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地源熱泵系統(tǒng)的分類

1.萊蕪地源熱泵空調(diào)鉆井施工埋管式地源熱泵系統(tǒng)也稱地下耦合熱泵系統(tǒng)或土壤熱交換器地源熱泵，包括一個土壤耦合地熱交換器。它或是水平安裝在地溝中，或是以U形管狀垂直安裝在豎井之中。通過中間介質(zhì)（通常為水或者是加入防凍劑的水）作為熱載體，使中間介質(zhì)在土壤耦合地熱交換器的封閉環(huán)路中循環(huán)流動，從而實現(xiàn)與大地土壤進行熱交換的目的。

1）水平埋管地源熱泵系統(tǒng)。

比較簡單的方式是當室內(nèi)負荷比較小，土壤換熱器長度比較短，可以把與單回路管子隨開挖土方施工直接埋入地下當室內(nèi)負荷比較大，土壤換熱器長度比較長，就需要考慮換熱器的布置問題，常有的布置方式有以下兩種。地熱智能橋，類似樁基換熱器，由橋板中埋管的地源熱泵自動融雪的橋被稱為地熱智能橋。雪落到橋面后，這些盤管利用地熱將雪融化。地源熱泵的靠輸入的當?shù)貧庀髤?shù)來控制。

萊蕪地源熱泵空調(diào)鉆井施工

地源熱泵系統(tǒng)在制冷狀態(tài)下，地源熱泵機組內(nèi)的壓縮機對冷媒做功，使其進行汽-液轉化的循環(huán)。通過冷媒/空氣熱交換器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)將室內(nèi)空氣循環(huán)所攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時再通過冷媒/水熱交換器內(nèi)冷媒的冷凝，由循環(huán)水路將冷媒中所攜帶的熱量吸收，zui終通過室外地能換熱系統(tǒng)轉移至地下水或土壤里。在室內(nèi)熱量通過室內(nèi)采暖空調(diào)末端系統(tǒng)、水源熱泵機組系統(tǒng)和室外地能換熱系統(tǒng)不斷轉移至地下的過程中，通過冷媒-空氣熱交換器（風機盤管）向房間供冷。    制熱及供熱圖  地源熱泵系統(tǒng)在制熱狀態(tài)下，地源熱泵機組內(nèi)的壓縮機對冷媒做功，并通過四通閥將冷媒流動方向換向。

確定管徑

在實際工程中確定管徑必須滿足兩個要求：

（1）管道要大到足夠保持zui小輸送功率；

（2）管道要小到足夠使管道內(nèi)保持紊流以保證流體與管道內(nèi)壁之間的傳熱。顯然，上述兩個要求相互矛盾，需要綜合考慮。一般并聯(lián)環(huán)路用小管徑，集管用大管徑，地下熱交換器埋管常用管徑有20mm、25mm、32mm、40mm、50mm，管內(nèi)流速控制在1.22m/s以下,對更大管徑的管道，管內(nèi)流速控制在2.44m/s以下或一般把各管段壓力損失控制在4mH２O/100m當量長度以下。

確定豎井埋管管長

地下熱交換器長度的確定除了已確定的系統(tǒng)布置和管材外，還需要有當?shù)氐耐寥兰夹g資料，如地下溫度、傳熱系數(shù)等。

在實際工程中，可以利用管材“換熱能力”來計算管長。換熱能力即單位垂直埋管深度或單位管長的換熱量，一般垂直埋管為70～110W/m(井深)，或35～55W/m(管長)，水平埋管為20～40W/m（管長）左右。

設計時可取換熱能力的下限值，即35W/m（管長）。

確定豎井數(shù)目及間距

在國外，豎井深度多數(shù)采用50～100m。

關于豎井間距有資料指出：U型管豎井的水平間距一般為4.5m，也有實例中提到DN25的U型管，其豎井水平間距為6m，而DN20的U型管，其豎井水平間距為3m。若采用串聯(lián)連接方式，可采用三角形布置來節(jié)約占地面積。

