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
为用户末端空调设备改造需要水量调整而水（地）源热泵厂家不同意的纠纷，越来越多的建设方发现了地源热泵的使用限制。
但是因为热泵生产厂家因为商业利益驱动采用多种营销方式进行推广，所以水地源热泵在北方地区还是出现了很多初次使用的用户。
2、燃气锅炉（或燃气热水机组）
锅炉供热是北方地区传统的供热方式，中小型燃气锅炉类型及结构如下：
口
燃气热水锅炉是指以天然气，液化气等可燃性气体为燃料，全自动供应热水以满足人们的采暖、洗浴等生活需要的锅炉。随着环境保护与节能减排意识在全社会的不断深入，锅炉及采暖系统的能源结构也呈现出相应的变化。燃气热水锅炉因其具有的节能，环保.安全与自动运行等特点受到了广泛的关注，目前已逐步取代传统的燃煤锅炉，成为了城市的主要供暖方式。
有效利用节能技术降低锅炉的运行成本，在安全运行的前提下，尽可能延长其使用寿命，是锅炉选型的重要内容。
一般说来，燃气热水锅炉的种类很多，如按用途可分为采暖型与洗浴型；按构造可分为常压式和承压式；按结构可以为分为立式和卧式等，各种类的燃气热水锅炉虽然在其构造与外形上有一定区别，但其工作原理和运行模式大体一致，因此其节能技术也相对具有普遍性。
2.1实现燃气热水锅炉的节能运行，
首先必须提高锅炉组（群）的运行效率，组（群）的运行效率首先是由每台锅炉的平均运行效率决定的，因此应选配比例调节燃烧机，并保证其安装规范、到
位，确保在30%?100%负荷工况下，锅炉平均运行效率接近额定效率。
其次，由于每次锅炉启、停都要经过吹扫，消耗燃气；而待机时间内，锅炉要面临较大的热量损失，因此应尽可能减少供暖期内各锅炉的启、停次数和待机时间，以提高群（组）的季节效率。
此外，还应考虑以下几方面的问题：燃气锅炉的非机械故障抢修相对简单，因此可不设备用锅炉；由于燃气锅炉在满负荷状态下具有较高的排烟温度，因此应避免其在此状态下工作，以减少不必要的热损失；多台锅炉运行时，应采用集控系统进行统一的监测和管理。在提高管网输送效率方面，由于外管网的水平失调和室内供暖系统的垂直失调损失的热量所占比例很大，因此应采用水力平衡系统和室温调控系统。
2.2 选型中的节能问题
在锅炉的选型中，应首先对用户进行实际热需求量进行调查，并掌握相关地区的锅炉排放要求。在热需求量确定后，按不同型号锅炉的标准蒸发量进行选择，并考虑不同气源条件下锅炉的热值与压力等参数。选型环节中的节能关键在于：应使锅炉在组合后具有良好的可变负荷调节能力并使其最低负荷与最小出力相匹配。
2.3 运行中的节能技术目前较常见的燃气锅炉供热节能技术常由气候补偿系统、烟气冷凝热回收系统、水力平衡系统、气候补偿系统是由两级泵系统和电动三通阀、直供系统混水器、间供系统换热器以及气候补偿器所组成的。该系统可根据室外温度的变化控制和调节供水温度，避免用户室温过高，能耗增加，并能实现对运行曲线的自动分段调整；根据每个锅炉房的设备和围护结构状况，随时调整二次用户的供水温度，并使锅炉在较高的回水温度下运行，避免冷凝水的出现，防止锅炉腐蚀。烟气冷凝热回收系统则通过烟气系统、水系统与烟气冷凝热能回收装置将锅炉的排烟温度降至70C以下，数据显示，通过降低烟温并将水蒸气冷凝成水，可综合提高锅炉效率的3% ?8%，使其热效率高达95%以上。燃气锅炉房供热集控系统是通过对每台锅炉的各种参数和整个供热系统参数的计算，得出理论锅炉负荷值，并以此为依据调整锅炉的实际负荷数以及开启锅炉。通过微机对锅炉实施集中控制，使锅炉房内的每台锅炉循环运行，根据系统的负荷率自动、定时切换运行锅炉，从而在节能运行的基础上，延长锅炉使用寿命。
综上所述，有效利用燃气资源，应首先从认识燃气锅炉的工作规律入手，对其选型、设置、运行等诸多环节进行科学合理的规划，并采取有针对性的节能处理方法，增加烟气流动性，降低设备的腐蚀风险，以减少资源的消耗与大气的污染。
锅炉热水系统因其腐蚀和溶氧问题的存在，造成锅炉系统寿命降低，国内采用了软水设备和脱氧设备以及其他水处理设备来延缓腐蚀。
二、初投资
1、地埋管地源热泵
