地源熱泵技術(shù)綜述地源熱泵技術(shù)綜述地源熱泵技術(shù)綜述一、生態(tài)環(huán)境形勢；二、河北省地源熱泵發(fā)展情況；三、地源熱泵的相關(guān)政策；四、地源熱泵技術(shù)；五、地源熱泵存在的問題；六、地源熱泵的發(fā)展方向；地源熱泵技術(shù)綜述地源熱泵技術(shù)綜述地源熱泵技術(shù)綜述一、生態(tài)環(huán)境1一、生態(tài)環(huán)境形勢；二、河北省地源熱泵發(fā)展情況；三、地源熱泵的相關(guān)政策；四、地源熱泵技術(shù)；五、地源熱泵存在的問題；六、地源熱泵的發(fā)展方向；一、生態(tài)環(huán)境形勢；2地球生命力指數(shù)：衡量地球生態(tài)狀況的一種指數(shù)概念，這一概念通過對2688個分布在不同生態(tài)系統(tǒng)和地區(qū)的哺乳動物、鳥類、爬行類、兩棲類及魚類物種中9014個種群的規(guī)模變化趨勢來衡量地球上生物多樣性的變化。相當于借助對物種豐富度變化的表述，衡量地球的生態(tài)狀況。1970年以來，地球生命力指數(shù)下降了28%，其中熱帶在不到40年中下降了61%，屬于地球生命力指數(shù)下跌的重災(zāi)區(qū)。在生物多樣性不斷喪失的同時，人類的生態(tài)足跡已經(jīng)超過了地球生態(tài)系統(tǒng)的供給能力。人類正在使用相當于1.5個地球的資源來維持生活。WWF中國副首席代表李琳說，按目前的模式預(yù)測，到2030年，人類將需要兩個地球來滿足生存需求，到2050年，人類需要2.9個地球。一、生態(tài)環(huán)境形勢地球生命力指數(shù)：一、生態(tài)環(huán)境形勢3生態(tài)足跡：任何已知人口(某個個人、一個城市或一個國家)的生態(tài)足跡是生產(chǎn)這些人口所消費的所有資源和吸納這些人口所產(chǎn)生的所有廢棄物所需要的生物生產(chǎn)土地的總面積和水資源量(單位是：全球公頃)。生態(tài)足跡：4地源熱泵技術(shù)綜述課件5盡管中國的人均生態(tài)足跡低于全球平均水平，且大大低于歐美國家，但已是其自身生物承載力的2.5倍，這意味著我們需要2.5個中國的自然資源量才能滿足需求；同時，由于人口基數(shù)大，中國的生態(tài)足跡總量從2004年開始已經(jīng)是全球最大。盡管中國的人均生態(tài)足跡低于全球平均水平，且大大低于歐美國家，6碳足跡：即人類生存所排放廢氣物的CO2足跡當量，這一點反映節(jié)能減排的緊迫性。地球超載日：以年未計算周期的生態(tài)越界日或地球負債日，過完這一日人類已經(jīng)消耗完當年地球可再生資源的總量。1993年為10月22日，2013年為8月20日，每十年提前一個月。地源熱泵技術(shù)綜述課件7地源熱泵應(yīng)在節(jié)能減排，治理霧霾和城鄉(xiāng)供熱空調(diào)中發(fā)揮更大的作用：2013年全國74個城市PM2.5年日均濃度分布地源熱泵應(yīng)在節(jié)能減排，治理霧霾和城鄉(xiāng)供熱空調(diào)中發(fā)揮更大的作用8二、河北省地源熱泵發(fā)展情況二、河北省地源熱泵發(fā)展情況9上圖為河北省發(fā)改委委托河北省科學院檢測的地源熱泵項目情況統(tǒng)計。2007-2015累計檢測建筑面積，1346萬平米，以2015年為例，住宅占比78.6%。地源熱泵工程的檢測面積不足全部地源熱泵工程的30%。上圖為河北省發(fā)改委委托河北省科學院檢測的地源熱泵項目情況統(tǒng)計10地源熱泵技術(shù)綜述課件11地源熱泵技術(shù)綜述課件12與地源熱泵技術(shù)相關(guān)的政策分兩個層面（節(jié)能減排鼓勵政策和城市供熱相關(guān)政策）：節(jié)能減排與京津冀一體化；地方可再生能源發(fā)展規(guī)劃；地方供熱發(fā)展規(guī)劃；項目補貼政策三、地源熱泵技術(shù)的相關(guān)政策與地源熱泵技術(shù)相關(guān)的政策分兩個層面（節(jié)能減排鼓勵政策和城市供13到2020年，應(yīng)對氣候變化工作的主要目標是：控制溫室氣體排放行動目標全面完成，非化石能源占一次能源消費的比重到15%左右。發(fā)展綠色建筑：采用先進的節(jié)能減碳技術(shù)和建筑材料，因地制宜推動太陽能、地熱能、淺層地溫能等可再生能源建筑一體化應(yīng)用。推動其他可再生能源利用：鼓勵因地制宜推進淺層地溫能冬季供暖、夏季制冷示范?！秶覒?yīng)對氣候變化規(guī)劃》2014-2020到2020年，應(yīng)對氣候變化工作的主要目標是：《國家應(yīng)對氣候1421條：控制煤炭消費總量：按照國家要求，完成節(jié)能降耗目標，加大非化石能源利用強度等措施替代燃煤。到2017年，煤炭占能源消費總量比重較2012年明顯降低，全省凈削減4000萬噸。23條：加快清潔能源替代利用。開發(fā)利用地熱能、風能、太陽能、生物質(zhì)能，安全高效發(fā)展核電。逐步提高城市清潔能源使用比重。28條：積極發(fā)展綠色建筑。新建建筑嚴格執(zhí)行強制性節(jié)能標準，推廣使用太陽能熱水系統(tǒng)、地源熱泵、空氣源熱泵、光伏建筑一體化、“熱—電—冷”三聯(lián)供等技術(shù)和裝備?！逗颖笔〈髿馕廴痉乐涡袆佑媱潓嵤┓桨浮?1條：控制煤炭消費總量：按照國家要求，完成節(jié)能降耗目標，加15

推廣綠色信貸，支持符合條件的項目通過資本市場融資。探索排污權(quán)抵押等融資模式。加快核電、風電、太陽能光伏發(fā)電等新材料、新裝備的研發(fā)和推廣，推進生物質(zhì)發(fā)電、生物質(zhì)能源、沼氣、地熱、淺層地溫能、海洋能等應(yīng)用，發(fā)展分布式能源，建設(shè)智能電網(wǎng)，完善運行管理體系。《中共中央國務(wù)院關(guān)于加快推進生態(tài)文明建設(shè)的意見》《中共中央國務(wù)院關(guān)于加快推進生態(tài)文明建設(shè)的意見》16河北是京津冀生態(tài)環(huán)境支撐區(qū)，要在京津冀交通一體化、生態(tài)環(huán)境保護、產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)移等重點領(lǐng)域率先取得突破。沒有交通一體化，沒有環(huán)保一體化，就沒有京津冀一體化。京津冀必須執(zhí)行統(tǒng)一的最嚴格的環(huán)境保護標準，到2015年底，京津冀及周邊地區(qū)地級及以上城市建成區(qū)，除必要保留的以外，全部淘汰每小時10蒸噸及以下燃煤鍋爐、茶浴爐；北京市建成區(qū)則要求取消所有燃煤鍋爐，改由清潔能源替代?！毒┙蚣絽f(xié)同發(fā)展規(guī)劃綱要》河北是京津冀生態(tài)環(huán)境支撐區(qū)，要在京津冀交通一體化、生態(tài)環(huán)境保17國務(wù)院辦公廳發(fā)布《2014-2015年各地區(qū)燃煤鍋爐淘汰任務(wù)》附件中規(guī)定河北淘汰任務(wù)為2.2萬噸。國務(wù)院辦公廳發(fā)布《2014-2015年各地區(qū)燃煤鍋爐淘汰任務(wù)18建設(shè)部《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》指出：國家鼓勵發(fā)展的八項建筑節(jié)能技術(shù)中第五項直接提到利用地熱技術(shù)。2005年全國人大通過了《可再生能源法》，建設(shè)部將地源熱泵供熱空調(diào)技術(shù)列入新的建筑業(yè)十項新技術(shù)。2010年11月24日發(fā)改委會同環(huán)保部等部門編制的《節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》在七個節(jié)能子行業(yè)中就有建筑地源熱泵技術(shù)。建設(shè)部《民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》指出：國家鼓勵發(fā)展的八項建筑節(jié)19國務(wù)院辦公廳2014年6月7日《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(2014-2020年)》國辦發(fā)〔2014〕31號大幅增加風電、太陽能、地熱能等可再生能源和核電消費比重，國務(wù)院辦公廳2014年6月7日《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(20120為進一步推廣地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用，財政部與住建部聯(lián)合發(fā)文，對于地源熱泵應(yīng)用工程提供資金補貼，目前河北省對地源熱泵技術(shù)已有明確的優(yōu)惠政策。河北省發(fā)改委財政廳文件【冀財建（2015）101號】《河北省電力需求側(cè)管理專項資金管理辦法》《石家莊市人民政府關(guān)于推進可再生能源建筑規(guī)?；瘧?yīng)用的實施意見》2010年5月27日為進一步推廣地源熱泵技術(shù)的應(yīng)用，財政部與住建部聯(lián)合發(fā)文，對于21河北省“十三五”可再生能源發(fā)展目標

