地埋管地源热泵系统常见问题及解决措施
─—整理自徐伟主编《中国地源热泵发展研究报告（2008）》
目前,地埋管地源热泵系统的工程应用中存在的问题是在现场测试、设计方法、施工质量控制与检测等方面存在一些问题。以下就对这三方面的问题及对应解决措施进行分析。
一、现场测试
1、存在问题
地埋管地源热泵系统的现场测试存在的问题主要体现在四个方面：
（1）如果按照每延米换热量进行系统设计，测试过程应该模拟土壤源热泵系统的哪一种工况，单独模拟一种工况是否具有足够的代表性；
（2）如果按照每延米换热量进行系统设计，测试孔的孔数应该如何确定；
（3）在某一特定工况下测试所得的每延米换热量的数据是否需要做相应的修正以用来作为系统设计的依据，如果需要修正又该如何修正；
（4）实测过程测试仪器的制热及制冷功率、地埋管换热器内的水流速度该如何确定。
2、解决措施
在某一特定工况及气候条件下测试得出的每延米换热量的值，若没有科学合理的方法被修正为设计值，也就没有达到现场测试为力求设计精确性的本来目的，这样的测试是没有必要的。通过分析现场测试数据计算出的应是某一相对固定的设计参数，这一参数应不受外界环境因素及系统运行工况的影响或影响较小，否则即使某一参数是通过分析实测数据计算所得也必须经过修正。
实测得到的每延米换热量不能够直接用于换热器系统的设计，而应首先做科学合理的修正，因此，获取的现场测试数据应被用于计算不受外界环境因素及系统运行工况影响或影响较小的参数，这也就是岩土的热物理参数，包括岩土的导热系数、比热容以及岩土的密度等。
自2009年6月1日起实行的《地源热泵系统工程技术规范》（GB50336－2005）局部修订的条文（以下简称规范），重点增加了岩土热响应的具体试验方法及相关内容的规定，并在此基础上对相关条文进行了修订，以正确指导地埋管地源热泵系统的设计和应用，如：当地埋管地源热泵系统的应用建筑面积在3000～5000㎡时，宜进行岩土热响应试验；当应用面积大于或等于5000㎡时，就进行岩土热响应试验等等。此次修订使规范的内容更加完善合理，对地源热泵空调技术在我国的健康发展起到很好的指导和规范作用。
二、设计方法
1、存在问题
当前土壤源热泵系统的地埋管换热器的设计主要有两种方法，即“动态负荷模拟设计法”及“每延米换热量法”。其中动态负荷模拟设计法能够较为全面的还原土壤源热泵系统实际运行的工况，是一种比较精确的设计方法；每延米换热量法存在着较多问题，这些问题主要集中在每延米换热量的确定方法上，与前述测试方法上存在的问题有所重复，该方法仅适用于方案设计阶段，施工图设计阶段应采用前一种方法。
造成每延米换热量法存在较多问题的原因主要是这种设计方法忽略了土壤源热泵系统的一个重要特性，即土壤源热泵系统的耦合性，表现在系统实际运行过程中浅层土壤的温度场分布受室外气候因素的影响很大，地埋管部分的进出水温度与建筑负荷之间联系密切，也即地埋管部分的实际换热量与建筑负荷的变化直接相关。
决定地埋管换热器实际换热量的因素是多方面的，除了工程所在地岩土热物理性质、换热器内水流速度（系统运行过程中往往控制换热器内水流速度为经济流速，即达到紊流状态时的最小流速）等相对固定的因素，还包括室外气象参数、建筑物负荷等随时间不断变化且变化幅度也较大的因素。因此，设计用每延米换热量的值若是根据经验估计则不可能具有说服力，若是工程所在地实地测试，则得到的只能是特定运行工况及特定气候条件下的某一特定数值，当前尚没有科学合理的修正计算方法将每延米换热量的测试值修正为设计值。每延
米换热量设计法，由于其设计思想所存在的先天缺陷，使得依照此法设计的地埋管换热器系统为使系统安全运行则不得不过度增加保险系数。
2、解决措施
与每延米换热量法不同，动态负荷模拟设计法完全体现了土壤源热泵耦合性的特性，影响地埋管换热器换热量的岩土热物理参数是实地测试得出的，且热物理参数在岩土组成成分一定的前提下是相对固定的，在模拟设计软件中建立的系统模型考虑了建筑负荷及室外气候条件对地埋管换热器的影响。动态负荷模拟设计法更全面地考虑了地埋管换热器系统的影响因素，工程现场实测随时间及测试系统运行工况的变化相对固定的土壤热物理参数，现场实测更加科学合理。
在没有科学合理的修正计算方法将每延米换热量的测试值修正为设计值之前，动态负荷模拟设计法是解决每延米换热量设计法存在问题的惟一途径。
三、施工质量控制与检测
1、存在问题
地埋管换热器系统的施工质量对其换热效果具有巨大影响，规范中在施工质量控制方面缺少一些明确的强制性规定，从而使施工质量不易被严格把关。比较关键的两个技术环节包括：U形管地埋管换热器成孔孔径的最小值未做强制规定，回填方式使用机械回填或是原浆自然回填未做严格规定。
实际工程中，有的施工方为节省回填材料的使用及加快成孔的速度，成孔孔径尽可能的小，如单U埋管成孔孔径仅为110mm甚至更小，这种做法会极大地增加回填难度，若使用机械回填则泥浆泵导入管将很难深入孔内，若使用原浆自然回填则由于孔径过小回填不易密实，往往需要反复回填，即便如此仍无法保证回填的效果。
规范中规定U型管换热器宜采用机械回填的方式，但实际工程中采用这种方式的极少，若采用机械回填必将增加地源热泵系统的工程造价，并且已经运行的未采用机械回填的系统，并未出现系统制热或制冷出现严重问题的情况，因此绝大多数实际工程使用的都是原浆自然回填，但这种方式存在质量隐患也是事实。
无论是原浆自然回填还是机械回填，施工质量的检测也即回填密实性的检测都是必须的，但目前还没有检测回填密实性的方法，因此对这个施工技术环节的现场质量验收目前还无法操作。
2、解决措施
应明确U形管换热器成孔孔径的最小值；对原浆自然回填的效果进行评估，若评估认为自然回填的质量隐患很大，会对地埋管换热器的换热量产生巨大不利影响，则应禁止使用原浆自然回填且必须采用机械回填；应尽快建立一套检测回填密实性的测试方法，并且建立根据回填密实程度评定地埋管换热器施工质量的评定体系。