工程打孔数量多，孔深度约100-300m,打孔费用每延米约50?80元，地埋管部分前期投入成本较高。对于大型建筑，如会展中心，规划设计2600眼地耦井，按照每眼地耦井100米深，施工成本50米的最低造价，地埋管部分的工程成本为：2600X100X50=130万。
设备采购成本根据品牌不同而有高低差异，这里不做论述。
2、燃气锅炉
燃气锅炉房的设计和建造构成了工程成本，但无论在设计、施工及管理方面都很成熟，成本容易控制。
燃气锅炉生产厂家很多，选型及采购都比较简单。进口品牌和国产品牌以及结构、效率不同，价格差距在3?5倍不等。
三、运行费用
地埋管地源热泵系统在大型公建项目冬季供热时与燃气锅炉的运行费用，在初期使用时基本持平。五年以后，地源热泵系统因地埋管侧水质形态发生变化（水垢、微生物污泥附着在PE管内壁，PE管内循环水与土壤岩石换热效率降低，制冷量和制热量会出现大幅度衰减，运行费用反而出现增高。
所谓的地源热泵节能是和其他电制冷取暖形式比较，从原理上应该比较节能，但因为地源热泵受机组以外因素影响太多，所以是否能够实现理论上的节能还有待于更多工程用户的反馈信息。
燃气锅炉只要有效解决腐蚀和溶氧问题，运行费用不会出现高低起伏。
四、稳定性
地源热泵系统在多系统运行中，因循环水流量及地耦井施工质量及寿命等原因容易导致运行不稳定；同时，如果不能实现夏季与冬季对土壤岩石的热平衡相对稳定，地埋管热泵就会出现周围土壤岩石板结，出现无法实现向土壤岩石换热的尴尬局面。另外，地耦井施工是很多地面建筑的基础，出现无法检修和维护的困境。
燃气锅炉或燃气热水机组在技术上早就实现了无人值守也能正常运行的瓶颈，不会出现危险及故障，可以稳定运行。
五、可靠性
地埋管热泵如果能有效保持地耦井纯水（很少有用户愿意采用高成本使用纯水）及真空度，同时很好控制冬季和夏季从土壤吸热和散热的平衡，是具有非常高可靠性的系统。
燃气锅炉或燃气热水机组相对来说非常可靠，运行基本不受外界因素的影响，用户可以放心使用。
六、适用范围
6.1地源热泵的适用范围
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。
由于没有大气污染物排放，各级政府对应用地源热泵实行了多种优惠政策，进一步提高了地源热泵系统的经济性。
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于新技
术，整个产业还处于初创期但是又急速膨胀，因此整个地源热泵产业的技术力量参差不齐，对技术的把握也有较大的差别。这就造成在地埋管地源热泵的应用中也出现了一些不成功的案例。例如，有一些项目第一个冬季运行就出现停机保护而失效；也有一些项目的效率逐年下降，3-5 年后不能满足供热空调的需求而失效。出现这样的问题不是因为地源热泵技术本身不成熟，而是这些项目的设计施工和运行管理不到位。一个原因是承包商为了低价竞争，钻孔埋管的数量达不到要求；或者埋管施工中偷工减料，致使系统不能正常工作。另一个原因是对地源热泵系统的特点没有充分的了解。地埋管地源热泵供热空调系统的工作原理实际上是利用地下岩土作为一个蓄热器，把夏天空调排出的热量蓄在地下土壤中，冬季取出热量给建筑供热；冬季运行时又把冷量蓄在土壤中，提高了夏季制冷时的效率。这种冬夏两用的特点本来是地源热泵系统的一大优点，但也成为它的一个限制条件，就是要考虑地下埋管换热器在全年中冷热负荷的基本平衡。如果全年中从地下取热大于向地下的排热，地下埋管周围的平均温度就可能逐年下降，造成系统在冬季工况的效率逐年下降，最后甚至不能正常工作。反之，在南方气候温暖的地区，如果一年中向地下的排热大于从地下的取热，也可能造成地下温度的逐年升高，影响系统夏季工况的运行。山东省夏天热、冬天冷，供热和空调都需要，本来是应用地源热泵技术的最适合的地区。但是山东的住宅建筑，特别是在像青岛、烟台等夏季较凉快的地方，建筑冬季供热所需的热量还是比夏季空调排出的热量多很多，有一定的冷热不平衡的问题。还有一些开发商希望开发的房子只解决供热问题，把供冷的问题留给住户自己用分体式空调解决。在这样的建筑中采用地源热泵系统就会引起的地下全年冷热负荷严重的不平衡。在山东已经有一些这样的系统在运行几年之后发现性能下降，甚至失效。因此在单供热的建筑中采用地源热泵技术是不经济、不合适的。对地下冷热负荷不平衡度较大的地源热泵项目，现在已经开发了一些技术措施，可以采用例如太阳能或燃气锅炉辅助的地源热泵的复合系统。
