地源热泵系统应用存在的问题及对策

地源热泵空调工程常见问题及对策摘要：地源热泵空调系统是利用地下土壤巨大的蓄热、蓄冷能力，通过有效提取和能量转化，给建筑物提供热量或制冷的系统。

本文阐述了地源热泵空调系统施工过程中一些常见问题，逐一进行分析并提出解决方法。

关键词：地源热泵;空凋系统;施工质量1 室外换热管路系统1.1 埋管方式部分地源热泵空调工程的室外换热管路采用水平埋设，这样虽然初期投资较小、施工难度低，但是占用空置地表面积大，影响埋管部位的场地运用。

尤其是T程改建时受场地内其他建筑物的影响不易施工，而且由于水平埋管埋设深度较浅，受大气温度影响较大，要保证正常运行，必须加大运行投入。

总之，换热管路采用水平埋设的方式时，整体换热性能相对不良。

解决办法：采用垂直埋管方式，在合理的水平距离范围内钻孔，达到一定深度，再布置换热管路，这样既可有效节约土地使用面积，又能尽可能地利用深层土壤的恒定温度，达到更好的热能交换效果。

1.2 回路形式有些地源热泵空调工程室外换热管路的回路形式采用串联系统。

串联系统虽然具有管径和流程比较单一、回路系统内的空气和杂质废物容易排除及管道的线性长度有较高的换热性能等优点.但是需要具备比较大的流体体积和添加比较多的抗冻剂，存在管道安装、运行费较高，以及单位长度内压力降较大等缺点。

另外，如果在施工或运行过程中某一处管路出现问题，将使整个系统受到影响，降低换热管路的热能置换效果甚至使系统停止。

解决办法：换热管路回路形式采用并联系统。

不仅有管径小、管道安装和运用费用较低和抗冻剂用量少等优点，而且一旦某并联分支管路出现破裂泄漏或其他问题.关闭该事故回路，仍然能保证整个换热管路回路系统的正常运行。