第三章地源热泵系统的设计及计算 一说到设计，人们往往想到的是工程技术人员的计算和绘图，当然这些都属于设计领域里的工作，而寻找解决问题的途径，也是设计任务之一。设计本身包括寻找解决问题的途径，所以它不限于事先构思，更不排斥实践，而应是思维活动与实践活动的统一。空调设计的任务及目的，就是把现有能效高的设备组织好、使用好、充分发挥它们的作用。 现代空调系统的不断发展使建筑物内的设施日益增多和复杂，这对改善人们的生活和工作环境有着积极作用，但同时也带来了由于系统设计、工程施工和运行管理不当而造成对自然环境和人体健康有害的因素。所以反过来力求解决这些问题就成为一种主要的推动力，促使空调技术更进一步向前发展。目前，建筑节能的重要性越来越引起人们的关注。从建筑设计方面来看，提高隔热保温性能，采用合理的朝向，增设必要的遮阳等可以减少空调负荷，降低能耗。对于确定的空调负荷，提高设备的效率和优化运行过程提供相应的硬件软件，都成为降低能耗的关健。 空调系统的设计一般采用工况设计法，是以夏季和冬季室外空气设计参数为依据的典型工况进行计算，并且是按最不利情况考虑，按照设备的额定工况选择指标。所以，设备选型较大。空调设备经常处于部分负荷状态下运行，必须要求设备在部分负荷运行时也能高效率运行。避免负荷变化了，而设备不能作相应调节，出现大马拉小车的现象；或设备也能调节负荷，但调节性能差，耗能指标落后。
因此，设计的任务就是要用先进的自控技术将空调全工况下的性能调整到最佳程度，这就是所谓的过程设计方法。 一、中央空调设计主要参考以下的规范及标准 1、通用设计规范 1)．《采暧通风及空气调节设计规范》（GB50019-2003（2003 年版））； 2)．《采暖通风及至气调节制图标准》（GBJ114－88） 3)．《建筑设计防火规范》（GBJ116－87） 4)．《高层民用建筑设计防火规范》（ GBJ0045－95） 5)．《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》（JGJ26-95）2．专用设计规范： 1)．《宿舍建筑设计规范》（JGJ36-87） 2)．《住宅设计规范》（GB50096-99） 3)．《办公建筑设计规范》（JG67－89） 4)．〈旅馆建筑设计规范〉（JGJ67-89） 5)．《旅游旅馆建筑热土与空气调节节能设计标准》（GB50189-93） 6)．《地源热泵系统工程技术规范》（JGJ142－2004） 7)．《地面辐射供暖技术规范》（GB50366－2005） 8)．其它专用设计规范 3．专用设计标准图集： 1)．《暖通空调标准图集》 2)．《暖通空调设计选用手册》（上、下册）
浅谈地源热泵系统的节能运行管理 王阳阳 摘要：地源热泵是一种可再生的能源利用技术，由于具有高效节能、稳定可靠、无环境污染、维护费用低、使用寿命长等优点，近年来在国内外得到了广泛的推广和应用。针对包神铁路公司沿线地源热泵系统的运行情况进行反复研究和测试，本文客观分析了影响地源热泵系统能耗的主要因素，从这些因素着手，建立一套规范的节能运行管理体系，不仅能够有效避免能源的浪费，促使设备更加高效、稳定运行，而且还为以后热泵系统的节能运行提供了实践经验。 关键词：地源热泵节能运行实践经验 1 地源热泵简介和原理介绍 地源热泵是利用浅层地能进行供热制冷的新型能源利用技术，是热泵的一种，热泵是利用卡诺循环和逆卡诺循环原理转移冷量和热量的设备。地源热泵通常是指能转移地下土壤中的冷量和热量到所需要的地方。通常热泵都是用来作为空调制冷和采暖用的。地源热泵还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。 2 系统运行节能分析 2.1 系统能耗的主要组成 该系统是以消耗电能的方式，实现冷量和热量的转移，即夏季将从房间获取的热量释放到浅层土壤中，冬季再将土壤中储存
的热量提升到房间内。在这个过程中，系统能耗主要由地源热泵机组能耗（压缩机能耗），空调、地藕循环泵能耗，末端设备（风机盘管）能耗，换热器的传热能耗等因素组成。 2.2 热泵机组能耗 综合多个参考资料，地源热泵机组的能耗约占系统总能耗的40％，空调、地藕循环泵能耗和换热器的传热能耗约占20％，换热器的传热能耗等约占20％，由此可见热泵机组能耗的高低是影响系统能耗的最主要因素。 2.2.1 供电电压对热泵机组能耗的影响 一般情况下，地源热泵维保人员往往太过于关注热泵机组的运行参数和报警故障，而忽视了电网的供电电压，但在系统的节能运行管理中，必须要求维保人员及时关注压缩机的供电电压。由于设备在运行过程中，耗电量与运行电压成正比，供电电压过高就会直接导致热泵机组能耗的增大。如额定电压为380V的地源热泵机组如果在410V的实际电压中运行，该系统的能耗就会增加8％。因此，对热泵机组供电电压的调整将会直接影响系统的节能性。另外，供电电压过高不仅会增加热泵系统用电设备的耗电量，而且，机组长时间在超电压的环境下超负荷运行，也会减少使用的寿命。这就要求地源热泵维保人员，在日常巡检过程中要定期检查和测量热泵系统的供电电压，如发现供电电压过
地源热泵地埋管施工工艺 地源热泵立埋管的施工包括前期准备、工程钻孔、放管、灌浆、水平横管连接、试压、清洗等内容。具体施工工艺如下： 一、前期准备 1．了解并确定土壤地质条件，确认现场总包单位提供的水、电源等确切位置，便于钻井工作顺利进行。 2．确定该施工区域地下综合管线分布及设置情况，与业主、监理等单位确认，并办好相关手续。 3．平整土地，根据地埋管施工图，用白灰标示具体钻孔位置、水平横沟走向、总管坑槽等位置，业主、监理确认后方可施工。 二、工程钻孔 1．根据工程实际情况，随时填写记录表并及时分析土壤实际状况。 2．钻孔直径不小于150mm。 3．确保钻孔深度。钻孔深度以设计为准，并做好记录。 4．钻孔完毕后，应及时放管并灌浆。 三、地埋立管施工 1．管材采用HDPE高密度聚乙烯材料（SDR11），所有的聚乙烯管都要用专用的热熔设备进行热熔连接。必须根据生产厂家的说明进行施工。 2．在施工前应对PE管道（卷材）用自来水进行检漏，试压压力根据设计确定，确保所用管道及所熔U型弯完好无损。 3．管道拉直。 4．根据钻孔深度确定立埋管的长度，一般由供货商提供设计长度的卷形管材，孔中管材不得有接头。 5．管内充注氮气，并在气口上加压力表，确保管内压力达到设计的实验压力，最小不低于8Kgf/cm2。具体实验压力应根据埋管深度和室内层高确定。 6．管道检漏。把“U”形管底部浸入水中应无气泡冒出；或用肥皂水涂于连接处，仔细检查应无气泡。保压4小时，压力应无明显变化。 7．检漏完毕后，剪掉气头，放掉管内气体（注意：高压气体在管中保留的时间不宜过长），管内加满水。