总之，采用地源热泵技术时应对建筑负荷和地埋管换热器进行正规的计算和设计，同时应委托有资质和有技术实力的承包商实施地埋管地源热泵供热空调工程。
6.2 燃气锅炉或燃气热水机组唯一担心的问题是燃气供应停止，除此以外，适合所
有地区的冬季供热。
地源热泵三联供系统介绍及应用 广州市密西雷电子有限公司――刘万才 1、概述 地源热泵三联供机组是一种利用地能（包括地下水、土壤、地表水等）作为冷（热）源，对室内空间提供采暖、空调与生活热水等多种功能的空调热水设备。地源热泵三联供通过输入少量的高品位能源（如电能），系统以水为载体，夏季制冷季时从室内吸收热量通过载体将热量释放到地下土壤中储存起来，同时载体得到冷却，从而实现对室内进行降温、除湿，该系统每消耗1KW的电能，可以得到4-5KW的冷量，同时所得生活热水为完全免费获得。冬季采暖时系统从地下土壤中吸收热量通过载体将热量释放到室内，满足室内供热与采暖的需求。地源热泵三联供所利用的是地球所储藏的太阳能资源作为冷热源，是清洁的可再生能源，取之不尽、用之不竭。热泵系统进行能量的转换利用，节能环保。 3、工程应用 3.1．工程根况: 本工程为上海某会所楼的中央空调，属于舒适性空调。空调使用面积为1200m2.层数为3层，主要区域为办公室，会议室、健身中心等；本大楼需要24小时有热水供应。 3.2．系统配置 经计算本工程总设计冷负荷为264KW，热负荷为160KW，热水用量为5T/天。空调主机选用PHNIX（芬尼克兹）型号为PWSRW250S-HGLQX地源三联供机组（地下环路式）系列4台。该机组单机制冷量为65KW；制热量为50KW；额定产热水量680L/h。 室内空调末端采用卧式暗装风机盘管，合理配置室内机机型，及均匀布置送、回风位置，保证房间气流组织，做到装潢及使用效果的完美。空调供回水系统采用异程式，管材为镀锌钢管，冷凝水管材用PVC管排至地漏，为防止冷结产生，分别采用20mm厚和8mm厚橡塑材料管材保温。空调机组在震动及运行方面具备良好的性能，且机组在冷量控制方面实行全自动控制运行。 热水供应系统，热水系统配置1个不锈钢保温水箱（有效容积为5m3）。机组进水和出水管接水箱，管材采用PPR管外包橡塑保温，水箱中热水经机组加热（水温55℃），由热水供水泵送到各用水点。
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。
摘要 该别墅系一栋集文化娱乐，办公，客房等一体的多功能综合别墅。该别墅选择地源热泵为空调冷热源, 空调系统的室内部分采用风机盘管加独立新风系统，末端设备为风机盘管, 新风处理到室内等焓线，过渡季节只供新风,部分房间采用地板辐射供暖。本论文从地源热泵工作原理出发，详细地进行了地源热泵空调系统设计和特点分析,并与普通空调系统进行了经济上和技术上的比较。地源热泵地下换热器采用U 型竖埋管地下换热器;主卧式采用了低温水地板辐射供暖系统。 关键词：别墅；地源热泵；竖直埋管；地板辐射供暖 1.1 课题背景 地热是一种可再生的自然能源。尽管目前它的应用还不能像传统能源(煤、石油、天然气、水力能和核能)那样广泛，但由于地壳里蕴藏着丰富的地热能，特别是在传统能源越来越缺乏的今天，地热能利用在许多国家已得到了相当的重视。地源热泵中央空调系统是利用了地球表面浅层地热资源(通常小于400米深)作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地源，是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47％的太阳能，比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地源也成为清洁的可再生能源一种形式。 