1.3 管材及下管方法有些地源热泵空调工程的室外换热管路采用的管道材质达不到热量传递好、耐腐蚀性强的要求，直接影响换热质量和运行效果。

只用一组U形管往孔洞中下管，未考虑充分利用每个孔洞的蓄热和蓄冷，且下管施工过程简单盲目，易造成管路损坏或管路间距过小，热能转换效率低下等问题。

地源热泵整治报告一、背景介绍地源热泵是一种利用地下土壤、地表水或地下水作为热源的供暖和制冷系统。

它以低温热能为输入，通过压缩、蒸发、冷凝等技术，将地下热能转化为高品质的热能供应给建筑物。

随着能源问题的日益突出和环境保护的重要性逐渐凸显，地源热泵作为一种高效、清洁、可再生的能源利用方式，受到了广泛关注和应用。

然而，随着地源热泵的普及和应用，一些问题也逐渐浮现。

其中主要包括系统设计不合理、维护不到位、能效低下等。

为了解决这些问题，我们进行了本次地源热泵的整治工作，并制定了以下整治报告。

二、整治目标本次地源热泵整治的目标主要包括：1.提高地源热泵系统的能效，减少能源消耗。

2.优化系统设计，提升供暖和制冷效果。

3.健全维护管理机制，延长系统寿命。

4.减少对环境的影响，提高系统的可持续性。

三、整治步骤1. 系统能效提升通过对地源热泵系统能效进行评估，确定系统存在的能耗问题。

针对问题，我们制定了以下改进措施：•优化系统运行策略，合理分配供暖和制冷的能耗。

•提高系统的节能控制技术，减少能源损耗。

•定期清洗和维护地源热泵设备，保持其良好的运行状态。

•引入智能控制系统，实现对能耗的实时监测和调控。

2. 系统设计优化通过对现有地源热泵系统的设计方案进行评估，发现存在一些问题，如管道布局不合理、换热效率低等。

为此，我们提出以下改进建议：•重新评估和设计地下热交换系统的管道布局，优化换热效果。

•在地下热交换装置中增加换热面积，提高换热效率。

•调整地源热泵系统的供热和制冷负荷，确保系统运行在最佳状态。

•安装适当的控制阀和流量计，实现对热水和冷水的准确控制。

3. 维护管理机制健全地源热泵系统的长期稳定运行需要定期的维护和管理。

为此，我们建议：•制定详细的维护计划，包括设备检查、清洗和保养等工作。

•建立完善的维护记录和报告系统，实时监控系统状况。

•培训维护人员，提高其维护技能和意识。

•加强设备保护措施，避免因外界环境因素对地源热泵系统的影响。

地源热泵应用现状调研及优化建议摘要：热泵是在电能驱动下，通过热力学逆循环连续地将热量从低位热源转移到高温物体或者介质，并用于制取热量的装置。

可以利用一份电能提取3~4份可再生能源中的低位热能，共同向用户供热，因此，热泵供热是一种节能、环保、高效的供热方式，在建筑供暖和生活热水供应上获得了广泛应用。

正是由于其这一特性，热泵技术的发展始终同能源与环境问题息息相关，紧密联系在一起。

进入21世纪，气候变化及能源问题更加严峻，热泵技术作为可再生能源利用的有效途径，成为国际能源署认定的节能减碳关键技术之一，在我国获得了广泛的应用。

关键词：地源热泵；应用现状；优化建议引言能源革命、低碳能源、清洁供暖目前已经成为我国能源战略的重要组成部分。

面对严峻的能源危机，国家大力支持低碳清洁能源的开发和利用，建筑行业领域也迎来能源革命。

在建筑领域，地源热泵系统作为一种使用清洁能源的采暖（制冷）系统，可以利用少量的高位能（一般为电能），将浅层的地热能转化为高位热能。

地源热泵主要是将土壤所储藏的庞大太阳能作为热源，通过热泵系统进行能量的相互转换，是一种实用的节能技术。

从长期来看，地源热泵系统具有良好的发展前景，国家大力支持，随着科学技术的进步，未来，其势必获得更广泛的利用。

1热泵发展现状根据热泵利用的低位热源不同分为：空气源热泵、地源热泵、太阳能热泵，其中地源热泵包括地埋管地源热泵、地下水地源热泵和江、河、湖、海、污水及再生水等地表水源热泵。

按照低位热源的可得性、稳定性及技术经济性，空气源热泵和地源热泵是我国热泵应用主要类型。

空气源热泵早期以冷暖空调形式应用推广，以供冷为主、供热为辅，主要应用于分散式短期供暖的长江流域及以南地区。

近年来随着我国清洁取暖国家战略的实施，空气源热泵供暖成为分散电代煤的主要技术形式，应用范围不断北扩。

长江流域供暖需求的日益增加，空气源热泵在这一区域的应用也进一步推广。

建筑节能工作的不断深入推进，迈入近零能耗时代，建筑负荷需求大幅度降低，供能灵活性要求提升，空气源热泵集成新风、净化、除湿的多功能产品不断涌现。

地源热泵实际使用中的热平衡问题地源热泵是21世纪的一项最具有发展前途的具有节能和环保意义的制冷空调技术。

地源热泵优点：1.利用大地的蓄能作用，环保效益显著。

2.高效节能，运行费用低。

3.运行安全稳定，可靠性高。

地源热泵缺点：地源热泵冬夏两季向大地取热量和排热量不平衡。

热平衡问题分析：地源热泵通过热泵将大地中低位热能提高，对建筑供暖，同时使大地中的温度降低，即蓄存冷量以备夏季使用；夏季通过热泵将建筑内的热量转移到地下，对建筑进行降温，同时在大地中蓄存热量，以备冬季使用。

这一特点决定了该项技术适用于夏热、冬冷且冷热负荷相当的地区。

若该系统在冷热负荷不平衡的情况下长期运行，将会使土壤温度逐渐上升或下降，导致地埋管换热器换热环境恶化，换热效率下降，从而影响热泵机组的效率和运行的经济性。

以夏季和冬季不平衡率为3％和10％两种条件，得出的结果如下：以五年为一个周期来看，土壤温度逐年升高，温升分别升高了0.81℃和2.77℃。

地源热泵系统在热量不平衡率仅为10％的情况下运行五年，土壤温度就明显的升高了2.77℃，可以推想，若在热平衡率更大时，若不采取必要措施，地源热泵系统运行一段时间之后很可能就无法正常运行。

解决方案：根据实测和理论计算，建议以不平衡率20％为界线，即在20％以下时由于土壤本身具有一定的热扩散能力和蓄热能力，热量不平衡对热泵的运行影响不大，不需要采取措施。

当热平衡率相差较大（20％以上），需要采取辅助措施：辅助供热和辅助冷却方式。

称为复和式地源热泵系统。

以热负荷为主和以冷负荷为主的两种情况分析：1.系统的释热量小于吸取热量。

若地源热泵系统在这种情况下长时间运行，将会使土壤温度逐渐下降，使地埋管换热环境恶化，降低换热效率，使出水温度降低，并造成热泵机组的蒸发温度降低，从而影响热泵机组的效率和运行的经济性。