9．填写试压验收记录。 10．把捡漏后的U型管子逐渐放入钻好的孔内，放入时，严禁突然放手，否则管子浮起后难以再放入。 11．放好埋管、灌浆前，应固定埋管，并在孔和管子 之间的缝隙放入一些细黄沙并用石块等固定管口。 12．严格作好到管口临时封闭。记录埋管前端编号及尾 端编号，确保立管深度与孔深相当。 四、灌浆 1．钻孔结束，放好立埋管后，即开始灌浆。 2．灌浆应采用专用设备（灌浆泵），通过绑扎好的灌浆管进行。 3．确保根据灌浆速度，同时提升上拔灌浆管。 4．在浆液涌出地面后停止灌浆，并拔出灌浆管，用石块等固定管口。 5．浆液膨胀凝固需24小时，此前严禁进入下一步施工。 五、地埋横管施工 1．根据图纸及现场要求备料。管道连接同样需用原厂提供专用热熔器对管路进行熔接焊接。 2．立埋管施工完成后，根据设计开挖横埋管沟槽，深度大于1.5米（具体按设计要求）。沟槽与立管交叉处应特别注意立管保护不受破坏。管沟内填充至少200mm厚度的细黄沙，且确保周围200mm范围内无石头及金属硬物。 3．管道连接前应确保管道内壁及接口清洁。 4．待所有接口都熔接好后，整个地埋管系统要充氮气检漏，试验压力与立埋管实验压力一致。在接口处涂肥皂水，检查是否有气泡，保压4小时应无明显压力变化。 5．系统检漏合格后，系统排气、注水。注水时，从回路的一端注水，另一端排气，切忌两端同时注水。 6．横埋管出土至进户之间的管道应保温，且做防水保护外壳。穿墙应按规范设置穿墙套管。 六、回填 1．系统试压合格，确认无漏后，才可以回填土壤。
山东省关于加强地源热泵系统建筑应用项目管理的通知 admin 2011年12月14日来源：中国地源热泵网字体：（大中小）点击：777 关于加强地源热泵系统建筑应用项目管理的通知 鲁建节科字[2011]13号 各市住房城乡建委（建设局）,各有关单位： 为加强我省地源热泵系统建筑应用管理，促进浅层地温资源的有序、科学、合理、可持续开发利用，促进可再生能源建筑应用工作的深入健康发展，依据《地源热泵系统工程技术规范》（GB50366-2005）（2009年版）和《山东省地源热泵系统工程技术规程》 （DBJ14-068-2010）等有关规定，结合我省实际，现就加强地源热泵系统建筑应用管理的有关事项通知如下： 一、因地制宜，合理发展地源热泵 （一）根据国家、省可再生能源发展战略和规划，按照合理开发与保护资源并重的原则，优先发展地埋管地源热泵系统、污水源热泵系统、地表水地源热泵系统。在地下水资源丰富的地区，适量发展地下水地源热泵系统，但要保证所抽取的地下水能实现无污染100%同层回灌。 （二）鼓励发展的地源热泵系统范围：地埋管地源热泵、再生水源热泵（含污水、工业废水）、地表水地源热泵（含河流、湖泊、海洋等）。 （三）在城市供热管网覆盖不到的地区，凡符合地源热泵技术推广应用规划要求，并具备应用条件的新建、改建、扩建民用建筑项目，应将地源热泵系统作为优先考虑的建筑供暖制冷冷热源方案。 （四）采用地源热泵系统的项目，建设及运行应当严格执行国家和省相关法律法规及标准规范，坚持统一规划、综合利用、注重效益和开发与环境保护并重的原则。 二、做好地源热泵建筑应用项目前期论证及勘探、设计 （一）拟采用地源热泵系统的项目，项目建设单位要在开工建设前，委托专业咨询机
地埋管地源热泵系统和燃气锅炉（燃气热水机组）在天津及北方地区的冬季使用对比分析 北方地区大型建筑设计在冬季供热方式上的选型取决于：1、初投资2、建筑的绿色LEED认证机构认可；3、可靠性；4、稳定性；5、运行费用；6、维护容易。 尽管有很多方式可用来提供冬季供热，但是北方地区超大建筑一般选择水源热泵空调和燃气锅炉这两种供热模式。 下面就这两种供热形式在这几个方面做出分析。 一、选型 1、水源热泵空调 1.1概述 水源热泵空调基于节能的理念被设计和使用，其实是夏季能供冷、冬季能供热的特殊制冷机，主要适用于有自然江河湖泊的温热带地区，取水口在江河湖泊的深处，受环境温度影响小，制冷制冷效果好，实现节能减排。地埋管热泵是水源热泵的拓展使用，分为地埋管地源热泵，土壤源热泵、大地耦合式热泵 ①竖直埋管式地源热泵，见图3； ②水平埋管式地源热泵； ③竖直埋管＋水平埋管式地源热泵。 图1 地下水地源热泵图2 湖水源热泵图3 地埋管地源热泵 1.2工作原理
地下水源热泵因地下水位不稳定、沉降问题以及回灌井问题，越来越被限制使用。而地埋管热泵越来越得到推广和使用，其工作原理为： 地埋管热泵是地下水热泵在中国地区使用的一个创新，在许多间距为5～8m，深度约为100m～300m左右的井孔中埋入∮32mm的PE管（竖直埋管式）；PE管与机房中的设备相连接，循环水经PE管系统与地层岩土的热交换实行夏供冷、冬供热。理想状态下，夏季供冷时，地源水做为热泵机组的冷却水进出冷凝器，把冷凝热带回地下的PE管换热器中的循环水，使之与PE管周围的土壤进行热交换，实现冷却塔的散热功能。因为不受室外温湿度影响，夏季制冷效果良好。冬季供热时，地源水则做为热泵机组的热源水进出蒸发器，由于放出热量而降低了温度的地源水又回到地下PE管换热器中，并使之与PE管周围的土壤进行热交换，因受地面环境温度影响少，热泵机组的冷凝器会产出45℃～60℃的热水进行供热。 1.3容易出现问题 因地埋管热泵的环保性和节能性，在很多项目上得到推广和使用。然而，由于地埋管系统采用地耦井铺设循环水管路，存在以下工程隐患： 1）施工人员的技术水平与新国标《地源热泵系统工程技术规范》的规定相差甚远，基本只是简单地打压检漏。在使用过程中地耦井内的PE管一旦破裂，地层泥沙渗进来，影响系统使用。维修地耦井中的PE管，成本非常高昂。 2）设计方和建设方对于地耦井铺设区域地质结构和热平衡问题缺乏专业的技术支持，简单划片施工，在施工过程中因地质问题地耦井经常无法按设计间距施工，地耦井内PE管散热效果会受到影响。 3）缺乏有效的施工管理措施也决定了地埋管施工是否能够达到设计标准。 4）在地埋管系统使用过程中，PE管内循环水厌氧菌和厌光菌的存在会产生管内生物污垢膜，影响换热效果（肉眼观察，白色的PE管逐渐变黑）。热泵使用效果逐年衰减已经是不争的事实。 5）地埋管热泵系统要求夏季向土壤中散热与冬季从土壤中吸热达到平衡，才能不影响土壤的热平衡。这就要求在热泵使用过程中，控制冬季和夏季的使用时间基本持平。 6）地埋管热泵系统对于用户侧循环水流量要求非常严格，任何微量增大或减少都需经过生产厂家和设计单位详细计算才能实行，在天津地区出现过很多因