地源热泵中央空调系统是利用水与地源(地下水、土壤或地表水)进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源，冬季把地源中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地源为“热泵”；夏季把室内热量“取”出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地源为“冷源”。地源热泵中央空调系统通过输入少量的高品位能源(如电能)，实现低温位热能向高温位转移。与锅炉(电、燃料)供热系统相比，锅炉供热只能将90％以上的电能或70—90％的燃料内能转化为热量供用户使用，因此地源热泵中央空调系统要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之一以上的能量；由于地源热泵中央空调系统的热源温度全年较为稳定，一般为9—16℃，其制冷、制热系数可达3.5—6.3，与传统的空气源热泵相比，要高出40％左右，其运行费用为普通中央空调的50—60％。 地源热泵中央空调系统的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40％以上，与常规电供暖相比，相当于减少70％以上，如果结合其他节能措施减排会更明显。虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25％的充灌量。该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热
科技论文与案例交流 摘要：以上海佘山某别墅地源热泵项目为例，分析 了地下换热器系统单U、双U及管径的选择对其各年进出 水平均温度的影响。首先，对该项目基本情况进行了简要 的介绍；然后简要回顾了地埋管内热阻计算方法，而后分 别采用EED2.0和EHPD1.3软件，在给定的系统条件下分 别就采用双U32、单U32、双U25及单U254种工况进行 了大量的计算分析,得到了其对应的各年各月地下换热器 进出水平均温度；进而得出该项目地埋管选用17口单 U25井和选用16口双U25井在技术和经济上均基本等 价，其中17口单U25井的形式略优的结论。 关键词：地源热泵；地下换热器；U形管；换热量；比较 分析 1引言 近几年随着暖通行业的发展，地源热泵作为一种节能、环保 的空调系统受到越来越多的关注和应用。其中竖直埋管的形式在 我国的工程中应用较多。 竖直埋管一般有单U、双U两种形式，每种形式又有DE32 和DE25两种选择，以上四种条件交叉组合是我国目前应用最多 的地埋管配置形式。 随着计算机技术的发展，FLUENT软件作为建立数学模型和 数值计算的工具在地源热泵的计算分析中得到了越来越多的应 用，文献[1]中通过对某30m埋深的U形管进行FLUENT建模分析 得出“排热工况下，埋深30m时，单Ｕ形管换热器的单位井深换 热量约为86W/m，而双Ｕ形管换热器的单位井深换热量达到 120W/m，较单Ｕ形管高约40%”等结论。文献[2]采用FLUENT对 某60m井深的U形管三维建模后得出“对外径25mm和32mm的 单Ｕ形地埋管换热器及外径25mm的双Ｕ形地埋管换热器换 热性能的模拟对比表明，后两者换热量分别比前者提高了8%和 22.4%”等结论。文献[3]同样采用FLUENT软件，对某100m井深的 U形管三维建模后得出“双U型换热器的换热性能不一定大于单 U型换热器。当流量较小时，双U型换热器支管间热短路现象比 单U型换热器严重，双U型换热器换热性能小于单U型换热器; 随着流量的增大，支管间热短路现象减轻，双U型换热器的换热 性能大于单U型换热器”等结论。 可见，单、双U对地源热泵系统的影响没有特别简单统一的 结论，与项目的实际情况有很大的关系。同时以上这些结论都是 在单井条件下进行的FLUENT建模分析，而在实际项目中一般都 是多井长时间联合运行的情况，单、双U在多井长期运行的工况 中对系统的影响也值得探讨。 本文以“上海佘山某别墅项目”为例，分别对双U32、单U32、双 U25及单U254种U形管配置下各年各月地下换热器进出水平均 温度进行计算，进而探讨适合本项目的最优的U形管配置方案。 