計算管道壓力損失

同程系統(tǒng)中，選擇壓力損失zui大的熱泵機組所在環(huán)路作為zui不利環(huán)路進行阻力計算。可采用當量長度法，將局部阻力件轉換成當量長度，和管道實際長度相加得到各不同管徑管段的總當量度，再乘以不同流量、不同管徑管段每100m管道的壓降，將所有管段壓降相加，得出總阻力。管材選擇及流體介質(zhì)

一、管材

一般來講，一旦將地下埋管系統(tǒng)換熱器埋入地下后，基本不可能進行wei修或更換，因此地下的管材應首先要保證其具有良好的化學穩(wěn)定性、耐腐性。

1、聚乙烯（PE）和聚丁烯（PB）在國外地源熱泵系統(tǒng)中得到了廣泛應用。

2、PVC（聚氯乙烯）管的導熱性差和可塑性不好，不易彎曲，接頭處耐壓能力差，容易導致泄漏，因此在地源熱泵系統(tǒng)中不*用PVC 管。

3、為了強化地下埋管的換熱，國外有的提出采用薄壁（0.5mm）的不銹鋼鋼管，但目前實際應用不多。

4、管件公稱壓力不得小于1.0Mpa，工作溫度應在-20℃～50℃范圍內(nèi)。

5、地埋管壁厚宜按外徑與壁厚之比為11倍選擇。

6、地埋管應能按設計要求長度成捆供應，中間不得有機械接口及金屬接頭。

二、連接

1、熱熔聯(lián)接（承接聯(lián)接和對接聯(lián)接，對于小管徑常采用）

2、電熔聯(lián)結

三、流體介質(zhì)及回填料

流體介質(zhì)

南方地區(qū)：由于地溫高，冬季地下埋管進水溫度在0℃以上，因此多采用水作為工作流體；

北方地區(qū)：冬季地溫低，地下埋管進水溫度一般均低于0℃，因此一般均需使用防凍液。

（①鹽類溶液——氯化鈣和氯化鈉水溶液；②乙二醇水溶液；③酒精水溶液等）。

埋管水溫：

1、熱泵機組夏季向末端系統(tǒng)供冷水，設計供回水溫度為7—12℃，與普通冷水機組相同。地埋管中循環(huán)水進入U管的zui高溫度應 <37℃，與冷卻塔進水溫度相同。

2、熱泵機組冬季向末端系統(tǒng)供水溫度與常規(guī)空調(diào)不同，在滿足供熱條件下，應盡量減低供熱水溫度，這樣可改善熱泵機組運行工況、減小壓縮比、提高cop值，并降低能耗。 地埋管中循環(huán)水冬季進水溫度，以水不凍結并留an全余地為好，可取3—4℃。當然為了使地埋管換熱器獲得更多熱量，可加大循環(huán)水與大地間溫差傳熱，然而大地的溫度是不變的，因此只有將循環(huán)水溫降至0℃以下，為此循環(huán)水必須使用防凍液，如乙二醇溶液或食鹽水。但這樣會提高工程造價、增加對設備的腐蝕。在嚴寒地區(qū)不得不這樣做，而在華北地區(qū)的工程中用水就可滿足要求，不一定要加防凍液。

地溫是恒定值，可通過測井實測。有關資料介紹某地地下約100米的地溫是當?shù)啬昶骄鶜鉁丶?℃左右。天津市年平均氣溫是12.2℃，實測天津市地下約100米的地溫約為16℃，基本符合以上規(guī)律。

回填材料

可以選用澆鑄混凝土、回填沙石散料或回填土壤等。材料選擇要兼顧工程造價、傳熱性能、施工方便等因素。從實際測試比較澆鑄混凝土換熱性能，但造價高、施工難度大，但可結合建筑物樁基一起施工。回填沙石或碎石換熱效果比較好，而且施工容易、造價低，可廣泛采用。