新龙生态林工程项目指挥部 （办公楼） 地源热泵空调系统操作手册 一、工程概况 工程名称：新龙生态林工程项目指挥部（办公楼）地源热泵空调系统 工程地点：常州市新北区长江北路 建设单位：常州龙城生态建设有限公司 施工单位：江苏凯源机电设备安装工程有限公司 二、设备描述 1、本工程系统为地源热泵系统，主机品牌为上海美意，配置热泵机组4台；室内风机盘管品牌为浙江盾安，室内配置风机盘管57台；中厅配置风管式机组2台，配置室内新风机4台。 地源侧配备循环水泵两台，一用一备；空调侧配备循环水泵两台，一用一备。 地源侧与空调侧各配置定压稳压装置一套。 2、美意主机液晶控制面板使用说明： 开关 模式 热水 温度加键/风速 确认 温度减键/睡眠 设置 清除 节能 室温
3、室内风机盘管液晶控制面板使用说明： 开/关机按键 模式按键，冷/热转换 风量调节键 /温度设置键 红外接收窗 /冷/热符号 通风符号 自动风速符号 手动风速符号 室温符号 /温度显示 4、新风机组液晶控制面板使用说明 开关键 模式键 风速键 /上下键 空格 三、开机步骤 1、开启地源侧水泵和空调侧水泵 2、按主机液晶控制面板开关，依次开1#、2#机 3、开启室内液晶控制面板开关（设置温度及风量） 四、关机步骤 1、关闭室内液晶控制面板开关 2、关闭主机液晶控制面板开关 3、关闭地源侧水泵和空调侧水泵 五、中厅风管机组操作步骤 中厅部分空调机组控制箱 1、按开机键，运行灯亮，机组启动运转 2、按停机键，停止灯亮，机组停止运转
六、常见故障代码汇总表 七：机房布局 系统压力表 地源侧、空调侧循环水泵 美意热泵机组
地埋管地源热泵的技 术集成
地埋管地源热泵的技术集成 地埋管地源热泵空调系统是以大地为冷源（或热源），通过中间介质作为热载体在埋设于大地中的封闭环路中循环流动，从而实现与大地进行热量交换的目的，并进而通过热泵实现对建筑物的空调。地源热泵可克服空气源热泵冬季天气越冷供热量越小的技术障碍，且效率大大提高。地源热泵空调系统与传统空调系统相比具有节能、运行费用低的优点，是实现可持续发展的绿色建筑的有效技术之一。 近年来我国对地源热泵技术的研究与应用已成为建筑空调领域的一个热点，而且已相继建设了一批地埋管地源热泵的工程。在消化吸收国外先进技术的基础上，中国的研究人员和工程技术人员近年来在地源热泵的研究和应用方面都进行了不懈的努力。其中，山东建筑大学地源热泵研究所在消化吸收国外先进技术的基础上，坚持基础理论的研究创新和工程技术的开发应用并举的方针，在地源热泵领域不断探索，得到了国内外同行的认可[1，2]。山东建筑大学完成的山东省重点科技攻关项目“地热综合利用关键技术”在地源热泵空调技术的理论基础、应用技术和工程应用三个方面都取得重要成果；于2001年在山东建筑大学建成我国最早的地埋管地源热泵示范工程之一，并投入实际使用，此后又进一步承担了多个地源热泵工程的设计施工任务，为在我国推广应用这一新技术积累了宝贵的经验。2004年该成果获山东省科技进步二等奖。近年来，山东建筑大学地源热泵研究所和山东方亚地源热泵空调技术有限公司、山东中瑞新能源技术有限公司一起致力于推广地源热泵供热空调技术，
在省内外建成了一批公共建筑、住宅和工业建筑的地源热泵示范工程，包括济南市西区建设工程指挥部办公楼（2005）、 北京山水文园小区（2007）、瑞典SKF公司济南厂区（2011）、山东济宁医学院校区（2011）等，取得了突出的节能和环保效果。 本文小结了山东建筑大学地源热泵研究所在地埋管地源热泵技术研发方面的主要成果。 1. 地热换热器传热理论 地热换热器设计是否合理决定着地源热泵系统的经济性和运行的可靠性。由于地下传热的复杂性，地热换热器传热模型的研究一直是地源热泵空调系统的技术难点和应用基础。 地热换热器设计的基本目标是要保证在系统整个运行期内，循环液的温度保持在限定的范围内，以保证系统的性能达到设计要求。对于地热换热器，其整个传热过程是一个复杂的、非稳态的传热过程，所涉及的时间尺度很长，空间区域很大。因此在工程实际应用的模型中通常都以钻孔壁为界，把所涉及的空间区域划分为钻孔以外的岩土部分和钻孔内部两部分，采用不同的简化假定分别进行分析。现有的设计手册和教科书中只能推荐以一维的线热源或圆柱模型为基础的半经验公式。在我们近年来的研究中，在前人研究成果的基础上，在地埋管换热器的传热理论方面较欧洲和美国的模型有重要的创新，在地埋管换热器的传热分析中提出了基于系列解析解和叠加原理的方法，在国际上首次求得了多个关于地埋管换热器传热问题的重要解析解：半无限大介质中竖直和倾斜的有限长线热源非稳态导热的解析解[3-5]；提出了钻孔内传热的准三维