2项目简介 本项目位于上海市松江区佘山旅游度假区，该别墅地上两 层，地下一层，建筑高度7.45m，总建筑面积830m2，根据该项目岩 土热物性测试结果，当地岩土的初始温度为19℃，岩土体的平均 导热系数为2.1W/(m·K)，体积比热容为2100kJ/（m3·K）。 进行地下换热器系统的设计前，依据其建筑图纸，结合别墅 的使用特点，通过DEST软件进行了建筑全年逐时负荷计算。空 调负荷统计结果如表1所示。 表1建筑全年各月负荷统计表 供暖季从12月15日至转年2月15日，供冷季从5月15日 至10月15日止；系统冬、夏季季节综合能效比分别设定为3和 3.5。冬季和夏季峰值单日连续运行时间分别设定为22.5h和16h。 打井深度120m，钻孔直径150mm，回填材料导热系数2.1W/（m· K），U形管内部间距0.07m。地下换热器内的循环液为水，井间距 5m。地下换热器循环泵额定总设计流量为13.2m3/h。 U形管选用De32x3（外径x壁厚）和De25x2.3的HDPE管 材，形式可选单U或者双U,以下简称U形管配置为单U32、双 U32、单U25和双U25。 3计算模型及设计软件简介 3.1计算模型简介 在对单孔的地埋管换热器进行传热分析时，常以钻孔壁为 界，把所涉及的空间区域划分为钻孔内和钻孔外的岩土部分两部 分，采用不用的简化假定进行分析[4]。其中钻孔内传热模型一般分 为一维导热模型、二维导热模型和准三维导热模型，而钻孔外的 传热模型一般有无限长线热源模型、有限长线热源模型和有限长 柱热源模型等。 3.2地下换热器计算软件简介 本文使用瑞典隆德大学开发的EED2.0计算程序和北京天和 集思开发的EHPD1.3计算程序进行计算分析。 EED2.0采用叠加原理方法的基本思路，是欧洲地热协会的 商用地源热泵地下换热器设计计算分析软件[5]。 EHPD1.3软件以有限长线热源理论为基础，亦使用叠加原理 的设计思路。 4方案对比 4.1打井16口的情况 地源热泵地埋管单双U选择探讨 朱宪良1*郝赫2张素芳2宋晓玲2李妍3史勇3 （1 渤海石油水电服务公司天津300452 2 中国建筑设计咨询公司北京100120 3 际高建业有限公司北京100102）
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
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 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：
○1开关 ○2模式 ○3热水 ○4温度加键/风速 ○5确认 ○6温度减键/睡眠 ○7设置 ○8清除 ○9节能 ○10室温 3、室内风机盘管液晶控制面板使用说明： ○1开/关机按键 ○2模式按键，冷/热转换 ○3风量调节键 ○4/○5温度设置键 ○6红外接收窗 ○7/○8冷/热符号 ○9通风符号 ○10自动风速符号 ○11手动风速符号 ○12室温符号 ○14/○15温度显示
4、新风机组液晶控制面板使用说明 ○1开关键 ○2模式键 ○3风速键 ○4/○6上下键 ○5空格 开机步骤 开启地源侧水泵和空调侧水泵 按主机液晶控制面板开关，依次开1#、2#机 开启室内液晶控制面板开关（设置温度及风量） 关机步骤 关闭室内液晶控制面板开关
关闭主机液晶控制面板开关 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
地源热泵地埋部分设计 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。市年平均气温是12.2℃，实测市地下约100米的地温约为16℃，基本符合以上规律。
地源热泵系统操作手册 Prepared on 24 November 2020
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： ○1开关 ○2模式 ○3热水
○4温度加键/风速 ○5确认 ○6温度减键/睡眠 ○7设置 ○8清除 ○9节能 ○10室温 3、室内风机盘管液晶控制面板使用说明：○1开/关机按键 ○2模式按键，冷/热转换 ○3风量调节键 ○4/○5温度设置键 ○6红外接收窗 ○7/○8冷/热符号 ○9通风符号 ○10自动风速符号 ○11手动风速符号 ○12室温符号 ○14/○15温度显示 4、新风机组液晶控制面板使用说明 ○1开关键 ○2模式键