發(fā)展規(guī)模消費量折標煤數(shù)量單位數(shù)量單位數(shù)量（萬噸）一、發(fā)電4072萬千瓦549億千瓦時16481.風電2080萬千瓦327億千瓦時9812.光伏1500萬千瓦180億千瓦時540集中式地面電站1100萬千瓦132億千瓦時396分布式光伏400萬千瓦48億千瓦時1443.光熱發(fā)電50萬千瓦13億千瓦時384.生物質(zhì)發(fā)電78萬千瓦30億千瓦時70農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電50萬千瓦20億千瓦時45垃圾發(fā)電25萬千瓦10億千瓦時23沼氣發(fā)電3萬千瓦1億千瓦時25.水電364萬千瓦7億千瓦時20其中抽水蓄能307萬千瓦

億千瓦時

二、供熱

5191.太陽能熱利用

182太陽能集熱1600萬平方米182萬噸1822.地熱能利用13000萬平方米337萬噸337三、供氣

571.農(nóng)村戶用沼氣326萬戶1億立方米72.大中型沼氣10000處2億立方米143.生物天然氣125處5億立方米36四、燃料

831.生物質(zhì)成型燃料50萬噸50萬噸252.燃料乙醇25萬噸25萬噸253.生物柴油25萬噸25萬噸33河北省“十三五”可再生能源發(fā)展目標發(fā)展規(guī)模消費量折標煤數(shù)量22四、地源熱泵技術(shù)熱泵分類地源熱泵系統(tǒng)的使用條件地下水源熱泵地埋管地源熱泵深層地熱水綜合利用高溫熱泵單供熱運行的地源熱泵夏季補熱技術(shù)復(fù)合熱泵技術(shù)四、地源熱泵技術(shù)熱泵分類23熱泵分類熱泵化學熱泵物理熱泵熱泵空氣源熱泵地源熱泵地下水源熱泵污水源熱泵地表水源熱泵土壤耦合熱泵熱泵分類熱泵化學熱泵物理熱泵熱泵空氣源熱泵地源熱泵地下水源熱24地源熱泵系統(tǒng)適用條件

1、地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)點由于一年四季的地下環(huán)境參數(shù)在10～20C范圍內(nèi)變化，故其全年的制冷量與制熱量輸出(能力)比較穩(wěn)定，沒有“逆反”效應(yīng)；正因為一年四季地下的環(huán)境參數(shù)均在較適宜的10～20C范圍內(nèi)變化，其夏季的制冷效率EER與冬季的制熱效率COP都相應(yīng)要比空氣源熱泵系統(tǒng)髙20％～40％；地源熱泵系統(tǒng)適用條件