《地源热泵系统工程技术规范》设计要点解析 摘要：本文针对不同地源热泵系统的特点，结合《规范》条文，对地源热泵系统设计特点、方法及要点进行了深入分析，为地源热泵系统的设计提供指导。 关键词：地源热泵系统、设计要点、系统优化 1 前言 实施可持续发展能源战略已成为新时期我国能源发展的基本方针，可再生能源在建筑中的应用是建筑节能工作的重要组成部分。2006年1月1日《可再生能源法》正式实施，地源热泵系统作为可再生能源应用的主要途径之一，同时也是最利于与太阳能供热系统相结合的系统形式，近年来在国内得到了日益广泛的应用。地源热泵系统利用浅层地热能资源进行供热与空调，具有良好的节能与环境效益，但由于缺乏相应规范的约束，地源热泵系统的推广呈现出很大盲目性，许多项目在没有对当地资源状况进行充分评估的条件下就匆匆上马，造成了地源热泵系统工作不正常，为规范地源热泵系统的设计、施工及验收，确保地源热泵系统安全可靠的运行，更好的发挥其节能效益，由中国建筑科学研究院主编，会同13个单位共同编制了《地源热泵系统工程技术规范》（以下简称规范）。该规范现已颁布，并于2006年1月1日起实施。 由于地源热泵系统的特殊性，其设计方法是其关键与难点，也是业内人士普遍关注的问题，同时也是国外热点课题，在新颁布的《规范》中首次对其设计方法提出了具体要求。为了加深对规范条文的理解，本文对其部分要点内容进行解析。 2 《规范》的适用范围及地源热泵系统的定义 2.1 《规范》的适用范围 该《规范》适用于以岩土体、地下水、地表水为低温热源，以水或添加防冻剂的水溶液为传热介质，采用蒸气压缩热泵技术进行供热、空调或加热生活热水的系统工程的设计、施工及验收。它包括以下两方面的含义： （1）“以水或添加防冻剂的水溶液为传热介质”，意旨不适用于直接膨胀热泵系统，即直接将蒸发器或冷凝器埋入地下的一种热泵系统。该系统目前在北美地区别墅或小型商用建筑中应用，它优点是成孔直径小，效率高，也可避免使用防冻剂；但制冷剂泄漏危险性较大，仅适于小规模应用。 （2）“采用蒸气压缩热泵技术进行……”意旨不包括吸收式热泵。 2.2 地源热泵系统的定义 地源热泵系统根据地热能交换系统形式的不同，分为地埋管地源热泵系统（简称地埋管系
地源热泵空调系统运行注意事项 一、地源热泵空调主机供热、制冷原理 1、夏季制冷模式时，高温高压的制冷剂气体从压缩机出来进入冷凝器，循环动态的地埋管换热器内的水流过凝器壳管时把制冷剂释放的热量(低品位热源)载入输送到地下土壤层内。制冷剂再经节流装置节流成低温低压液体，进入蒸发器吸收循环流经管壳的所载建筑制冷用水中的热量，液体气化，并使冷冻水水温降低。低压制冷剂蒸汽又进入压缩机压缩成高温高压气体往复循环做功。这样往复循环在蒸发器管壳内的建筑物空调用循环水获得冷水，通过管道系统输送到达建筑内进行空调制冷。 2、冬季制热模式时，高温高压的制冷剂气体从压缩机出来进入冷凝器，制冷剂向建筑物供暖用的流经冷凝器管壳的循环水释放出热量而冷却成高压液体，并使供热水水温升高。制冷剂再经过膨胀阀膨胀成低温低压液体，进入蒸发器吸收流经蒸发器管壳地埋管换热器循环水的热量，蒸发成低压蒸汽，并使地源水水温降低。低压制冷剂蒸汽又进入压缩机压缩成高温高压气体继续往复循环做功。这样往复循环在冷凝器管壳内的建筑物空调用循环水获得热水。通过管道系统输送到达建筑内进行空调制热。 二、滨州曹王供电所地源热泵空调项目简介 该工程为国网山东聊城供电公司凤凰供电所地源热泵工程，开工日期2016年8月21日，竣工日期2016年9月16日。投入使用期2016年10月20日。本项目位于滨州博兴县曹王镇，总建筑面积为980㎡，地上3层，建筑高度12m。该建筑主要为办公室、会议室、餐厅等房间类型。 1、该工程风机盘管为麦克维尔品牌，风机盘管总数量32台，其中型号FP—51盘管8台，FP—68盘管2台，FP-85盘管9台，FP-102盘管13台，送风方式为下回侧吹风。 2、室外地埋管换热器钻井埋管区域为办公楼西侧小院，竖直地埋管换热器为单U形式钻井竖直埋设。地埋管的材质：高密度聚乙烯PE100管，φ32mm、承压为1.6Mpa。地下地埋管钻孔直径φ150mm，井孔间距为4米，数量26眼，钻井下管有效深度100米（其中2口井为120米），总共2640延米。水平管埋地深度：室外地坪负1.5m，地埋管钻井区域占地面积约计416平米。 三、运行必须注意事项 1、空调机房所有设备运行时必须有合格的操作工值班并随时记录运行情况，不定期的巡视。 若发现循环泵噪音过大或补水装置水泵一直处在补水状态说明循环泵有故障或有漏水现象。做到及时处理。 2、对末端风机盘管、循环泵、热泵机组连接管道入口的过滤器要定期清理防止堵塞管道。 3、冬季环境气温较低或机组长时间未启动时，再开机前应先给机组供电不低于8小时进行预热（此时水泵不要启动）。 4、冬季环境温度很低的情况下，长时间停机会风机盘管和管道内的水冻结而损坏设备和管道，为防止冻结，空调主机及有关辅助设备必须保证24小时供电。机组停机时空调循环水泵也要不停止运行。最安全方法是在空调循环水系统里添加-25℃的防冻液或其他防冻混合物进行防冻。 5、地埋管分、集水器阀门已调试完毕，请勿关闭或开启。 感谢您对我们的工作支持与帮助，若有问题请及时联系。维保电话： 建设单位（使用单位）：施工单位：
地埋管地源热泵系统在采暖与空调系统工程中的应用 李宏军 (南通华新建工集团有限公司，江苏南通226600) 摘要：结合工程实例，介绍地源热泵系统中地埋管换热系统的深化施工方案、设备采购及供应、安装、培训、调试，竣工验收，品质保修期内的修、配、换服务。对类似工程具有一定的借鉴意义。 关键词：正循环回转钻井；地藕埋管；灌浆回填；调试；节能 中图分类号：TU833+.1文献标志码：A文章编号：1673-7237(2009)04-0051-05 0 引言 地源热泵系统(ground-source heat pump system) 是以岩土、地下水或地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。 地埋管换热系统(ground heat exchanger system) 是指传热介质通过垂直或水平地埋管换热器与岩 土体(rock-soil body)进行热交换的地热能交换系统，故又称为土壤热交换系统，见图1。 1.工程概况： 江苏省海安县行政中心地处华东地区，海安中心城区，总建筑面积73 000 m2，该工程建筑高度 75 m，分为三区，其中一区为档案馆，空调面积5 141.5m2；二区为会议餐饮楼，空调面积5 139.9 m2；三区为主楼，空调面积48 590.4 m2。本工程采用地埋管换热系统，选用地源热泵机组，利用交换液与土壤热交换，实现了热泵机夏季冷冻水供回水温度为7/12℃；冬季提供空调水供回水温度50/45℃。夏