○3风速键 ○4/○6上下键 ○5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
地源热泵地埋管施工计算方法（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℃范围内。 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，可加大循环水与大地间温差传热，然而大地的温度是不变的，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。 回填材料 可以选用浇铸混凝土、回填沙石散料或回填土壤等。材料选择要兼顾工程造价、传热性能、施工方便等因素。从实际测试比较浇铸混凝土换热性能最好，但造价高、施工难度大，但可结合建筑物桩基一起施工。回填沙石或碎石换热效果比较好，而且施工容易、造价低，可广泛采用。 （二）埋管系统环路 一、埋管方式 1、水平埋管 水平埋管主要有单沟单管、单沟双管、单沟二层双管、单沟二层四管、单沟二层六管等形式，由于多层埋
一、地源热泵系统简介 0 引言 “热泵”这一术语是借鉴“水泵”一词而来。在自然环境中，水往低处流动，热向低温位传递，水泵将水从低处“泵送”到高处利用。而热泵可将低温位热能“泵送”（交换传递）到高温位提供利用。在我国《暖通空调术语标准（GB50155－02）》中，对“热泵”的解释是“能实现蒸发器和冷凝器功能转换的制冷机”。我们也可以称热泵为既可以制冷又可以供热的机组。热泵的分类多种多样，国际上通常根据热泵的热汇：即冷源和热源的不同，以及供暖和制冷输送介质的不同进行热泵分类。当按冷源和热源分类时，可分为空气源热泵、水源热泵、地源热泵三大类。由于输送冷、热量的介质主要为空气和水，当同时考虑冷、热源的输送介质时，就形成了：空气－水热泵、水－空气热泵（包括地下水热泵和地表水热泵）、水－水热泵、以及地下耦合热泵。 地源热泵（GSHP）是一个广义的术语，它包括了使用土壤、地下水和地表水作为热源和冷源的热泵系统。即：地下耦合热泵系统，也叫地下热交换器地源热泵系统、地下水热泵系统、地表水热泵系统。地源热泵还有一系列其他术语：如地热热泵、地能热泵、地源系统等。1997年之后由ASHAE统一为标准术语：地源热泵（ground-source heat pump，GSHP）。 00 空气源热泵
空气源热泵以室外空气作为热源。在供热工况下将室外空气作为低温热源，从室外空气中吸收热量，经热泵提高温度送入室内供暖。空气源热泵系统简单，初投资较低。空气源热泵的主要缺点是在夏季高温和冬季寒1 冷天气时热泵的效率大大降低。而且，其制热量随室外空气温度降低而减少，这与建筑负荷需求正好相反。因此当室外空气温度低于热泵工作的平衡点温度时，需要用电或其它辅助热源对空气进行加热。此外，在供热工况下空气源热泵的蒸发器上会结霜，需要定期除霜，这也消耗大量的能量。在寒冷地区和高湿度地区热泵蒸发器的结霜成为较大的技术障碍。在夏季高温天气，由于其制冷量随室外空气温度升高而降低，同样可能导致系统不能正常工作。空气源热泵不适用于寒冷地区，应用受到很大局限。 01地下水源热泵 地下水源热泵系统的热源是从水井或废弃的矿井中抽取的地下水。经过换热的地下水可以排入地表水系统，但对于较大的应用项目通常要求通过回灌井把地下水回灌到原来的地下水层。最近几年地下水源热泵系统在我国得到了迅速发展。但是，应用这种地下水热泵系统也受到许多限制。首先，这种系统需要有丰富和稳定的地下水资源作为先决条件。因此在决定采用地下水源热泵系统之前，一定要作详细的水文地质调查，并先打斟测井，以获取地下温度、地下水深度、水质和出水量等数据。地下水热泵系统的经济性与地下水层的深度有很大的关系。如果地下水位较低，不仅成井的费用增加，运行中水泵的耗电
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)