地埋管換熱系統(tǒng)施工

1、地埋管換熱系統(tǒng)施工前應具備工程勘察資料、設計文件和施工圖紙，并完成施工組織設計。

2、地埋管換熱系統(tǒng)施工前應了解埋管場地內(nèi)已有地下管線、其他地下構筑物的功能及其準確位置，并應進行地面清理，鏟除地面雜草、雜物，平整地面。

3、地埋管換熱系統(tǒng)施工過程中，應嚴格檢查并做好管材保護工作。

4、管道連接應符合下列規(guī)定：

4.1埋地管道應采用熱熔或電熔連接。聚乙烯管道連接應符合國家現(xiàn)行標準《埋地聚乙烯給水管道工程技術規(guī)程》CJJ101的有關規(guī)定；

4.2豎直地埋管換熱器的U形彎管接頭，宜選用定型的U形彎頭成品件，不宜采用直管道煨制彎頭；

4.3豎直地埋管換熱器U形管的組對長度應能滿足插入鉆孔后與環(huán)路集管連接的要求，組對好的U形管的兩開口端部，應及時密封。

5、水平地埋管換熱器鋪設前，溝槽底部應先鋪設相當于管徑厚度的細砂。水平地埋管換熱器安裝時，應防止石塊等重物撞擊管身。管道不應有折斷、扭結等問題，轉彎處應光滑，且應采取固定措施。

6、水平地埋管換熱器回填料應細小、松散、均勻，且不應含石塊及土塊。回填壓實過程應均勻，回填料應與管道接觸緊密，且不得損傷管道。

7、豎直地埋管換熱器U形管安裝應在鉆孔鉆好且孔壁固化后立即進行。當鉆孔孔壁不牢固或者存在孔洞、洞穴等導致成孔困難時，應設護壁套管。下管過程中，U形管內(nèi)宜充滿水，并宜采取措施使U形管兩支管處于分開狀態(tài)。

8、豎直地埋管換熱器U形管安裝完畢后，應立即灌漿回填封孔。當埋管深度超過40m時，灌漿回填應在周圍臨近鉆孔均鉆鑿完畢后進行。

埋管方式

1、水平埋管

水平埋管主要有單溝單管、單溝雙管、單溝二層雙管、單溝二層四管、單溝二層六管等形式，由于多層埋管的下層管處于一個較穩(wěn)定的溫度場，換熱效率好于單層，而且占地面積較少，因此應用多層管的較多。（單層管深度1.2～2.0m，雙層管1.6～2.4m） 。

近年來國外又新開發(fā)了兩種水平埋管形式，一種是扁平曲線狀管，另一種是螺旋狀管。它們的優(yōu)點是使地溝長度縮短，而可埋設的管子長度增加。

2 、垂直埋管

根據(jù)埋管形式的不同，一般有單U 形管，雙U 形管，套管式管，小直徑螺旋盤管和大直徑螺旋盤管，立式柱狀管、蜘蛛狀管等形式；按埋設深度不同分為淺埋（≤30m）、中埋（31～80m）和深埋（>80m）。

1）U 形管型：是在鉆孔的管井內(nèi)an裝U 形管，一般管井直徑為100～150mm，井深10~200m，U 形管徑一般在φ50mm以下。

2）套管式換熱器：的外管直徑一般為100～200mm，內(nèi)管為φ15～φ25ｍｍ。其換熱效率較U 形管提高16.7%。缺點：⑴下管比較困難，初投資比U 形管高。⑵在套管端部與內(nèi)管進、出水連接處不好處理，易泄漏，因此適用于深度≤30m 的豎埋直管，對中埋采用此種形式宜慎重。地下埋管系統(tǒng)環(huán)路方式

1、串聯(lián)方式

優(yōu)點：

①一個回路具有單*通通路，管內(nèi)積存的空氣容易排出；

②串聯(lián)方式一般需采用較大直徑的管子，因此對于單位長度埋管換熱量來講，串聯(lián)方式換熱性能略高。

缺點：①串聯(lián)方式需采用較大管徑的管子，因而成本較高；

②由于系統(tǒng)管徑大，在冬季氣溫低地區(qū)，系統(tǒng)內(nèi)需充注的防凍液（如乙醇水溶液）多；

③an裝勞動成本增大；

④管路系統(tǒng)不能太長，否則系統(tǒng)阻力損失太大。