季地源出水温度为25～30℃，最高不超过35℃；冬季出水温度10～ 15℃，最低不低于7.5℃。设计生活热水，生活热水机组出水温度为50℃。 2.施工部署 本工程地埋管地热泵系统方案设计前，通过对岩土层的结构岩土体热物性、岩土体温度、地下水静水位、水温、水质及分布、地下水径流方向、速度、冻土层厚度等主要技术指标进行分析和地埋管换热系统的安全复核模拟，确定出本工程地源系统夏季的最高出水温度为35℃和冬季最低出水温度为7.5℃。 根据工程勘察结果，评估地埋管热系统实施的可行性及经济性，确定施工方案如下： 采用室外地源换热器共为900孔，设置15个分区，每个分区负责60个地源孔；每个孔井深90 m，井位呈矩形排列，相邻两井间距4 m，总钻井深度约为 81 000 m；水平PE管长度约20 000 m，埋地深度2 m。每个分区设置分、集水器，地源孔与分区分、集水器采用PE阀门连接。整个地源系统埋地部分没有任何金属构、配件。 每个分区通过地源干管与总分、集水器连接，在总分、集水器检修井内设置每个分区的流量平衡阀。根据工程施工进度要求，本工程室外地藕埋管施工与地上室内主机系统、空调末端系统施工同时进行。整个地藕系统设计为分区同程系统，全部采用热融连接。 3.地藕埋管施工 3.1地埋施工原则 (1)由外而内的原则； (2)由垂直到水平的原则； (3)由支管到主管的原则。 3.2施工流程(见图2)
一、地源热泵是如何工作的？ 为何能够节能？与传统空调有何不同？地源热泵主要是与地下土壤进行热交换，而不是与室外空气进行热交换。在夏季，在为室内提供冷气的同时，其废热不再是排入空气中，而是储存于地下，以此提高冬季供暖的效率；在冬季，室内供暖的大部分能量来自于地下，利用地下土壤的温度来为室内提供免费的热能。一般来讲，冬季每千瓦的电力能为室内带来4—5千瓦热量，而土壤温度的降低又为下一季节的空调带来冷源。 二、地源热泵的可靠跟传统空调相比如何？ 采用地源热泵进行热交换的方式，已经是非常成熟的施工工艺，只要按相关标准施工，其稳定性已经得到广泛认可。且由于其不受外界气候的影响，地源热泵是目前所有空调系统中运行最为可靠的。 三、地源热泵是否需要当地具有地热资源？ 地源热泵(Ground Source Heat Pump)有时也被称为地热热泵 (Geothermal Heat Pump)但实际上，它完全不需要当地具有地热资源， 它利用的只是地下介质如土壤、岩石和水的蓄热能力。 四、哪些情况下不宜安装地源热泵？ 答：相比之下，在下列情形中，地源热泵的优势不是十分明显： （1）楼层高、档次较低的住宅，此时地源热泵投资会明显抬高单位面积成本，影响房产商的利润，用户可能更倾向于简便、低廉的窗式空调或分体式空调。 （2）地质情况不好，如遇岩层、空洞等特殊土壤结构等，或外部场地十分狭小，造成钻井距离不足甚至是无法完成钻孔布局的情况下，就不宜安装地源热泵。
五、地源热泵的使用年限是多少年？ 地源热泵系统非常的可靠耐用。一般室外地埋换热部分寿命为50年，热泵机组寿命为15-25年。热泵主机系统安装于室内，没有风吹、日晒、雨淋、不用频繁的清洗，寿命远远长于传统空调。 六、地源热泵系统需要占用多大的室内空间？ 地源热泵系统的热泵机组常用的有两种：一种是别墅型涡旋机组，单机制冷量为 10KW-120KW，需要机房面积为4-10平米；一种是大型螺杆机组，单机制冷量一般都在几百个千瓦以上，需安装在专门的机房内，占用面积为25-60平米，噪音也较大。总体来说，地源热泵机组占地面积约为传统中央空调的三分之一。 七、热泵主机运行过程中噪音大吗？ 热泵主机都有独立的机房，所以噪音还是比较小的。如果业主对噪音比较敏感，建议在机房内做隔音处理。另外各个设备的品牌不同，安装工艺水平不同，噪音表现也所不同，所以我们建议水泵尽量选择知名品牌。 八、室内温度及舒适度怎样？ 地源热泵采取小温差、大流量的工作模式，在房间内您不会感觉到有任何的吹风感，比传统空调有明显的舒适比较。再加上系统自带的新风功能，让您仿佛置身于大自然般的宜人环境中。 九、地源热泵系统能提供热水吗？
地埋管地源热泵系统的优点和应用限制 利用地源热泵技术可以为建筑物提供冷量和热量，达到降温和供暖的目的。它的效益表现在以下几个方面。 （1）地源热泵利用清洁的电能实现供热和空调，废除了污染严重的中小型燃煤锅炉。在大型的火电厂中，由于便于采用先进技术，不但能源的利用率提高，而且可以做到对有害气体进行严格集中处理，使SO2, NO X的排放量大大减少，有效改善城市中的大气环境。 （2）地源热泵利用的能量是地壳浅层（200m以内）蓄存的热量，是一种可再生能源。夏季热泵将室内多余的热量释放给地下岩层蓄存起来，冬季再将其从地下抽取出来送到室内。这样，热泵进一步充分利用了地下岩土作为蓄热体，能量循环利用，是一种可持续发展的建筑供热空调新技术。 （3）机组效率高，节省运行费用。地下岩土的温度全年比较恒定，在夏季地下岩土温度比室外环境空气温度低，因此是热泵很好的冷源。在冬季，地下岩土的温度远高于室外大气温度，地源热泵的性能系数可高达4.0；也就是消耗1kWh的电能可以得到4kWh的供热量。采用地源热泵供暖的费用约为采用电锅炉供暖的1/3。与空气热源热泵及其它传统空调方式比较，地源热泵的效率要高20%～50%。 （4）传统的空调系统通常需分别设置冷源（制冷机）和热源（锅炉）。地源热泵既可供冷，又可供暖，一机多用，节约设备用房。采用地源热泵供热和供冷，一套系统代替了原来的锅炉和空调两套系统，夏季也省去冷却塔；热泵机组同时还可提供家用热水。因此一机多用，节省了建筑空间及设备的初投资。 （5）有效地降低了电网在夏季和冬季因建筑空调和（南方）采暖的用电高峰负荷。 （6）由于可以取消建筑空调系统的锅炉和冷却塔，有利于美化建筑的外观和环境。 地埋管地源热泵系统的效率比空气源热泵高，而且不受地下水和地表水资源的限制，只需占用一定的埋管区域，对环境无污染，充分利用可再生能源，因此是一项值得大力推广的新技术。应用地埋管地源热泵技术也有它的限制条件。主要是： （1）与传统的锅炉＋冷水机组的供热空调系统相比，或与空气源热泵系统相比，地埋管地源热泵系统的初投资稍高，在发达国家尤其是如此。