1、地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)點25當?shù)卦礋岜霉こ痰亩緩牡叵吕塾嬋崃亢拖募鞠虻叵吕塾嫹艧崃炕鞠嗟葧r，地源熱泵系統(tǒng)可以不設(shè)任何冷卻塔與輔助加熱設(shè)備，從而減少了保養(yǎng)費用和改善了建筑的外立面美觀；充分利用了夏季制冷時的冷凝熱，儲存于地下，有效地減輕了城市的夏季熱島效應(yīng)，同時也便于提供全年的生活熱水。當?shù)卦礋岜霉こ痰亩緩牡叵吕塾嬋崃亢拖募鞠虻叵吕塾嫹艧崃炕?62、地源熱泵系統(tǒng)的缺點初投資髙，因為地下鉆井打眼埋管和打井都需要高額的工程建設(shè)費，尤其是在現(xiàn)場地質(zhì)水文條件惡劣的情況下更為突出。在有一些工程中，其地下鉆眼埋管或打井費用甚至和地上空調(diào)系統(tǒng)的建設(shè)費用相接近；地源熱泵系統(tǒng)的全年供冷供熱性能與經(jīng)濟性強烈依賴于建筑的冷、熱負荷計算，空調(diào)末端形式，設(shè)備選用，和地下埋管或水井設(shè)計計算與施工。精心設(shè)計與精心施工的工程和粗制濫造的工程，無論在性能上、在初投資上、還是運行費用上、及使用壽命上都會有成倍的差別；2、地源熱泵系統(tǒng)的缺點27目前，無論國內(nèi)或國際水平而言，人們對于地下巖土層與含水層中的傳熱，蓄熱，以及熱、質(zhì)交換與遷移的規(guī)律的研究相對還是比較少和不夠成熟，不一致、不統(tǒng)一的地方還是比較多，有時同一工程由不同的人進行設(shè)計，其差異性可能較大；就目前國內(nèi)熟悉地源熱泵系統(tǒng)的合格設(shè)計者而言，其數(shù)量有限。目前國內(nèi)有經(jīng)驗的、合格的承包商不多。目前，無論國內(nèi)或國際水平而言，人們對于地下巖土層與含水層中的283地源熱泵系統(tǒng)的適用條件鑒于地源熱泵系統(tǒng)是利用了地下30m至300m深、溫度既不低又不髙的恒溫帶作為熱泵系統(tǒng)的“源”與“匯”的地下環(huán)境，和全年空調(diào)熱泵自身既需夏季排熱和又需冬季取熱的特點，確保了熱泵的高效、穩(wěn)定、和可持續(xù)地運行。因此，地源熱泵系統(tǒng)的建設(shè)一般應(yīng)遵循以下適用條件：3地源熱泵系統(tǒng)的適用條件29全年室外空氣平均溫度(或地下恒溫帶溫度)處于10～20C的地域；具有經(jīng)濟打井的地質(zhì)條件和擁有合適淺層地下水資源的地域；全年向地下總排熱量和總?cè)崃肯嗟然蚪咏墓峁├涔こ?，否則就需采用一些工程的輔助與補救措施；夏季供冷溫度不低于5C，冬季供熱溫度不高于60C的工程；全年室外空氣平均溫度(或地下恒溫帶溫度)處于10～2030地下水地源熱泵地下水地源熱泵31水井結(jié)構(gòu)水井結(jié)構(gòu)32地源熱泵技術(shù)綜述課件331、地下水地源熱泵熱源井設(shè)計要點水文地質(zhì)勘察應(yīng)包括以下內(nèi)容：地下水類型；含水層巖性、分布、埋深及厚度；含水層的富水性和滲透性；地下水水溫及其分布；地下水徑流方向、速度和水力坡度；地下水水位動態(tài)變化；地下水水質(zhì)等。在確定有足夠、適宜的水源地下水的情況下，應(yīng)進行水文地質(zhì)試驗。試驗應(yīng)包括以下內(nèi)容：抽水試驗；回灌試驗；測量出水溫度；水流方向試驗；取分層水樣并化驗分析分層水質(zhì)；滲透系數(shù)計算等。抽水試驗及回灌試驗應(yīng)滿足下列要求：1)抽水試驗應(yīng)穩(wěn)定持續(xù)12h，且出水量應(yīng)大于設(shè)計出水量，水位降深應(yīng)小于5m；2)回灌試驗應(yīng)穩(wěn)定持續(xù)36h以上，且回灌量應(yīng)大于設(shè)計回灌量，在穩(wěn)定期間內(nèi)，扣除試驗前水位日變幅值后的水位波動范圍應(yīng)在±10cm以內(nèi)。1、地下水地源熱泵熱源井設(shè)計要點水文地質(zhì)勘察應(yīng)包括以下內(nèi)容342、地下水地源熱泵熱源井設(shè)計與施工要求地下水熱源井設(shè)計應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《供水管井技術(shù)規(guī)范》（GB50296）的相關(guān)規(guī)定；并應(yīng)包括下列內(nèi)容：1)熱源井的管井構(gòu)造設(shè)計，包括井室、井壁管、過濾管、沉淀管、填礫層等的構(gòu)造，尺寸及規(guī)格，還須校核過濾器表面滲透速度、當其速度超過允許流速時，應(yīng)調(diào)整過濾器的尺寸（口徑或長度）或出水量，以保持含水層的滲流穩(wěn)定性。2)管井的設(shè)計深度，應(yīng)根據(jù)需水量和擬開采熱源井含水層的埋深、層厚、水質(zhì)、滲透性及出水能力等因素綜合確定(一般小于200米)。2、地下水地源熱泵熱源井設(shè)計與施工要求地下水熱源井設(shè)計應(yīng)符352、地下水地源熱泵熱源井設(shè)計與施工要求3)井孔必須保證井管的安裝和維護，井管必須保證抽水設(shè)備的正常工作，并應(yīng)采取減少空氣侵入的措施。4)井管直徑可根據(jù)取水量和管內(nèi)流速計算確定。井孔直徑除應(yīng)能下入井壁管和濾水管外，還應(yīng)滿足圍填濾料的要求。井孔終孔直徑大于井管外徑：采用填礫過濾器時，在中、初砂含水層中應(yīng)大于200mm，在粉、細砂含水層中應(yīng)大于300mm；采用非填礫過濾器時，應(yīng)大于1000mm。2、地下水地源熱泵熱源井設(shè)計與施工要求3)井孔必須保362、地下水地源熱泵熱源井設(shè)計與施工要求5)井壁管和濾水管根據(jù)井深、水質(zhì)、技術(shù)經(jīng)濟條件等，可選用鋼管、鋼筋混凝土管、鑄鐵管、混凝土管、塑料管、無砂混凝土管等管材。各種管材的適宜深度應(yīng)按表1的規(guī)定取值。金屬井管用管箍絲扣連接或焊接；鋼筋混凝土管、塑料管等采用焊接；混凝土管與無砂混凝土管采用粘接加綁扎。表1各種管材適宜深度表管材類型鋼管鑄鐵管鋼筋混凝土管塑料管混凝土管無砂混凝土管適宜深度(m)>400200～400150～200≤150≤100≤1002、地下水地源熱泵熱源井設(shè)計與施工要求5)井壁管和濾水372、地下水地源熱泵熱源井設(shè)計與施工要求6)過濾器根據(jù)含水層巖性進行選擇，過濾器可采用填礫過濾器和非填礫過濾器。采用填礫過濾器的管井，井管與井孔均必須圓直，井管下入井孔時，必須要安裝井管找中器。7)沉淀管底部必須用鋼板焊死，并座落在堅實的基礎(chǔ)上，若下部孔段廢棄不用時，必須用卵石或碎石填實。8)填礫石濾料必須按標準要求嚴格篩選，管外封閉中濾料項部至井口段，采用干粘土球填實。2、地下水地源熱泵熱源井設(shè)計與施工要求6)過濾器根據(jù)含382、地下水地源熱泵熱源井設(shè)計與施工要求9)井口裝置在設(shè)計時，應(yīng)考慮設(shè)置回流管和排污管。10)管井抽水泵一般選用潛水泵。潛水泵下放深度應(yīng)在動水位下5m處，安裝要平穩(wěn)，泵體應(yīng)居中。水泵揚程應(yīng)包括井內(nèi)動水位到機房地面高度、管道阻力、水泵管道阻力和設(shè)備或板式換熱器阻力。11)抽水井、回灌井施工完畢后，應(yīng)立即進行洗井，直至水清砂凈；抽水井、回灌井在進行抽水、回灌試驗和運行后，方可投入正常使用。2、地下水地源熱泵熱源井設(shè)計與施工要求9)井口裝置在設(shè)計392、地下水地源熱泵熱源井設(shè)計與施工要求抽水井與回灌井宜能相互轉(zhuǎn)換，其間應(yīng)設(shè)排氣裝置。抽水管和回灌管上均應(yīng)設(shè)置水樣采集口及監(jiān)測口。根據(jù)地下水源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計和熱泵機組的選型，確定熱源井抽水量和回灌量及地下水利用溫差。當水溫和水量不能滿足水源熱泵機組使用要求時，可通過混水或設(shè)置中間換熱器進行調(diào)節(jié)，以滿足機組使用要求。應(yīng)根據(jù)地下水位、流向、補給條件和地形地質(zhì)情況考慮井群布置方案，合理選取和布置取水井、回灌井的數(shù)量及位置。取水井、回灌井的間距應(yīng)根據(jù)試驗井的熱干擾半徑確定，一般以50～80m為宜。地下水供回水管的布置應(yīng)考慮多口取水井、回灌井水量的平衡。地下水供回水管宜采用聚乙烯管直埋敷設(shè)，供水管宜保溫，在寒冷地區(qū)，系統(tǒng)側(cè)的循環(huán)水路應(yīng)有防凍措施。輸水管網(wǎng)設(shè)計、施工及驗收應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《室外給水設(shè)計規(guī)范》（GB50013）及《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》（GB50268）的規(guī)定。2、地下水地源熱泵熱源井設(shè)計與施工要求抽水井與回灌井宜能相互403、地下水地源熱泵對水質(zhì)的要求地下水的水質(zhì)包括水的化學成分、渾濁度、硬度、礦化度和腐蝕性等，參考現(xiàn)行國家標準《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范》（GB50050）的要求，并結(jié)合地下水地源熱泵系統(tǒng)的工作特性及地下水化學特點，地下水地源熱泵用地下水水質(zhì)參考標準見表2。序號項目名稱允許值1含砂量≤1/20萬2濁度≤20NTU3pH值6.5～8.54硬度≤200mg/L5總堿度≤500mg/L6全鐵≤0.3mg/L7CaO≤200mg/L8Cl-≤100mg/L9SO42-≤200mg/L10SiO2≤50mg/L11Cu2+≤0.2mg/L12礦化度≤350mg/L13游離氯0.5～1.0mg/L14油污<5mg/L15游離CO2<10mg/L16H2S<0.5mg/L表2地下水地源熱泵用地下水水質(zhì)參考標準3、地下水地源熱泵對水質(zhì)的要求地下水的水質(zhì)包括水的化學成分413、地下水地源熱泵對水質(zhì)的要求根據(jù)地下水的不同水質(zhì)，可以采取相應(yīng)的技術(shù)措施來進行水處理：1)當?shù)叵滤泻傲枯^高時，可在水系統(tǒng)中加裝旋流除砂器，降低水中含砂量，避免機組和管網(wǎng)遭受磨損。如果工程場地面積較大，也可修建沉淀池除砂。2)當水中含鐵量＞0.3mg／L時，應(yīng)在水系統(tǒng)中安裝除鐵處理設(shè)備。3)通常在地下水循環(huán)管路中安裝綜合電子水處理儀，除去地下水中的Ca2+、Mg2+離子，同時，還可利用綜合電子水處理儀殺滅藻類或細菌。3、地下水地源熱泵對水質(zhì)的要求根據(jù)地下水的不同水質(zhì)，可以采取423、地下水地源熱泵對水質(zhì)的要求根據(jù)地下水的不同水質(zhì)，可以采取相應(yīng)的技術(shù)措施來進行水處理：4)對渾濁度大的水源，應(yīng)安裝凈水器或過濾器對其進行有效過濾。5)對于地下水礦化度較高，對金屬的腐蝕性較強，采用水處理的辦法費用較高的情況，宜采用板式換熱器間接換熱的方式。當?shù)叵滤牡V化度不大于350mg／L時，水源系統(tǒng)可以不加換熱器，采用直供連接。當?shù)叵滤V化度為350～500mg／L時，可以安裝不銹鋼板式換熱器。當?shù)叵滤V化度＞500mg／L時，應(yīng)安裝抗腐蝕性較強的鈦合金板式換熱器。3、地下水地源熱泵對水質(zhì)的要求根據(jù)地下水的不同水質(zhì)，可以采取434、地下水回灌設(shè)計要求必須采取可靠回灌措施，確保地下水置換冷熱量后全部回灌到同一含水層，并不致引起其他不良的水文地質(zhì)和工程地質(zhì)現(xiàn)象?；毓嗨|(zhì)要符合水質(zhì)標準，不得低于原地下水水質(zhì)，回灌后不會引起區(qū)域性地下水水質(zhì)污染。地下水回灌類型包括地面滲入回灌、誘導(dǎo)回灌和注入式回灌。應(yīng)根據(jù)水文地質(zhì)條件和工程地質(zhì)條件確定經(jīng)濟合理的回灌方案。注入式回灌一般利用管井進行，采用的方式有自流回灌、真空回灌和壓力回灌。低水位和滲透性良好的含水層，宜采用利用自然重力進行回灌的自流回灌方式或利用虹吸原理產(chǎn)生水頭差的真空回灌方式；高水位和滲透性好的含水層及高水位和滲透性差的含水層，宜采用壓力回灌方式4、地下水回灌設(shè)計要求必須采取可靠回灌措施，確保地下水置換444、地下水回灌設(shè)計要求為保證回灌效果，泵井管的連接部位，泵管與井管之間均需做好密封。真空回灌時必須先抽真空，保持回灌所需的真空度?；毓嗔康拇笮∨c水文地質(zhì)條件、管井質(zhì)量、回灌方法等有關(guān)，其中水文地質(zhì)條件是影響回灌量的主要因素。一般應(yīng)根據(jù)抽水、回灌試驗的數(shù)據(jù)來確定回灌量和回灌方式。不同水文地質(zhì)條件下的灌抽比、井的布置和單井出水量情況可參見表3。表3不同水文地質(zhì)條件下的地下水系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)含水層情況灌抽比（％）井的布置井的流量（t/h）礫石>80一抽一灌200中粗砂50～70一抽二灌100細砂30～50一抽三灌504、地下水回灌設(shè)計要求為保證回灌效果，泵井管的連接部位，泵管45地埋管地源熱泵地埋管地源熱泵461、大型地源熱泵工程的重要環(huán)節(jié)1、規(guī)劃與設(shè)計：務(wù)必要由經(jīng)驗豐富的專業(yè)工程師把關(guān)，根據(jù)每一個工程的實際情況分別進行科學規(guī)劃、整體設(shè)計、合理配置；包括地區(qū)環(huán)境、建筑狀況、用能特點和主機設(shè)備、地源打井、管路連接等，避免隨意照抄照搬其他設(shè)計圖紙和任意選用無法確認實用工況特點的主機。2、地下?lián)Q熱量設(shè)計：合理參考簡易的熱物試驗數(shù)值，只能參考、不能依賴。一般選定設(shè)計參數(shù)最大不能超過40W/㎡（大面積一般30—40W/m2為宜），孔距4—5米為宜（不低于3.5米）。建議非特殊情況下盡量不用或少用雙U，減少不必要浪費和技術(shù)風險。3、熱泵機組選擇：務(wù)必精心選擇性能參數(shù)準確、匹配的熱泵主機（蒸發(fā)溫度適宜）；避免只認品牌定主機。理解品牌、質(zhì)量、性能、參數(shù)的相互關(guān)系。（正確認識知名品牌、產(chǎn)品質(zhì)量與新技術(shù)的關(guān)系）4、井位布置和井孔深度：按照負荷大小、場地現(xiàn)狀合理分布；井深根據(jù)場地富余狀況，一般為80—140米為宜，最好不超過150米。5、水平管道連接要重視考慮熱場體均衡效應(yīng)。盡量多路引入機房、可控。1、大型地源熱泵工程的重要環(huán)節(jié)1、規(guī)劃與設(shè)計：務(wù)必要由經(jīng)驗豐472、巖土熱物性參數(shù)巖土體類型、熱特性、熱傳導(dǎo)性、含水率、密度、溫度等是影響地埋管換熱系統(tǒng)性能的主要因素。就地表而言，垂直地表土方向的導(dǎo)熱性大于水平方向的導(dǎo)熱性，巖土的熱物性參數(shù)可參見表1。表1巖土熱物性參數(shù)序號巖土名稱天然含水量密度導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)溫系數(shù)比熱容

