地源热泵地埋管的保护
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GSHP系统是以大地为冷源(或热源),通过中间介质(通常是水或防冻液)作为热载体,并使中间介质在封闭环路(通常是塑料管组成)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。
GSHP空调系统主要包括三个回路:用户回路、制冷回路和地下换热器回路。
根据需要也可以增加第四个回路-生活热水回路。
地源热泵是一种新型的高效、节能、环保的空调系统, 是我国调整能源利用结构, 发展利用可再生能源策略的重点推广项目之一。
有蓄能作用!!!水平埋管就是将塑料管水平敷设在离地面1~2m的地沟内. 水平埋管的地热换热器受地表气候变化的影响, 效率较低, 而且占地的面积比较大, 在国内建筑物比较密集的情况下, 它的使用受到一定的限制. 水平埋管的地热换热器有以下几种形式: (1) 水平单管; (2) 水平双管; (3) 水平四管; (4) 水平六管(5)新开发的水平螺旋状和扁平曲线状。
实践证明, 水平换热器的寿命较长。
竖直埋管就是在地层中垂直钻孔, 孔的深度一般在30~150 米. 在竖直埋管方式中,由于地下深层土壤温度比较恒定, 占地面积小, 因此在地源热泵工程中得到了广泛的应用. 竖直埋管的地热换热器的形式有以下几种: (1) 单U型管; (2) 双U型管(或W型管); (3) 小直径螺旋盘管; (4) 大直径的螺旋盘管; (5) 立式柱状; (6) 蜘蛛状. 在竖直埋管换热器中, 目前应用最为广泛的是单U型管。
确定地热换热器的长度有两种方法: 一是估算法; 二是计算机模拟法. 所谓估算法就是首先根据建筑物的峰值冷负荷或热负荷确定出地热换热器的放热量或吸热量, 然后确定地热换热器的布置方式, 再根据手册中给定的单位管长或单位埋管深度的放热量即可求出所需地热换热器的长度. 这种方法简单, 比较适合工程设计, 但是系统的负荷大部分时间是处于部分负荷状态, 因此按照峰值负荷确定的地热换热器的长度往往过于保守, 这也增加了地热换热器的投资. 另外由于国内对地源热泵方面所做的研究工作多数仍处于实验研究阶段, 有关地热换热器在不同土壤温度和不同类型土壤的传热特性的数据比较缺乏, 因此目前还无法利用该方法准确确定换热器的长度.计算机模拟法是根据建立的地热换热器的传热模型编制出相应的计算软件, 通过输入土壤的热物性参数和建筑物的负荷来确定地热换热器的长度.钻孔间距的大小是由钻孔的传热半径决定的, 而钻孔单位长度的换热量、连续运行时间及土壤的热物性决定了钻孔的传热半径的大小. 理想情况是钻孔间距应大于连续运行时间内钻孔的传热半径. 钻孔的传热半径可通过模拟软件计算.竖直埋管地热换热器的传热模型对于地热换热器,其整个传热过程是一个复杂的非稳态的传热过程,诸如土壤的热物性、含水量、土壤温度、埋管材料、管子直径、管内流体的物性、流速等都对地热换热器的传热产生影响。
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与金属接头。
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、流体介质与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。
地源热泵系统地埋管换热器施工工艺引言地源热泵系统是一种利用地下土壤或地下水作为热源或热汇的节能环保的供热供冷系统。
其中地埋管换热器是地源热泵系统的核心部件,承担着在地下环境中完成热传递的重要工作。
本文将介绍地源热泵系统地埋管换热器的施工工艺。