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℃范围内。 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，可加大循环水与大地间温差传热，然而大地的温度是不变的，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
地源热泵简介地源热泵概述 地源热泵是一种利用浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调设备。 地源热泵通过输入少量的高品位能源(如电能),实现由低温位热能向高温位热能转移。地能分别在冬季作为热泵供热的热源和夏季制冷的冷源,即在冬季,把地能中的热量取出来,提高温度后,供给室内采暖;夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。通常地源热泵消耗１kWh的能量，用户可以得到４ｋＷh以上的热量或冷量。 地源热泵由来 "地源热泵"的概念，最早于１９12 年由瑞士的专家提出,而该技术的提出始于英、美两国。北欧国家主要偏重于冬季采暖,而美国则注重冬夏联供。由于美国的气候条件与中国很相似，因此研究美国的地源热泵应用情况,对我国地源热泵的发展有着借鉴意义。编辑本段地源热泵的热源地源热泵目前,地源热泵已成功利用地下水、江河湖水、水库水、海水、城市中水、工业尾水、坑道水等各类水资源以及土壤源作为地源热泵的冷、热源。编辑本段地源热泵组成地源热泵供暖空调系统主要分三部分:室外地能换热系统、地源热泵机组和室内采暖空调末端系统。其中地源热泵机主要有两种形式：水—水式或水—空气式。三个系统之间靠水或空气换热介质进行热量的传递，地源热泵与地能之间换热介质为水，与建筑物采暖空调末端换热介质可以是水或空气。 主要特点
（1）地源热泵技术属可再生能源利用技术。由于地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源(通常小于4０0米深）作为冷热源,进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能,是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了４7%的太阳能量，比人类每年利用能量的5０0倍还多。它不受地域、资源等限制,真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源,使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。 （2）地源热泵属经济有效的节能技术。其地源热泵的COP值达到了４以上,也就是说消耗1KWh的能量,用户可得到4KＷh以上的热量或冷量。 （3）地源热泵环境效益显著。其装置的运行没有任何污染,可以建造在居民区内,没有燃烧，没有排烟,也没有废弃物,不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。 （4）地源热泵一机多用，应用范围广。地源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水,一机多用,一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统；可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，更适合于别墅住宅的采暖、空调。然而实现地源热泵主机系统的这一机多用，则需要一整套系统解决方案,其有动力输配系统-----节能空调机房，室内末端输送设备采用地暖分集水器，水力平衡分配器，生活热水采用多功能水箱。由此可体现出地源热泵主机的一机多用也代表着暖通系统的整个运行体系。水力平衡分配器（5）地源热泵空调系统维护费用低。地源热泵的机械运动部件非常少,所有的部件不是埋在地下便是安装在室内，从而避免了室外的恶劣气候，机组紧凑、节省空间;自动控制程度高,可无人值守。
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。
