备效益。特别是在地下水资源匮乏地区的人防指挥所建设中使用土壤源热泵技术，安装系统容量大、稳定性强，可以降低冷却塔的布置，战备效益、经济效益明显。也可以将地下管道埋在隧道、地下商场等一些单建人防工程的围护结构里，并与它们的施工协调以避免二次施工，这样可以避免由地下管道施工引起损坏单建人防工程的防水层等问题。要抓住大规模发展地下空间和建设三维城市的契机，将土壤源源热泵系统应用于单建人防工程中，以最大限度地提高地下空间能源应用系统的效率。
结论
土壤源热泵技术在中国已经出现了一段时间，但在单建人防工程中几乎没有实际应用。单建人防工程是推动地下空间开发的重要途径，地源热泵属于当前建筑节能最为可行的手段，两者融合已经成为了当前工程领域中的一项重大创新。
参考文献
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