这主要是因为设置地埋管换热器增加了初投资，特别是人工费用；而且埋管的费用与地质条件有关，在岩石或其他复杂地层中钻孔的费用较高。在我国由于劳动力成本大大低于发达国家，再加上近年来充分的市场竞争，地埋管的施工成本已大大下降，地埋管地源热泵系统与变频多联机（空气源热泵）的成本已基本相当或略低。此外，各级政府对应用地源热泵实行了多种优惠政策，也进一步提高了地源热泵系统的经济性。 （2）设置地埋管换热器需要一定的土地。在华北地区竖直埋管换热器的需要的土地面积约为建筑供热空调面积的10－15％。虽然这些土地在埋设地埋管换热器后仍可用作绿化、停车场或运动场等，但在建筑高度密集的城镇，埋管占地的因素仍成为应用地埋管地源热泵技术的主要制约条件。我国的工程技术人员为解决地源热泵系统用地紧张的困难，开发了许多独特的技术，特别是在地下车库的下面埋管的技术和在建筑桩基中埋管的技术。 （3）地源热泵系统对系统全年冷热负荷的平衡有一定的要求。在地埋管地源热泵系统中地下岩土在全年起到蓄热器的作用，对热量夏蓄冬供。但在北方严寒地区，冬季供热的负荷和时间远大于夏季空调的负荷和时间，系统多年运行以后地下的平均温度将逐年降低，影响系统的性能甚至使系统失效。在南方则相反，夏季空调负荷占主导地位，地下的平均温度将逐年升高，同样影响系统的性能。在冬冷夏热的华北地区对供热和空调都有较高的需求，地埋管换热器中全年的冷热负荷比较平衡，具有推广应用地源热泵技术的理想气候条件。对于地下全年冷热负荷不平衡的情况可采用地源热泵复合系统。 应用地源热泵技术的注意事项 由于地埋管地源热泵技术应用于建筑供热和空调时具有节能高效的特点，且对环境友好，特别是不影响地下水资源，因此近年来得到政府的大力提倡，应用规模日益扩大。由于这种供热空调系统在中国还属
机房设备操作规程 ·在进行机房设备操作前，请仔细阅读本操作规程 本工程采用地源热泵机组作为冷源，夏季地源热泵机组提供7-12℃冷水。冬季地源热泵机组提供40-45℃热水，冷热水共用两台循环水泵（一备一用），地源侧采用两台循环水泵（一备一用）。夏季开启地源热泵机组（冷热水循环泵、地源侧水泵运行制冷循环；冬季开启地源热泵机组、冷热水循环泵、地源侧水泵运行制热循环。 一夏季制冷循环操作规程： 确认制热循环管道阀门均已关闭，打开制冷循环管道阀门。 1、开、停机顺序 ①地源热泵机组 要保证空调主机启动后能正常运行，必须保证： 冷凝器中的水应循环流动，否则会因冷凝温度及对应的冷凝压力过高，使冷水机组高压保护器件动作而停车，甚至导致故障。 注意：1.观察冷凝器进出口压力差，大于时，要清洗过滤器。 蒸发器中冷水应循环流动，否则会因冷水温度偏低，导致冷水温度保护器件动作而停车，或因蒸发温度及对应的蒸发压力过低，使地源热泵机组的低压保护器件动作而停车，甚至导致蒸发器中冷水结冰而损坏设备。 注意：1.观察蒸发器进出口压力差，大于时，要清洗过滤器。 因此，地源热泵机组的开机顺序为：（必须严格遵守）地源侧水泵开三分钟后冷热水泵开再三分钟后地源热泵机组开 地源热泵机组的停机顺序为：（必须严格遵守） 地源热泵机组停三分钟后冷热水泵停三分钟后地源侧水泵停注意：①停机时，地源热泵机组应在下班前至少半小时关停，冷热水泵下班后再关停，有利于节省能源，同时避免故障停机，保护机组。 ②运行制冷循环前，应确认制热循环管道阀门已全部关闭。 2、地源热泵机组的操作 ①开机前的准备工作 1）确认机组和控制器的电源已接通且已持续8小时以上。 2）确认地源侧水泵、冷热水泵均已开启。 3）确认末端风机盘管机组均已通电开启。 1
地源热泵如何选择地埋管管径 1) U形管型是在钻孔的管井内安装U形管，一般管井直径为100~159mm，井深10~200m。U形管径一般在φ50mm以下(主要是流量不宜过大所限)，由于施工简单；换热性能较好，承压高，管路接头少，不易泄漏等原因，目前应用最多。如美国加州斯托克斯大学供应了48万m2空调建筑的地源热泵系统，有390个深度超过120m 的地下埋管，据介绍，采用这种地源热泵系统较常规空调每年可节约各种费用45.5万美元，其中能量费用33万美元，节电25％，节约燃料费70％。 国外有的工程把U形管捆扎在桩基的钢筋网架上，然后浇灌混凝土，不占用地面。如瑞士某工厂地源热泵系统从600个桩基中吸收热量或冷量，用于2万平方米建筑物的供暖和制冷。 2) 套管武换热器的外管直径一般为100~200mm,内管为φ15~φ25mm。由于增大了管外壁与岩土的换热面积，因此其单位井深的换热量高，根据试验结果，其换热效率较U形管提高16.7％。其缺点是套管直径及钻孔直径较大，下管比较固难，初投资比U形管高。在套管端部与内管进。出水连接处不好处理，易泄漏，因此适用于深度≤30m的竖埋直管，对中埋采用此种形式宜慎重。为防止漏水，套管端部封头部分宜由工厂加工制作，现场安装，以保证严密性。3) 单管型在国外常称为“热井”，它主要用于地下水做热源的热泵系统，一般来讲该种型式投资较少。其安装方法是地下水位以上用钢套管作为护套，直径和孔径一致，典型孔径为150mm。地下水位以
下为自然孔洞，不加任何设施。孔洞中有一根出水管为热泵机组供水，回水自然排放或回到管井内。这种方式受地下水资源、国家有关政策及法规限制大。
?地源热泵地埋管计算方法 地埋部分设计 （一）管材选择及流体介质 一、管材 一般来讲，一旦将地下埋管系统换热器埋入地下后，基本不可能进行维修或更换，因此地下的管材应首先要保证其具有良好的化学稳定性、耐腐性。 1、聚乙烯（PE）和聚丁烯（PB）在国外地源热泵系统中得到了广泛应用。 2、PVC（聚氯乙烯）管的导热性差和可塑性不好，不易弯曲，接头处耐压能力差，容易导致泄漏，因此在地源热泵系统中不推荐用PVC 管。 3、为了强化地下埋管的换热，国外有的提出采用薄壁（0.5mm）的不锈钢钢管，但目前实际应用不多。 4、管件公称压力不得小于1.0Mpa，工作温度应在-20℃～50℃围。 5、地埋管壁厚宜按外径与壁厚之比为11倍选择。 6、地埋管应能按设计要求长度成捆供应，中间不得有机械接口及金属接头。 二、连接 1、热熔联接（承接联接和对接联接，对于小管径常采用）