(%)(kg/m3)(W/m.K)(m2/h)(kJ/kg.K)1粉土16.315900.630.001291.112粉土22.919201.260.001581.53粉土26.921301.790.002641.154粉土25.318501.450.001781.595粉土2619301.610.002221.356粘性土26.319901.410.001641.567粘性土1920001.20.001521.428粘性土29.820501.660.001711.719粘性土30.121101.630.001971.412、巖土熱物性參數(shù)巖土體類型、熱特性、熱傳導(dǎo)性、含水率、密48導(dǎo)熱系數(shù)比熱容序號巖土名稱天然含水量密度導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)溫系數(shù)比熱容

(%)(kg/m3)(W/m.K)(m2/h)(kJ/kg.K)10粘性土2721701.550.001831.4111粘性土2920201.690.001841.6412粘性土31.421401.850.002231.413粘性土2020901.190.001361.5114細砂22.118001.60.002091.5315細砂11.115700.730.001651.0216細砂5.513100.640.00176117細砂814200.650.001960.8418細砂16.114600.860.00211.0119中砂714900.790.002010.9520中砂13.815101.060.002550.9921粗砂12.412601.060.002851.0622礫砂8.919501.410.002810.9323礫砂5.316001.040.00280.8424粗礫砂23.321301.880.002281.3925粗礫砂21.922001.750.001881.5226圓礫9.518601.440.003180.8827圓礫10.518300.940.001980.93表1巖土熱物性參數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)比熱容序號巖土名稱天然含水量密度導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)溫系數(shù)比熱49序號巖土名稱天然含水量密度導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)溫系數(shù)比熱容

(%)(kg/m3)(W/m.K)(m2/h)(kJ/kg.K)28卵石+砂9.818401.620.003580.8929砂巖－22501.840.00350.8430石灰?guī)r－27003.140.00460.9131石灰?guī)r－22501.280.002450.8432石灰?guī)r－20001.160.002270.9233石灰?guī)r－17000.930.002140.9234大理石+花崗巖－30003.60.005170.8435大理石+花崗巖－28003.450.004870.9136花崗巖－27003.140.00460.9137石灰質(zhì)凝灰?guī)r－13000.520.001570.9238灰質(zhì)頁巖－17600.830.001661.02表1巖土熱物性參數(shù)序號巖土名稱天然含水量密度導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)溫系數(shù)比熱容(503、地埋管管材地埋管管材及管件應(yīng)符合設(shè)計要求，且應(yīng)具有質(zhì)量檢驗報告和出廠合格證。地埋管管材及管件應(yīng)采用相同材料，且應(yīng)具有化學穩(wěn)定性好、耐腐蝕、導(dǎo)熱系數(shù)大、流動阻力小等質(zhì)量特性，一般采用高密度聚乙烯管（PE80或PE100）或聚丁烯管（PB），不宜采用聚氯乙烯（PVC）管。地埋管質(zhì)量應(yīng)符合國家現(xiàn)行標準中的各項規(guī)定。聚乙烯管應(yīng)符合《給水用聚乙烯（PE）管材》GB/J13663的要求；聚丁烯管應(yīng)符合《冷熱水用聚丁烯（PB）管道系統(tǒng)》GB/T194732的要求。管材的公稱壓力及使用溫度應(yīng)滿足設(shè)計要求，且管材的公稱壓力不宜小于1.0MPa。地埋管外徑及壁厚可按表2、表3的規(guī)定選用。3、地埋管管材地埋管管材及管件應(yīng)符合設(shè)計要求，且應(yīng)具有質(zhì)量檢51公稱外徑dn平均外徑公稱壁厚/材料等級最小最大公稱壓力