2.系统的释热量大于吸取热量。

原理与上述相反，后果一样。

为解决这个问题并提高系统的经济性，在地源热泵系统设计时综合考虑。

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。

地源热泵技术、应用问题（应用前景、制约条件、技术动态）地下换热器设计地下换热器设计是地源热泵系统有别于其他系统之所在。

地下换热器的设计是否合理直接影响到热泵的性能和运行的经济性。

（1）确定地下换热器埋管形式：地下换热器的埋管主要有两种形式,即竖直埋管和水平埋管。

选择哪种方式主要取决于场地大小、当地岩土类型及挖掘成本。

在各种竖直埋管换热器中,目前应用最为广泛的是单U 形管。

（2）确定管路的连接方式：地下换热器管路连接有串联方式与并联方式两种。

采用何种方式,主要取决于安装成本与运行费。

对竖直埋管系统,并联方式的初投资及运行费均较经济。

且为保持各环路之间的水力平衡,常采用同程式系统。

（3）选择地下换热器管材及竖埋管直径：目前国外广泛采用高密度聚乙烯作为地下换热器的管材,推荐按SDR11 管材选取壁厚,管径(内径) 通常为20～40 mm ,而国内大多采用国产高密度聚乙烯管材。

流速大小按以下原则选取:对于内径小于50 mm 的管子,管内流速应在0. 6m/ s ～1. 2 m/ s 范围内;对于内径大于50 mm 的管子,管内流速应小于1. 8 m/ s 。

（4）地下换热器的尺寸确定及布置：①确定地下换热器换热量夏季与冬季地下换热器的换热量可分别根据以下计算式确定：0Q Q 1夏＝（1＋1/COP ） （1） k Q Q 2冬＝（1＋1/COP ） （2） 式中Q 0 为热泵机组制冷量,kW; Q k 为热泵机组制热量,kW; COP 1 , COP 2 分别为热泵机组制冷、制热时的性能系数。

地源热泵系统COP 在3.5～4.4之间。

②确定地下换热器长度地下换热器的长度与地质、地温参数及进入热泵机组的水温有关。

在缺乏具体数据时,可依据国内外实际工程经验,按每m 管长换热量35～55 W 来确定地下换热器所需长度。

③确定地下换热器钻孔数及孔深等参数竖埋管管径确定后,可根据（3）式来确定钻孔数:24000i W n vd π= （3） 式中n 为钻孔数; W 为机组水流量,L/s; v 为竖埋管管内流速,m/s , d i 为竖埋管管内径,mm 。

地源热泵系统应用存在问题及对策为什么地源热泵在中国会有如此大的发展，分析其中的原因，有以下几点：首先是由供热供冷的巨大需求决定的。

中国960万平方公里的国土面积从北到南共有五个气候区，有五分之三的地区都需要冬季供暖，目前供暖在发达的长江流域是一个刚性需求，我们只能积极应对，且尽可能其发展速度控制在一个合理的范围内。

其次，我国气候带的多样性决定了地源热泵发展的多种形式，须根据不同气候带因地制宜采用不同形式的地源热泵。

针对我国地源热泵发展情况，我总结了十六个字：技术先导，行业推进，政府引导，市场选择。

1. 技术先导。

在中国大力推广热泵技术并不是盲目的。

首先我们在技术上做了大量基础工作，逐渐建立技术体系、标准体系和人才队伍，有了这些基础的建立，才保证了可再生能源从项目示范顺利过渡到城市示范。

2. 行业推进。

像全国地源热泵委员会主办的走进城市地源热泵技术高层论坛就属于一个行业推进会，建设行业、工程与地质行业等都在积极推动。

3. 政府引导。

自2006年起，国家不断出台鼓励措施，政策上的支持至今已持续了五年。

一个国家在五年内持续推广一项技术，这样的举措在世界范围内也是具有影响力的，像中国这样大力推动地源热泵技术应用的国家并不多。

前不久，亚太地区热泵交流会在日本召开，作为同行间的交流，我在国际会议上介绍了中国地源热泵发展的国家引导政策，其他国家的同行们都很羡慕。

4. 市场选择。

在地源热泵技术的应用中，尽管政府的推广有很强的力度，有技术的先导，有行业的推进，但最终还是需要市场选择，没有市场而仅仅靠政府、专家、行业组织的力量是不够的，所以中国地源热泵的推广应用最终要由市场决定。

下面，我将就地源热泵推广中遇到阻力的原因进行分析。

据IEA/HPP 报告指出，像美国、瑞典、德国以及日本在推广中存在的最大障碍是成本高。

而投资成本就中国地源热泵发展而言却非最主要的矛盾。

我们用初投资进行分析，以利用地壤源热泵为例：地源热泵项目近5年来的初投资成本并无太大变化，单位面积的投资成本基本还维持在300到400元。

地源热泵应用在存在的问题地源热泵在国外发达国家应用已经成熟，但在中国还处于引进试用阶段。

中国地源热泵应用存在着一些问题，对这些问题应采用的解决方式。

标签：地源热泵应用；优势；国家政策；系统设计；施工规范地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。