2、电熔联结 三、流体介质及回填料 流体介质 南方地区：由于地温高，冬季地下埋管进水温度在0℃以上，因此多采用水作为工作流体； 北方地区：冬季地温低，地下埋管进水温度一般均低于0℃，因此一般均需使用防冻液。 （①盐类溶液--氯化钙和氯化钠水溶液；②乙二醇水溶液；③酒精水溶液等）。 埋管水温： 1、热泵机组夏季向末端系统供冷水，设计供回水温度为7-12℃，与普通冷水机组相同。地埋管中循环水进入U管的最高温度应<37℃，与冷却塔进水温度相同。 2、热泵机组冬季向末端系统供水温度与常规空调不同，在满足供热条件下，应尽量减低供热水温度，这样可改善热泵机组运行工况、减小压缩比、提高cop值，并降低能耗。地埋管中循环水冬季进水温度，以水不冻结并留安全余地为好，可取3-4℃。当然为了使地埋管换热器获得更多热量，可加大循环水与间温差传热，然而的温度是不变的，因此只有将循环水温降至0℃以下，为此循环水必须使用防冻液，如乙二醇溶液或食盐水。但这样会提高工程造价、增加对设备的腐蚀。在严寒地区不得不这样做，而在华北地区的工程中用水就可满足要求，不一定要加防冻液。 地温是恒定值，可通过测井实测。有关资料介绍某地地下约100米的地温是当地年平均气温加4℃左右。天津市年平均气温是12.2℃，实测天津市地下约100米的地温约为16℃，基本符合以上规律。
地埋管地源热泵系统和燃气锅炉（燃气热水机组） 在天津及北方地区的冬季使用对比分析 北方地区大型建筑设计在冬季供热方式上的选型取决于：1、初投资2、建筑的绿色LEED认证机构认可；3、可靠性；4、稳定性；5、运行费用；6维护容易。 尽管有很多方式可用来提供冬季供热，但是北方地区超大建筑一般选择水源热泵空调和燃气锅炉这两种供热模式。 下面就这两种供热形式在这几个方面做出分析。 一、选型 1、水源热泵空调 1.1概述 水源热泵空调基于节能的理念被设计和使用，其实是夏季能供冷、冬季能供热的特殊制冷机，主要适用于有自然江河湖泊的温热带地区，取水口在江河湖泊的深处，受环境温度影响小，制冷制冷效果好，实现节能减排。地埋管热泵是 水源热泵的拓展使用，分为地埋管地源热泵，土壤源热泵、大地耦合式热泵 ①竖直埋管式地源热泵，见图3； ②水平埋管式地源热泵； ③竖直埋管+水平埋管式地源热泵。 图1地下水地源热泵图2湖水源热泵图3地埋管地源热泵 1.2工作原理
地下水源热泵因地下水位不稳定、沉降问题以及回灌井问题，越来越被限制使用。而地埋管热泵越来越得到推广和使用，其工作原理为： 地埋管热泵是地下水热泵在中国地区使用的一个创新，在许多间距为5?8m深度约为100m?300m左右的井孔中埋入为32mm B勺PE管（竖直埋管式）；PE管与机房中的设备相连接，循环水经PE管系统与地层岩土的热交换实行夏供冷、冬供热。理想状态下，夏季供冷时，地源水做为热泵机组的冷却水进出冷凝器，把冷凝热带回地下的PE管换热器中的循环水，使之与PE管周围的土壤进行热交换，实现冷却塔的散热功能。因为不受室外温湿度影响，夏季制冷效果良好。冬季供热时，地源水则做为热泵机组的热源水进出蒸发器，由于放出热量而降低了温度的地源水又回到地下PE管换热器中，并使之与PE管周围的土壤进行热交换，因受地面环境温度影响少，热泵机组的冷凝器会产出45C?60C的热水进 行供热。 1.3容易出现问题 因地埋管热泵的环保性和节能性，在很多项目上得到推广和使用。然而，由于地埋管系统采用地耦井铺设循环水管路，存在以下工程隐患： 1）施工人员的技术水平与新国标《地源热泵系统工程技术规范》的规定相 差甚远，基本只是简单地打压检漏。在使用过程中地耦井内的PE管一旦破裂， 地层泥沙渗进来，影响系统使用。维修地耦井中的PE管，成本非常高昂。 2）设计方和建设方对于地耦井铺设区域地质结构和热平衡问题缺乏专业的技术支持，简单划片施工，在施工过程中因地质问题地耦井经常无法按设计间距施工，地耦井内PE管散热效果会受到影响。 3）缺乏有效的施工管理措施也决定了地埋管施工是否能够达到设计标准。 4）在地埋管系统使用过程中，PE管内循环水厌氧菌和厌光菌的存在会产生管内生物污垢膜，影响换热效果（肉眼观察，白色的PE管逐渐变黑）。热泵使用效果逐年衰减已经是不争的事实。 5）地埋管热泵系统要求夏季向土壤中散热与冬季从土壤中吸热达到平衡, 才能不影响土壤的热平衡。这就要求在热泵使用过程中，控制冬季和夏季的使用时间基本持平。 6）地埋管热泵系统对于用户侧循环水流量要求非常严格，任何微量增大或 减少都需经过生产厂家和设计单位详细计算才能实行，在天津地区出现过很多因
地源热泵空调地埋管换热系统施工方案班级：2019年度二级建造师增项专业继续教育学习班(不限专业-增项)考试时长：15分钟，总分：10分，合格分数：6分 考试说明：考试时间(15分钟),未超过2分钟请不要交卷 单选题：(共4题，每题1分) 1、竖直地埋管系统按埋深深度不同分为浅埋、中埋和（） A .深埋 B .不埋 C .空埋 D .超浅埋 2、地源热泵常见的分类有地埋管地源热泵、地下水地源热泵和（） A .空气地源热泵 B .地上水地源热泵 C .地表水地源热泵 D .土壤地源热泵 3、环路集管与机房分集水器连接完成后，回填前应进行第三次水压试验。试验压力下，稳压至少2小时，且无（）现象。 A .停工 B .泄漏 C .堵塞 D .爆管 4、地埋系统整个施工过程历经（）次水压试验，这些水压试验宜采用手动泵缓慢升压，不得以气压试验代替水压试验 A .1 B .2
C .3 D .4 多选题：(共3题，每题1分) 5.地源热泵的基本组成为（） A .室外地能换热系统 B .地源热泵机组 C .室内末端系统 D .制冷机 6.水平埋管系统安装形式有（） A .单管 B .双管 C .二层双管、二层四管、二层六管 D .水平螺旋管 7.桩基地埋管系统的分类有（） A .单U型 B .W型 C .并联双U型 D .螺旋型 判断题：(共3题，每题1分) 8.地源热泵的基本原理：利用浅层地热，包括土壤、地下水、地表水等天然热能源作为冬季热源和夏季热源，然后再由热泵机组向建筑物供冷供热的系统。 对 错 9.地下水流丰富的地区，为保持地下水的流动性，增强对流换热效果，不宜采用水泥基料灌浆。