1.0MPa1.25MPa1.6MPa202020.3－－－252525.3－2.3+0.5/PE80－323232.3－3.0+0.5/PE803.0+0.5/PE100404040.4－3.7+0.6/PE803.7+0.6/PE100505050.5－4.6+0.7/PE804.6+0.7/PE100636363.64.7+0.8/PE804.7+0.8/PE1005.8+0.9/PE100757575.74.5+0.7/PE1005.6+0.9/PE1006.8+1.1/PE100909090.95.4+0.9/PE1006.7+1.1/PE1008.2+1.3/PE1001101101116.6+1.1/PE1008.1+1.3/PE10010.0+1.5/PE100125125126.27.4+1.2/PE1009.2+1.4/PE10011.4+1.8/PE100140140141.38.3+1.3/PE10010.3+1.6/PE10012.7+2.0/PE100160160161.59.5+1.5/PE10011.8+1.8/PE10014.6+2.2/PE100180180181.710.7+1.7/PE10013.3+2.0/PE10016.4+3.2/PE100200200201.811.9+1.8/PE10014.7+2.3/PE10018.2+3.6/PE100225225227.113.4+2.1/PE10016.6+3.3/PE10020.5+4.0/PE100250250252.314.8+2.3/PE10018.4+3.6/PE10022.7+4.5/PE100280280282.616.6+3.3/PE10020.6+4.1/PE10025.4+5.0/PE100315315317.918.7+3.7/PE10023.2+4.6/PE10028.6+5.7/PE100355355358.221.1+4.2/PE10026.1+5.2/PE10032.2+6.4/PE100400400403.623.7+4.7/PE10029.4+5.8/PE10036.3+7.2/PE100表2聚乙烯（PE）管外徑及公稱壁厚（mm）公稱外徑dn平均外徑公稱壁厚/材料等級最小最大公稱壓力52公稱外徑dn平均外徑公稱壁厚最小最大202020.31.9+0.3252525.32.3+0.4323232.32.9+0.4404040.43.7+0.55049.950.54.6+0.6636363.65.8+0.7757575.76.8+0.8909090.98.2+1.011011011110.0+1.1125125126.211.4+1.3140140141.312.7+1.4160160161.514.6+1.6表3聚丁烯（PB）管外徑及公稱壁厚（mm）公稱外徑dn平均外徑公稱壁厚最小最大202020.31.9+533、地埋管管材埋地管道應(yīng)采用熱熔或電熔連接。聚乙烯管道的連接應(yīng)符合國家現(xiàn)行標準《埋地聚乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》（CJJ101）的有關(guān)規(guī)定。地埋管宜根據(jù)設(shè)計中選用的管材長度由廠家成捆供貨，以減少埋管接頭數(shù)量。豎直地埋管U形管的組對長度應(yīng)能滿足插入鉆孔后與水平環(huán)路集管連接的要求。組對好的U形管的兩接頭部位應(yīng)及時密封。豎直地埋管換熱器的U形管接頭，宜選用定型的U形彎頭成品件，不宜采用直管道煨制彎頭，有條件時宜由生產(chǎn)廠家將彎頭或定型連接件與U形管連接好，成套供貨。3、地埋管管材埋地管道應(yīng)采用熱熔或電熔連接。聚乙烯管道的連接544、地埋管水力計算地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)根據(jù)實際選用的傳熱介質(zhì)的水力特性進行水力計算。國內(nèi)目前塑料管的比摩阻均是以水為傳熱介質(zhì)，對添加防凍劑的水溶液均無相應(yīng)數(shù)據(jù)，水力計算時可按《地源熱泵工程技術(shù)指南》（Ground-sourceheatpumpengineeringmanual）推薦的方法進行。1)確定管內(nèi)流體的流量、公稱直徑和流體特性。2)根據(jù)公稱直徑，確定地埋管的內(nèi)徑。3）計算地埋管的斷面面積：式中——地埋管的斷面面積（

）；

——地埋管的內(nèi)徑（m）。4、地埋管水力計算地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)根據(jù)實際選用的傳熱554、地埋管水力計算4)計算管內(nèi)流體的流速:

式中V——管內(nèi)流體的流速（m/s）；

G——管內(nèi)流體的流量（）。5)計算管內(nèi)流體的雷諾數(shù)，應(yīng)該大于2300以確保紊流：

式中——管內(nèi)流體的雷諾數(shù)；

——管內(nèi)流體的密度（）；

——管內(nèi)流體的動力黏度（）4、地埋管水力計算4)計算管內(nèi)流體的流速:564、地埋管水力計算6)計算管段的沿程阻力：式中——計算管段的沿程阻力（Pa）；

——計算管段單位管長的沿程阻力（Pa/m）；

——計算管段的長度（m）。7)計算管段的局部阻力：式中——計算管段的局部阻力（Pa）；

——計算管段管件的當量長度（m）。管件的當量長度可按表4計算。4、地埋管水力計算6)計算管段的沿程阻力：57名義管徑彎頭的當量長度（m）T形三通的當量長度（m）90°標準型90°長半徑型45°標準型180°標準型旁流三通直流三通直流三通后縮小1/4直流三通后縮小1/23/8″DN100.40.30.20.70.80.30.40.41/2″DN120.50.30.20.80.90.30.40.53/4″DN200.60.40.311.20.40.60.61″DN250.80.50.41.31.50.50.70.85/4″DN3210.70.51.72.10.70.913/2″DN401.20.80.61.92.40.81.11.22″DN501.510.82.53.111.41.55/2″DN631.81.313.13.71.31.71.83″DN752.31.51.23.74.61.52.12.37/2″DN902.71.81.44.65.51.82.42.74″DN1103.121.65.26.422.73.15″DN12542.526.47.62.53.746″DN1604.93.12.47.69.23.14.34.98″DN2006.143.110.112.245.56.1表4管件當量長度表

名義管徑彎頭的當量長度（m）T形三通的當量長度（m）90°標584、地埋管水力計算8)計算管段的總阻力：

式中——計算管段的總阻力（Pa）。在相同管徑、相同流速下，雷諾數(shù)大小依次為：水、CaCl2水溶液、乙二醇水溶液，其臨界流速比為：1：2.12：2.45。為了保持管內(nèi)的紊流流動，CaCl2水溶液、乙二醇水溶液需采用比水大的流速和流量。在相同管徑、相同流速下，水的換熱系統(tǒng)最大，其大小依次為：水、CaCl2水溶液、乙二醇水溶液，其具體比值與管徑和流速有關(guān)，其大小比值約為：1：0.47～0.62：0.41～0.564、地埋管水力計算8)計算管段的總阻力：594、地埋管水力計算由于地埋管換熱器內(nèi)傳熱介質(zhì)的流動一般均在紊流或紊流光滑（過渡）區(qū)內(nèi)，即2300<Re<。在此范圍內(nèi)，在相同管徑、相同流速下，CaCl2水溶液、乙二醇水溶液管路沿程阻力為水的1.44倍和1.28倍。一般來說，地埋管換熱器的環(huán)路壓力損失宜控制在30～50KPa/100m，最大不超過50KPa/100m。在同程系統(tǒng)中，選擇壓力損失最大的熱泵機組所在環(huán)路作為最不利環(huán)路進行阻力計算。地埋管最不利環(huán)路的壓力損失，再加上熱泵機組、平衡閥和其它設(shè)備管件的壓力損失，并考慮一定的安全裕量，即可確定地埋管側(cè)循環(huán)水泵的揚程。根據(jù)系統(tǒng)總流量和水泵揚程，選擇滿足要求的水泵型號和臺數(shù)。4、地埋管水力計算由于地埋管換熱器內(nèi)傳熱介質(zhì)的流動一般均在紊605、地埋管換熱系統(tǒng)的其他要求地埋管換熱器施工過程中，應(yīng)嚴格檢查并做好管材保護工作。當室外環(huán)境溫度低于0℃時，不宜進行地埋管換熱器的施工。地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)考慮地埋管換熱器的承壓能力，地埋管換熱器的承壓能力可按下式計算確定：