施工准备在开始地埋管换热器的施工前,需要进行一系列的准备工作。
1. 材料准备地埋管换热器的主要材料是PE-Xa管材,一般采用规格为32mm或25mm。
此外,还需要准备连接管件、夹具、固定件等辅助材料。
2. 设计图纸根据地源热泵系统设计要求,制定地埋管换热器的施工图纸,包括地埋管的布置方式、连接方式等。
3. 施工工具准备常用的施工工具,如切割工具、测量工具、焊接工具等。
4. 天气考虑地埋管的施工一般在春、秋季进行,需要考虑天气的影响,尽量避免恶劣天气条件下的施工。
施工步骤1. 土壤准备首先需要进行地埋管铺设的土壤准备工作。
施工前应清除地表杂物,并进行土壤的平整处理,确保地表平整。
2. 管道铺设根据设计图纸,开始进行地埋管的铺设工作。
首先确定好管道的布置方式,然后进行测量,在地表上划出管道的位置。
接下来,使用切割工具将PE-Xa管材按照设计尺寸进行切割。
然后,将切割好的管材按照设计布置方式进行铺设,注意保持管材的平整,并保持管材之间的间距一致。
3. 管道固定地埋管铺设完成后,需要进行管道的固定工作,以确保管道的稳固性和安全性。
使用固定件将管道固定在地下,固定件的位置应根据设计图纸确定,一般在管道的中间位置进行固定。
4. 保护层施工完成地埋管的固定后,需要进行保护层的施工,以保护地埋管不受外界环境的影响。
常用的保护层材料有砂浆、沙土等。
首先在管道的周围铺设一层砂浆或沙土,厚度一般为20-30cm,然后进行压实,使保护层紧密贴合地埋管。
5. 断热层施工在完成保护层施工后,需要进行断热层的施工,以减少地埋管与地下环境之间的热交换。
常用的断热层材料有聚氨酯泡沫、玻璃纤维棉等。
地源热泵埋管方式及埋管深度常见问题地源热泵地埋管在整个系统中起着集热散热的重要作用,地埋管要是安装不好就会直接对整个系统的效果造成影响。
现在随着人们生活的不断提高,人们对自己家庭的生活质量也有了新的要求。
现在人们普遍使用地源热泵,可是对于地源热泵埋管的方式却很少有人知道。
地源热泵埋管-地源热泵埋管的注意事项1、若建筑物周围可利用地表面积充足,应首先考虑采用比较经济的水平埋管方式;相反,若建筑物周围可利用地表面积有限,应采用竖直U型埋管方式。
2、尽管可以采用串联、并联方式连接埋管,但并联方式采用小管径,初投资及运行费用均较低,所以在实际工程中常用,且为了保持各并联环路之间阻力平衡,最好设计成同程式。
3、选择管径时,除考虑安装成本外,一般把各管段压力损失控制在4mH2O/100m (当量长度)以下,同时应使管内流动处于紊流过渡区。
4、地源热泵地埋管换热系统在设计时应该首先对当地的地质实际情况进行计算,并根据条件作出准确的判断,完成整个换热量的计算。
5、地源热泵地埋管换热器最好要设泄漏警报和自动补水系统,需要防冻的地方还要设置防冻保护装置,避免后期系统运行时出现各种问题。
6、在换热系统上最好是采用变流量的设计,管内传热介质流速最好不要低于最低流速限值。
7、关于地源热泵地埋管的安装最好是要靠近机房或是以机房为中心设置,避免过远导致热量在管路中的散失。
8、地源热泵管路在没有安装之前尽量避免阳光直射,最好是避光存放,以防止管道受热发生热形变问题。
9、若是地源热泵的使用地冬夏对热量的取放不均,那么可以根据具体的实际情况通过采用辅助冷源或热源的方式实现调节目的。
地源热泵地下埋管的几种形式目前地源热泵地下埋管换热器主要有两种形式,即水平埋管和垂直埋管。
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,由于多层埋管的下层管处于一个较稳定的温度场,换热效率好于单层,而且占地面积较少。