地表浅层地热资源指地下水、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，它们吸收的太阳能、地热能远远超过人类每年利用能量。

它不受地域、资源等限制，是储存于地表浅层量大面广、近乎可无限利用的清洁可再生能源。

地源热泵不是能量的制造者，而是能量的搬运工。

地源热泵只是在大地和室内之间“转移”能量，利用极小的电力来维持室内所需要的温度。

在冬天，使用电力将土壤或水源中热量送入室内。

在夏天，过程相反，室内的热量被热泵转移到土壤或水中，使室内得到凉爽的空气。

如此周而复始，将建筑空间和大自然联成一体。

以最小的低价获取了最舒适的生活环境。

它利用地层特定深度保持恒温的特性，制热能效比达到4.0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。

地源热泵系统是目前效率最高、对环境最有利的热水、取暖和制冷系统。

如果考虑到包括环境效益、能源保障和长期利用在内，地源热泵系统是最好、技术含量最高的替代产品。

地源热泵供暖空调的优势使其成为近年来世界可再生能源利用及建筑节能领域中增长最快的产业之一。

从地源热泵应用情况来看，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。

美国每年新建独立家庭住宅（别墅）中，超过40%使用了地源热泵系统。

到2005年为止，美国的地源热泵安装数量已经达到100万台。

跟传统中央空调相比，地源热泵系统具有显著的优势。

优势一：一机三用，地源热泵系统可以满足中央空调、地板采暖、生活热水三个功能需求。

地表水源热泵应用中存在的问题及解决措施
问题：
1.水泵的能效不高，对能源的利用效率低，造成能源的浪费。

2.水源热泵系统中常常会有通气现象，导致系统失效。

3.水源热泵的水源水质不稳定，水温过低或过高，影响热泵性能。

4.水源热泵设备的维护成本较高，使用寿命较短。

5.水源热泵在寒冷的冬季环境下容易受到冻结影响，影响使用效果。

解决措施：
1.采用高效节能的水泵，改善设备的能源利用效率，选择能源清洁的
供热方式，如太阳能，地热。

2.对水源热泵的系统进行科学的设计和调试，加强对通气等问题的处理，避免系统失效。

3.采用水储罐等措施，提供稳定的水源水质，加强对水源水温的监控，保证热泵的稳定运行。

4.增加水源热泵设备的维护保养力度，及时进行维护，延长设备的使
用寿命。

5.采用防冻措施，如在水源管路上安装加热器或保温材料，提高管路
的绝热性能，防止冰冻影响使用效果。

张掖市地下水源热泵系统建设存在的问题及对策建议摘要:地下水源热泵系统是利用地下水低温热能资源,采用热泵技术进行供热制冷的一种新型能源利用方式,具有清洁、高效、可再生、节能、节资的特点。

分析了张掖市水源热泵技术应用现状及存在的主要问题,提出了水源热泵系统建设的对策和建议。

关键词:地下水源热泵系统;对策;建议;张掖市水源热泵技术20世纪80年代开始在我国东北、华北地区推广应用。

2004年,张掖华辰国际大酒店在张掖市第一家首先使用水源热泵系统进行夏季制冷、冬季供热。

2006年以来,水源热泵空调系统迅速在张掖市甘州区机关单位、宾馆、居民小区、新农村住宅小区推广使用。

1水源热泵系统原理及特点水源热泵技术是利用地球表面浅层水源中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源,采用热泵原理,通过消耗少量的高位电能,将低位热源“水”中的热量转移到需要加热或升温的地方,实现低位热能向高位热能转移的一种技术。

同时还可以将室内或降温过程的余热转移到低位热源“水”中,达到降温或制冷的目的。

夏季,系统水通过蒸发器被制冷,能量被转移到冷凝器,通过热交换将被利用的热源带到地下、江河、湖泊之中;冬季,通过蒸发器吸收所有水源中的热量,将热量转移到冷凝器,以加热系统循环水,达到制热的目的。

因此,水源热泵空调系统就是同一台机组,利用不同情况下的2个过程即制冷与热泵循环来满足冷热的需求。

地下水源热泵系统制热、制冷原理见下图。

由于水源热泵技术利用地下水作为空调供热制冷的源,具有可再生利用、高效节能、运行稳定可靠、运行费用低、环境效益显著等特点。

2建设现状及运行中存在的主要问题2.1地下水源热泵系统推广应用现状张掖市甘州区已建成水源热泵空调系统并投入运行的有12家单位,供热面积21多万平方米。

目前正在建设的还有12家单位,供热面积达20多万m2。

特别是2009年以来,随着新农村建设的推进,甘州区各乡镇整村规划新建农村住宅小区,大部分采用水源热泵空调技术,用于冬季采暖,目前在建或已建成投入试运行的有20多个村,供热面积35万m2。