其中——管路最大壓力（Pa）；——地埋管中流體密度（）；——重力加速度（

）；——地埋管最低點與閉式循環(huán)系統(tǒng)最高點的高度差(m)；——水泵揚程（m）。5、地埋管換熱系統(tǒng)的其他要求地埋管換熱器施工過程中，應(yīng)嚴格615、地埋管換熱系統(tǒng)的其他要求若建筑物內(nèi)系統(tǒng)壓力超過地埋管換熱器的承壓能力時，應(yīng)設(shè)中間換熱器，以滿足地埋管換熱器的承壓要求。地埋管換熱器的傳熱介質(zhì)一般為水，在有可能凍結(jié)的地區(qū)，應(yīng)在水中添加防凍劑。添加防凍劑后的傳熱介質(zhì)的冰點宜比設(shè)計最低運行水溫低3～5℃，以防止管路結(jié)冰。選擇防凍劑時，應(yīng)同時考慮防凍劑對管材與管件的腐蝕性，防凍劑的安全性、經(jīng)濟性及其換熱特性。目前應(yīng)用較多的防凍劑主要有：1)鹽類溶液：氯化鈣和氯化鈉水溶液；2)乙二醇水溶液：乙烯基乙二醇和丙烯基乙二醇水溶液；3)酒精水溶液：甲醇、異丙基、乙醛水溶液；4)鉀鹽水溶液：醋酸鉀和碳酸鉀水溶液。5、地埋管換熱系統(tǒng)的其他要求若建筑物內(nèi)系統(tǒng)壓力超過地埋管換熱625、地埋管換熱系統(tǒng)的其他要求添加的防凍劑的類型、濃度及有效期應(yīng)在水系統(tǒng)充注閥處注明。地埋管換熱系統(tǒng)應(yīng)設(shè)自動充液及泄漏報警系統(tǒng)。一般應(yīng)在分水器或集水器上預(yù)留充液管，在系統(tǒng)循環(huán)回路上設(shè)開式膨脹水箱或閉式穩(wěn)壓灌，安裝壓力表、溫度計、流量計等基本儀器。地埋管換熱器安裝前后均應(yīng)對管道進行沖洗。地埋管換熱系統(tǒng)宜設(shè)置反沖洗系統(tǒng)，沖洗流量宜為工作流量的2倍。地埋管換熱系統(tǒng)施工及調(diào)試過程中，應(yīng)按《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》（GB50366-2005）的要求進行水壓試驗，水壓試驗應(yīng)有詳細文字記錄。5、地埋管換熱系統(tǒng)的其他要求添加的防凍劑的類型、濃度及有效期636、單井循環(huán)地源熱泵系統(tǒng)6、單井循環(huán)地源熱泵系統(tǒng)64地源熱泵技術(shù)綜述課件65單井循環(huán)換熱地能采集井物理模型

本課題的研究對象是單井循環(huán)換熱地能采集井，它以循環(huán)水作為介質(zhì)采集地下溫度低于25°C的熱能，實現(xiàn)了地下水的同層完全回灌。這種井不消耗也不污染地下水，因此對于地下水體質(zhì)量是安全的。

地源熱泵技術(shù)綜述課件66有蓄能顆粒的單井循環(huán)換熱地能采集井的物理過程為，循環(huán)水由絕熱井壁內(nèi)部抽水區(qū)的潛水泵抽出排走送入熱泵機組經(jīng)過放熱或者吸熱后，由熱泵機組返回進入地能采集井上部的加壓回水區(qū)內(nèi)部。水流在絕熱井壁與隔離膜之間有蓄能顆粒的環(huán)形空間內(nèi)流動，大部分進入下部抽水區(qū)，一小部分透過孔壁的隔離從加壓回水區(qū)通過滲透流到土壤介質(zhì)中，最后從抽水區(qū)回流。地能采集井的所有回水透過絕熱井壁下部的花管由潛水泵抽走送回熱泵機組。無蓄能顆粒的單井循環(huán)換熱地能采集井中絕熱井壁與隔離膜之間的空間沒有蓄能顆粒，充滿介質(zhì)水，其余部分的構(gòu)造和傳質(zhì)傳熱物理過程與有蓄能顆粒的單井循環(huán)換熱地能采集井相同。單井循環(huán)換熱地能采集井又可以分為單一含水層和多水層采集井，單一含水層單井循環(huán)換熱地能采集井的含水層有單一潛水層、單一承壓水層、潛水-承壓水層、承壓-承壓水層等。有蓄能顆粒的單井循環(huán)換熱地能采集井的物理過程為，循環(huán)水由絕熱67地源熱泵技術(shù)綜述課件68地源熱泵技術(shù)綜述課件69單井循環(huán)換熱地能采集井的多孔介質(zhì)總共包括兩種，一種是絕熱井壁與隔離膜之間充滿蓄熱顆粒，其特點是有良好的蓄熱性能。蓄熱顆粒的蓄熱系數(shù)很大，亦即熱流波動的振幅與溫度振幅的比值很大。另一種是隔離膜外側(cè)的飽和土壤多孔介質(zhì)，其作用是通過水與蓄能顆粒之間交換熱量和水，亦即傳熱傳質(zhì)?？梢妴尉h(huán)換熱地能采集井是含有兩種多孔介質(zhì)的對流傳熱傳質(zhì)的水熱耦合體，水在其中發(fā)揮最重要作用。單井循環(huán)換熱地能采集井的多孔介質(zhì)總共包括兩種，一種是絕熱井壁70示范項目

1)懷柔雁棲湖國際會展中心工程項目概況

工程位于北京懷柔區(qū)雁棲湖生態(tài)發(fā)展示范區(qū)，由5000人主會議廳、宴會廳、媒體廳、餐廳、輔助用房等組成，總建筑面積約59000m2。示范項目71地源熱泵技術(shù)綜述課件72地源熱泵技術(shù)綜述課件73地源熱泵技術(shù)綜述課件74地源熱泵技術(shù)綜述課件75地源熱泵技術(shù)綜述課件76地源熱泵技術(shù)綜述課件77地源熱泵技術(shù)綜述課件78a、被測井HYY-YXH-02的最小循環(huán)水流量是14.2m3/h，相應(yīng)的出回水溫差為8.6℃，井的換熱功率是142kW；

b、被測井HYY-YXH-02的最大循環(huán)水流量是30.5m3/h，相應(yīng)的出回水溫差為6.6℃，井的換熱功率是233kW。C、靜水位23m，動水位58m，采集井出水量達到30m3/h，循環(huán)水量35m3/h，根據(jù)測試一工況3的溫度參數(shù)，測算井的換熱功率是268kW，達到設(shè)計要求。a、被測井HYY-YXH-02的最小循環(huán)水流量是14.2m3792）延慶供電公司項目工程概況本項目位于北京市延慶縣慶園街53號延慶供電公司院內(nèi)，項目的總建筑面積約為17400平方米。地質(zhì)條件為細砂、粘土。設(shè)計15口地能采集井，其中7口進行測試。2）延慶供電公司項目80地源熱泵技術(shù)綜述課件813）八家村辦公樓項目工程概況本項目位于北京市海淀區(qū)八家村內(nèi)，總建筑面積為23500㎡，地下一層，地上七層。主要建筑功能辦公室。地質(zhì)條件為膠泥、粘土。設(shè)計9口地能采集井，其中3口進行測試。3）八家村辦公樓項目82地源熱泵技術(shù)綜述課件83