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,由于多层埋管的下层管处于一个较稳定的温度场,换热效率好于单层,而且占地面积较少,因此应用多层管的较多。
地源热泵埋管方案1. 简介地源热泵系统是一种利用地下热能进行取暖和制冷的环保能源利用技术。
在地源热泵系统中,埋管是一个关键的组成部分,它与地下热能的交换密切相关。
本文将介绍地源热泵系统中的埋管方案,包括埋管类型、埋管布置、埋深选择等内容。
2. 埋管类型地源热泵系统使用的埋管一般包括导热塑料管和U型管两种类型。
导热塑料管是将导热介质填充至塑料管道内,具有较高的导热性能,适合在小范围内进行敷设。
U型管是将导热管材弯曲成U形,适合用于大范围的敷设。
根据具体需求和场地条件,选择合适的埋管类型是确保地源热泵系统正常运行的关键。
3. 埋管布置埋管的布置方式会直接影响地下热能的交换效果。
一般来说,埋管的布置方式有水平布置和垂直布置两种。
3.1 水平布置水平布置是将埋管敷设于地表以下一定深度的平行水平管道中。
这种布置方式适用于土地面积较大的场地。
在水平布置中,埋管之间的间距应足够,以确保地下热能的充分交换,一般要求每米间距不小于5-10米。
3.2 垂直布置垂直布置是将埋管作成U型,或直接挖掘竖向孔穴或井孔,将埋管垂直敷设于孔穴或井孔中。
这种布置方式适用于土地面积较小的场地。
在垂直布置中,埋管的深度一般应达到15-30米,以确保地下热能的充分利用。
4. 埋深选择埋深是指埋管敷设的深度,它的选择要考虑到地下水位、土壤的热导率等因素。
一般来说,埋深越深,地下热能的交换效果越好,但也会增加工程的成本。
根据实际情况,一般可以选择埋深在1-3米之间。
在选择埋深时,还需要考虑到埋管对地下设施的影响,避免损坏地下管线等问题。
5. 埋管保护地源热泵系统中的埋管需要进行保护,以避免受到外力破坏或受损。
一般来说,可以采取以下几种措施进行埋管保护:•在埋管周围填土或覆盖保护层,以增加埋管的机械强度;•在埋管周围设置防护隔离层,以防止埋管受到腐蚀;•定期检查埋管状态,并及时修复或更换受损的埋管。
6. 总结地源热泵系统中的埋管方案是确保系统正常运行的重要环节。
浅谈地源热泵地埋管系统施工质量控制要点摘要:文章以某工程为例,结合现场地埋管系统的实际施工经验,对地埋管系统的施工方法、技术要点和技术措施进行了总结,着重阐述了地埋管系统施工的质量控制要点并对施工不当引起的质量问题作了进一步阐述,同时文中指出了相应的解决办法,以便使地源热泵系统真正实现高效、节能、环保的目标。
关键词:地源热泵;地埋管施工;质量控制1工程概况该工程总建筑面积55290m2,总空调面积54826m2;建筑层数为3层(其中地下3层,地下1层),建筑高度22.5m。
设计冷负荷为5879kW,设计热负荷为4278kW。
地埋管换热孔设计深度108m,地埋管换热孔设计孔间距4.5m,地下换热器采用单U型(SDR11)HDPE换热管,规格为φ32*3.0,钻孔直径为φ130mm。
2施工流程基本要求(1)成井过程应由水文地质专业人员进行监督管理;(2)选用2个现场的永久目标进行定位放线,为满足换热需要,钻孔间距宜为3~6m;(3)施工前应熟悉掌握埋管区域的工程勘察资料、设计文件和施工图纸,并完成施工组织设计,同时应充分了解埋管场地内已有地下管线;(4)场地应满足“三通一平”要求,以方便钻孔施;(5)场地内应设有完善的排浆设施。
3施工工程的质量控制3.1原材料的选择地埋管的质量对地埋管换热系统至关重要。
地埋管应采用化学稳定性好、耐腐蚀、导热系数大、流动阻力小的塑料管材及管件,宜采用聚乙烯管,不宜采用聚氯乙烯(PVC)管,管件与管材应为同厂出的相同材料。