地源热泵系统 系统介绍： 地源热泵系统是利用浅层土壤热能进行制冷制热的新型能源运用系统。冬季，地源热泵系统先将循环水通过埋在地下土壤中的封闭管路，从土壤中吸收热量，再经由主机将室内热量输送到室内，从而达到制热。夏季，系统将室内热量收集，再通过循环水经由地下埋管将热量排放至土壤中，从而对室内制冷。一个年度形成一个冷热循环。该系统是一种利用可再生能源的高效节能、无污染的既可供暖又可制冷的新型空调系统。 原理图：
地源热泵系统特点： ◆高效节能：地源热泵机组利用土壤或水体温度冬季为12-22℃，温度比环境空气温度高，热泵循环的蒸 发温度提高，能效比也提高；土壤或水体温度夏季为18-32℃，温度比环境空气温度低，制冷系统冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式，机组效率大大提高，1KW的电能可以得到4～5KW以上冷量。节能效果比较：300平方别墅，按每天开启12小时，同比常规VRV中央空调跟燃气锅炉采暖。 夏季使用成本比较：冬季使用成本比较： 备注： 1)以上测算电费以0.8元/度，天然气按4.2元/立方计算 2)以上数据为理论测算，实际使用费用由于每户的建筑特性、使用习惯、温度设定等区别，跟理论数据会 有一定差异。 ◆环保：地源热泵机组运行时，不消耗水也不污染水，不需要锅炉，不需要冷却塔，也不需要堆放燃料废 物的场地，环保效益显著。
维护简单：系统设备安装在室内，不暴露在风雨中，也可免遭损坏，更加可靠，延长寿命。 地下热交换器设计： 结合国家标准《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005，参考已安装项目实际施工使用经验，考虑地埋井的换热效果及管道的承压能力，上海地区打井深度一般在80-120m，竖井间距在3～6m，具体根据现场打井区域的布局来确定。 地埋井连接方式： 同程式：适用于地埋井分布比较分散，距设备间主机比较远的情况，同程式连接各个竖井流量平衡，换热均匀。 分集水器式：适用于地埋井分布较集中，分水器（主机）布置在地埋井区域的中间，方便检修。 室内温控器： 触摸式电容屏室内温控器，二合一温控器，带通讯协议，可手机APP控制
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。
地源热泵室外换热系统 施 工 方 案 时间：2007年4月3日
一、工程概况 本工程位于陕西省西安市,拟采用地源热泵中央空调系统工程，冬季供暖，夏季制冷。 二、室外换热系统方案介绍 ●室外换热系统： 本工程室外系统为桩基埋管＋垂直钻孔混合式地埋管换热系统，室外换热系统均分为5个单元，每单元桩基154个，桩深35米，钻孔20个，孔深50米，孔间距孔4米，孔径180mm，孔内埋设垂直单U型管（PE100SDR11De32）换热器，水平集管做并联同程连接，水平集管连接至集分水器，在集分水管末端设置循环泵，与室内地源热泵机组的换热器形成一个闭式循环系统，通过系统中的循环水与地下的岩土体进行换热，将能量在空调室内和地下的岩土体之间进行转换，实现建筑物夏季制冷，冬季供暖的目的。 ●桩埋管换热器的优点及注意事项 优点：1）、避免受后期扩建工程施工时对地下换热器的不利影响，更稳定安全； 2）、换热管安装在建筑物桩基内，桩基用混凝土浇实后换热管与桩基混 凝土融为一体，由换热管与周围土壤的热交换变为桩基混凝土浇筑体与 土壤热交换，扩大了换热管与周围土壤的热交换面积（混凝土的换热性 能优于土壤的换热性能），也增强热交换效率； 3）、因换热器插管与建筑桩基同时进行，具有工期优势；并且施工的先 期性也使得换热器的安装不需要避让给排水、电缆等，因此设计更简单， 施工更便利，缩短总工期； 注意事项：1）、因交叉作业多，需要跟土建方密切配合； 2）、安装过程中需要做好对换热管的保护，以免受给排水、电缆等施工 时对换热管的破坏。 不过，只要业主和土建方对换热器施工配合，换热器的安装一般不会影 响土建的施工。而且，在地下室安装换热器比在地上安装时受给排水、 电缆等施工的破坏的风险要小得多。 三、地源热泵室外换热系统施工工艺