小結(jié)

（1）單井循環(huán)換熱地能采集井按結(jié)構(gòu)分為兩類：有蓄能顆粒采集井和無蓄能顆粒采集井。有蓄能顆粒采集井，循環(huán)水由置于隔熱管底部抽水區(qū)的潛水泵抽出，進入熱泵機組放熱或吸熱后，由熱泵機組返回進入地能采集井的上部加壓回水區(qū)內(nèi)。水流在有蓄能顆粒的環(huán)形空間內(nèi)向下流動至抽水區(qū)，透過隔熱管下部的花管部分進入隔熱管，再由潛水泵抽出。單一水層無蓄能顆粒地能采集井，井水由置于隔熱管底部抽水區(qū)的潛水泵抽出，進入熱泵機組放熱或吸熱后，由熱泵機組返回進入隔熱管上部的加壓回水區(qū)，通過花管流出地能采集井外與周圍巖土體進行熱交換后，通過隔熱管下部的花管進入隔熱管內(nèi)再由潛水泵抽出。上述抽水區(qū)和加壓回水區(qū)應(yīng)在同一水層內(nèi)，實現(xiàn)同層回灌。多水層無蓄能顆粒地能采集井，在多水層地質(zhì)結(jié)構(gòu)的地區(qū)可采用兩個或多個井上下疊加的結(jié)構(gòu)。小結(jié)

（1）單井循環(huán)換熱地能采集井按結(jié)構(gòu)分為兩類：有蓄84（2）地能采集井設(shè)計應(yīng)包括下列內(nèi)容：1）搜集擬建地能采集井（井群）地區(qū)的水文地質(zhì)資料，進行現(xiàn)場踏勘；2）確定地能采集井的類別：有蓄能顆粒地能采集井或無蓄能顆粒采集井；3）地能采集井區(qū)的范圍、確定地能采集井的數(shù)量和位置；4）確定地能采集井的結(jié)構(gòu)；5）確定循環(huán)水量、供熱（冷）功率（2）地能采集井設(shè)計應(yīng)包括下列內(nèi)容：85（3）地能采集井位置應(yīng)根據(jù)擬建地能采集井區(qū)的地質(zhì)和水文地質(zhì)條件確定并應(yīng)符合下列要求：1)靠近機房；2)地能采集井位與建（構(gòu)）筑物應(yīng)保持足夠的距離，以保證建筑物的安全和地能采集井的正常工作；3)相鄰兩口有蓄能顆粒地能采集井的距離不宜小于8米，相鄰兩口無蓄能顆粒地能采集井的距離不宜小于10米；4）對于地能采集井群，應(yīng)最大限度地保持地能采集井的中心連線的方向與當?shù)氐叵滤鞣较虼怪?。?）地能采集井位置應(yīng)根據(jù)擬建地能采集井區(qū)的地質(zhì)和水文地質(zhì)條86（4）地能采集井結(jié)構(gòu)設(shè)計宜包括下列內(nèi)容：1)地能采集井直徑和深度；2)蓄能顆粒材料種類、規(guī)格和數(shù)量；3)隔離膜和阻水換熱壁的結(jié)構(gòu)、性能；4)導(dǎo)流板的結(jié)構(gòu)和位置。（4）地能采集井結(jié)構(gòu)設(shè)計宜包括下列內(nèi)容：87（5）采集井供熱能力對于不同的地質(zhì)條件，宜參考下表確定地能采集井結(jié)構(gòu)和相關(guān)參數(shù)。其中供熱功率適用于供暖工況。制冷工況的供冷功率宜按供熱功率的1.3-1.5倍計算。（5）采集井供熱能力88（6）采集井蓄能顆粒、滲透膜參數(shù)1）蓄能顆粒宜采用直徑10mm—100mm的球形體，強度應(yīng)大于C50。組成的環(huán)形空間的滲透系數(shù)應(yīng)大于原地質(zhì)結(jié)構(gòu)的20倍以上；2）隔離膜的厚度宜小于3mm，孔隙率宜小于5%，有足夠的抗拉和抗壓強度，材質(zhì)應(yīng)該符合飲用水管件的相關(guān)標準；

3）阻水換熱壁宜采用低滲透系數(shù)材料，滲透系數(shù)宜不大于0.001m/d；4）沉淀段長度宜不小于1m。（6）采集井蓄能顆粒、滲透膜參數(shù)89深層地熱水綜合利用技術(shù)地源熱泵技術(shù)綜述課件90地源熱泵技術(shù)綜述課件91有序的梯級利用設(shè)計思路有序的設(shè)計思路92能效計算序號提取順序提取溫度能效比1一級提取40-30℃5.232二級提取30-20℃4.003三級提取20-10℃3.04系統(tǒng)

4.09熱泵機組梯級提熱情況表結(jié)論：梯級利用熱泵綜合能效4.09，相比于換熱之后單級提熱的能效3.04，高出34.5%。能效計算序號提取順序提取溫度能效比1一級提取40-30℃5.93高溫地源熱泵技術(shù)：熱源溫度較高的高溫熱泵；城市集中供熱；地熱水綜合利用。熱源溫度較低的高溫熱泵：噴液增焓；雙級壓縮；復(fù)疊熱泵和自服疊熱泵。高溫地源熱泵技術(shù)：94單供熱運行的地埋管地源熱泵系統(tǒng)的夏季補熱技術(shù)：補熱量的計算：太陽能夏季補熱：控制補熱水溫，PE管不耐高溫?？諝鈸Q熱器夏季補熱：適合夏季高溫地區(qū)，空氣能熱水器夏季補熱效率高。冷卻塔逆行運行補熱：夏季空氣濕球溫度是控制參數(shù)，只適合夏季潮濕悶熱地區(qū)。單供熱運行的地埋管地源熱泵系統(tǒng)的夏季補熱技術(shù)95復(fù)合熱泵技術(shù)：空氣源熱泵結(jié)合消防水池蓄能與水源熱泵組成復(fù)合熱泵系統(tǒng)：空氣源熱泵出水溫度：15-25℃具有較高的COP值，復(fù)合系統(tǒng)的COP值為：實際工況下的空氣源熱泵的0.5+COP/2，高于單純空氣源熱泵供熱。當利用嘀咕電價時，同時具備更低的運行費用。復(fù)合熱泵技術(shù)：96地源熱泵技術(shù)綜述課件97空氣源熱泵機組本身就是熱管熱管的概念：熱管的相當導(dǎo)熱系數(shù)可達105W/m?℃的數(shù)量級．為一般金屬材料的數(shù)百倍乃至上千倍?？諝庠礋岜脵C組本身就是熱管熱管的概念：熱管的相當導(dǎo)熱系數(shù)可達98空氣源熱泵機組本身就是熱管在供熱空調(diào)領(lǐng)域應(yīng)用的熱管的工質(zhì)就是氟里昂，這一點和熱泵機組完全一致。清華大學已經(jīng)作了研究：空氣源熱泵機組本身就是熱管在供熱空調(diào)領(lǐng)域應(yīng)用的熱管的工質(zhì)就是99地源熱泵技術(shù)綜述課件100五、煤改電：煤改電的供熱的主要手段是熱泵，并不是電鍋爐、地熱電纜等電直接加熱的技術(shù)，即使低谷電價段蓄熱也并不合算。五、煤改電：101六、地源熱泵工程中存在的問題淺層地熱能與年度蓄放熱理論之爭；地埋管熱物性測試與地埋管設(shè)計計算；地源熱泵系統(tǒng)的適用條件；六、地源熱泵工程中存在的問題淺層地熱能與年度蓄放熱理論之爭；1021、淺層地熱能與年度蓄放熱理論之爭1.1產(chǎn)生此問題的背景建設(shè)部在2006-2007年之際把“地源熱泵系統(tǒng)”列為一種“利用可再生能源”的新技術(shù)，享有“可再生能源利用”的政策補貼國土資源部于2008年初,正式提出“淺層地熱能”的資源觀點與評價方法2007年8月在中國資源綜合利用協(xié)會下面正式成立了“地溫資源綜合利用專業(yè)委員會”---掛靠在國土資源部中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院下面；一些雜志社、學會、協(xié)會的介入、參與、和推動。如：《工程建設(shè)與設(shè)計》編輯部，中國城市經(jīng)濟學會，中國可再生能源學會，中國能源研究會地熱專業(yè)委員會，《地源熱泵》編輯部。地源熱泵系統(tǒng)建設(shè)得到了不斷的“政治加溫”。1、淺層地熱能與年度蓄放熱理論之爭1.1產(chǎn)生此問題的背景1031、淺層地熱能與年度蓄放熱理論之爭1.2“淺層地熱能”觀點的代表作陶慶法胡杰：“淺層地熱能開發(fā)利用現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢與對策”；淺層地熱能勘查評價技術(shù)規(guī)范(征求意見第二稿)