本工程地埋管换热器采用单U型(SDR11)HDPE高密度聚乙烯换热管,采用PE100原料,换热管外径32mm、壁厚3mm、承压能力1.6MPa,管材及管件承压能力满足设计要求,为一次挤塑成型,地埋管系统的管路使用寿命50年以上。
单U型高密度聚乙烯换热管成组供应,换热管连单U管件按设计要求厂内定制好以后成套进场,管身上有长度标识;定货长度应满足安装要求,除单U型换热管底部外,中间无任何接头,为避免误接,安装时管身有供回水管道区分标识。
地源热泵桩间埋管布置原则及施工做法引言随着世界能源危机日益严重,绿色可再生能源越来越多的被人们所认知,地源热泵空调系统,地源热泵空调系统因其节能效果显著、绿色环保等优势,在工程中得到广泛应用。
地源热泵空调系统是利用浅层地能进行供热制冷的新型能源技术。
根据地热交换系统不同,地源热泵空调系统分为两种形式,一种采用地下水的方式;另一种是埋管式。
抽取地下水地源热泵,由于技术限制,全部回灌不易做到会影响地基下沉,对地下水和地质有不好的影响,保护不好会污染地下水。
目前大面积推广使用的是埋管式地源热泵技术,但由于地埋管热交换器是在地下进行的,其使用受到场地限制。
对于蓝钻项目建筑物以外场地面积不能满足设计需要的竖直地埋管换热器使用,因此采用在建筑的基础桩间埋设竖直地埋管换热器,其布置原则、施工做法及分析将作为本文论述的重点。
1. 工程概况1.1工程概述本工程位于天津市滨海新区,距天津中心城区45公里,距北京150公里。
本项目位于中新天津生态城南部片区核心位置,是整个城市的次中心,用地性质为商业金融业用地。
项目用地北起和韵路,南至生态谷,西到规划混合用地,东达和旭路。
总建筑面积 109863.8 m2,其中地上建筑面积78701 m2,地下建筑面积 31162.8 m2,占地面积7973.75 m2。
1.2 暖通系统概述本工程空调冷负荷:9560kW,空调热负荷:6230kW夏季冷源由地源热泵系统、电制冷水冷离心式冷水机组联合提供。
冬季热源由地源热泵系统、电锅炉联合蓄热系统共同提供。
由于本项目用地范围有限,地基基础复杂,地埋管数量受到限制。
最终确定采用桩间钻孔方式。
实际布置钻凿换热孔数量约为418眼,换热孔深度为120米,夏季负荷不足部分由电制冷冷水机组提供空调冷水,并设有水蓄冷设施;冬季负荷不足部分由水蓄热设施提供,蓄热负荷首先由地源热泵提供,超出地源热泵供热能力时,采用地源热泵机组和电热水锅炉联合蓄热。
本工程地下二层设置了冷冻热力站。
地源热泵双U型竖直地埋PE管施工法一、工法特点1. PE管具有化学稳定性好、耐腐蚀、导热系数大、流动阻力小等特点,施工方便,是地埋换热管的理想材料,竖直管段通长无接头。
2. 竖直地埋PE管施工与钻井施工等配合密切,有别于一般PE 管安装。
3. 双U型竖直管施工比单U型难度大,其单位井深换热量高,可以减少钻井数量,有效减少占地面积。
4. 系统对管路强度、严密性要求比较高,通过多次试压、保压来检验系统严密性。
5. 双U型钻井直径大,井深可达70m,为便于顺利钻井、防止井壁坍塌,采取高浓度泥浆护壁。
二、适用范围适用于地源热泵系统的双U型竖直地埋PE管。
三、工艺原理1. 竖直地埋PE管管径一般在50mm以下,埋管越深,换热性能越好,最深的U 型管埋深已达180m。
双U型PE垂直管埋设,管材一般为PE80 D32×3.0、SDR11级地源热泵专用管,钻孔孔径φ300,采用高浓度泥浆护壁钻孔方法。
2. 竖直管定做,中间不设接头。
3. 保证管子的间距,防止竖直管路热短路,保证承压、防渗漏的质量要求。
四、钻井1. 熟识系统施工平面图,丈量钻井场地,并对该系统图纸进一步审核,确定井位、组别、区域、数量、孔径、深度。
一旦确认严格按图施工。
2. 实地处理地表、绿化、障碍物等,使该地块与施工平面图相符,并能实施钻井作业。
3. 钻井布孔放样,孔位误差、偏移应保证在0.1m 以内。
4. 钻井机采用电动φ300 型,开孔用>φ350 套管护壁,钻杆应与水平面保持垂直,最大角度偏差允许在1o 以内。
钻井架必须定位正确,稳固牢靠。
5. 钻井施工时安排好交叉施工措施,落实泥浆排放和沉淀措施,一般采用挖泥浆池、泥浆沟沉淀,以免泥浆泛滥影响工程施工。
6. 钻井时发生钻入困难现象比较常见,可以采取加大泥浆浓度的办法。
7. 单孔钻井完毕必须检查钻孔深度(以钻杆长度测算),深度必须保证设计值±0.2m。
并检查井内是否有缩井现象,如果有必须采取措施进行护壁,以免下垂直管发生障碍。
GSHP系统是以大地为冷源(或热源),通过中间介质(通常是水或防冻液)作为热载体,并使中间介质在封闭环路(通常是塑料管组成)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。
GSHP空调系统主要包括三个回路:用户回路、制冷回路和地下换热器回路。
根据需要也可以增加第四个回路-生活热水回路。
地源热泵是一种新型的高效、节能、环保的空调系统, 是我国调整能源利用结构, 发展利用可再生能源策略的重点推广项目之一。
有蓄能作用!!!水平埋管就是将塑料管水平敷设在离地面1~2m的地沟内. 水平埋管的地热换热器受地表气候变化的影响, 效率较低, 而且占地的面积比较大, 在国内建筑物比较密集的情况下, 它的使用受到一定的限制. 水平埋管的地热换热器有以下几种形式: (1) 水平单管; (2) 水平双管; (3) 水平四管; (4) 水平六管(5)新开发的水平螺旋状和扁平曲线状。
实践证明, 水平换热器的寿命较长。
竖直埋管就是在地层中垂直钻孔, 孔的深度一般在30~150 米. 在竖直埋管方式中,由于地下深层土壤温度比较恒定, 占地面积小, 因此在地源热泵工程中得到了广泛的应用. 竖直埋管的地热换热器的形式有以下几种: (1) 单U型管; (2) 双U型管(或W型管); (3) 小直径螺旋盘管; (4) 大直径的螺旋盘管; (5) 立式柱状; (6) 蜘蛛状. 在竖直埋管换热器中, 目前应用最为广泛的是单U型管。
确定地热换热器的长度有两种方法: 一是估算法; 二是计算机模拟法. 所谓估算法就是首先根据建筑物的峰值冷负荷或热负荷确定出地热换热器的放热量或吸热量, 然后确定地热换热器的布置方式, 再根据手册中给定的单位管长或单位埋管深度的放热量即可求出所需地热换热器的长度. 这种方法简单, 比较适合工程设计, 但是系统的负荷大部分时间是处于部分负荷状态, 因此按照峰值负荷确定的地热换热器的长度往往过于保守, 这也增加了地热换热器的投资. 另外由于国内对地源热泵方面所做的研究工作多数仍处于实验研究阶段, 有关地热换热器在不同土壤温度和不同类型土壤的传热特性的数据比较缺乏, 因此目前还无法利用该方法准确确定换热器的长度.计算机模拟法是根据建立的地热换热器的传热模型编制出相应的计算软件, 通过输入土壤的热物性参数和建筑物的负荷来确定地热换热器的长度.钻孔间距的大小是由钻孔的传热半径决定的, 而钻孔单位长度的换热量、连续运行时间及土壤的热物性决定了钻孔的传热半径的大小. 理想情况是钻孔间距应大于连续运行时间内钻孔的传热半径. 钻孔的传热半径可通过模拟软件计算.竖直埋管地热换热器的传热模型对于地热换热器,其整个传热过程是一个复杂的非稳态的传热过程,诸如土壤的热物性、含水量、土壤温度、埋管材料、管子直径、管内流体的物性、流速等都对地热换热器的传热产生影响。