韓再生：“淺層地熱能勘查評價技術(shù)規(guī)范編制說明”韓再生：“淺層地熱能勘查評價”1、淺層地熱能與年度蓄放熱理論之爭1.2“淺層地熱能”觀點的104地源熱泵技術(shù)綜述課件105地源熱泵技術(shù)綜述課件1061、淺層地熱能與年度蓄放熱理論之爭1.3淺層地熱能的主要觀點：蘊藏在地下巖土層含水土的恒溫帶(地下20-200m)中熱量與溫度是一種資源，它是地熱資源的一部分，是一種國家資源，應(yīng)由國土資源部系統(tǒng)進行勘查、評估、評價、管理、與有計劃地開發(fā)利用；蘊藏在地下巖土層含水土的恒溫帶中熱能為地源熱泵系統(tǒng)冬季供暖提供了“熱量”、“冷量”與“能源”；地源熱泵是一種利用淺層地熱能作為冷熱源進行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)產(chǎn)品。淺層地熱能資源評價是地源熱泵工程設(shè)計的基礎(chǔ)，也是區(qū)域淺層地熱能規(guī)劃、管理的依據(jù)。1、淺層地熱能與年度蓄放熱理論之爭1.3淺層地熱能的主要1071、淺層地熱能與年度蓄放熱理論之爭1.4年度蓄放熱理論的主要觀點：地下巖土體含水層是地源熱泵系統(tǒng)運行工作的“熱匯”與“熱源”，地下的溫度是確保地源熱泵系統(tǒng)髙效、穩(wěn)定、可靠、可持續(xù)運行的“環(huán)境參數(shù)”。它的設(shè)計原則是必須保持夏季向地下釋放的冷凝熱與冬季從地下吸取的熱量相等，根本不需要利用地下任何其它熱量，更談不上要利用任何“淺層地熱能”。地源熱泵從本質(zhì)上、原理上講是一種“廢熱利用”，地下巖土層含水層在地源熱泵系統(tǒng)中僅僅是起到一種“蓄熱”的作用。地源熱泵系統(tǒng)利用的熱量是自身在夏季向地下排放的冷凝熱，而且在許多工程中，可能還需要采取輔助的工程措施排放多余熱量。1、淺層地熱能與年度蓄放熱理論之爭1.4年度蓄放熱理論的1081、淺層地熱能與年度蓄放熱理論之爭1.5“淺層地熱能”的誤導(dǎo)作用使國土資源部自身誤以為發(fā)現(xiàn)了一種低品位的新的能源資源，它是一種國家資源---故“淺層地熱(溫)能”，需要由國土資源部系統(tǒng)從中央到地方，大力進行勘查、評價、評估、規(guī)劃、開發(fā)與利用，而不是把工作重點放在地下水資源、地質(zhì)環(huán)境的保護、傳熱蓄熱、熱質(zhì)遷移規(guī)律的研究與管理上。使其他部委及某些地方政府的官員錯誤認為，這是一種取之不盡，用之不竭，像太陽能、風能那樣的，可再生的、不污染環(huán)境、不用化錢買的“新能源”。三北地區(qū)某些地方政府目前正運用行政手段，向只有單純冬季供熱需求的居民住宅區(qū)大面積推廣“地下水地源熱泵系統(tǒng)”。1、淺層地熱能與年度蓄放熱理論之爭1.5“淺層地熱能”的誤1091、淺層地熱能與年度蓄放熱理論之爭1.5“淺層地熱能”的誤導(dǎo)作用使原來就沒有計算全年逐時冷、熱負荷的不負責的設(shè)計單位，有了“設(shè)計理論依據(jù)”，使得設(shè)計更加粗放；而又會使原來認真計算全年逐時冷、熱負荷和采取各種工程措施進行全年冷、熱平衡的設(shè)計單位與業(yè)主會漸漸削弱、或放棄原來的科學設(shè)計方法和精心設(shè)計的嚴謹作風，覺得過去的精心設(shè)計是“白費功夫”，“吃力不討好”。

1、淺層地熱能與年度蓄放熱理論之爭1.5“淺層地熱能”的誤1101、淺層地熱能與年度蓄放熱理論之爭1.6我們觀點：“淺層地熱能”并不是全國甚至全球性的一種地熱資源，能不能作為一種資源與工程地點局域水文地質(zhì)條件密切相關(guān)，有的地方可以這樣認為，大多數(shù)地區(qū)則不能作為一種資源。我們主張暖通空調(diào)與水文地質(zhì)兩專業(yè)、兩行業(yè)、地源熱泵系統(tǒng)領(lǐng)域緊密合作，相互學習、有效溝通、及時協(xié)調(diào)。在充分、科學、合理利用好地下淺層巖土層含水層作為“蓄熱層”的同時，保護好地下的地質(zhì)水文環(huán)境。無論國內(nèi)還是國外，地源熱泵設(shè)計軟件都是以年度蓄放熱理論為基礎(chǔ)的。同井回灌地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)屬于土壤源熱泵系統(tǒng)。抽灌井間距不能滿足水文地質(zhì)勘查要求的，設(shè)計方法介于土壤源熱泵和地下水源熱泵之間，間距越小設(shè)計方法越趨于土壤源熱泵的設(shè)計方法。1、淺層地熱能與年度蓄放熱理論之爭1.6我們觀點：1112、地埋管熱物性測試與地埋管設(shè)計計算

2.1問題的提出

當前地埋管熱物性測試基本是應(yīng)付規(guī)范的要求，對地埋管地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計基本沒什么意義；勘察報告也很不規(guī)范，甚至給出的數(shù)據(jù)都不全，有的僅僅給出每延米的換熱量。使得一些工程相同的地質(zhì)條件下，地埋管換熱器的規(guī)模相差20％～40％的差異。2、地埋管熱物性測試與地埋管設(shè)計計算

2.1問題的提出1122、地埋管熱物性測試與地埋管設(shè)計計算

2.2值得思考的問題與今后的努力方向值得思考的問題：·在初始地溫、巖土導(dǎo)熱系數(shù)、滲流速度的測試結(jié)果上為什么有如此大的區(qū)別？是測試儀器的差別還是在測試方法上不統(tǒng)一？·在熱物性測試上，其穩(wěn)定時間從4天延長至11天，對于每米傳熱量降低了4.6W/m(6.2％)，間歇運行的空調(diào)系統(tǒng)其地埋U形換熱器的傳熱能力是否會有成倍提髙？·冬夏熱不平衡對地埋管地源熱泵系統(tǒng)的影響到底有多大？2、地埋管熱物性測試與地埋管設(shè)計計算

2.2值得思考的問題1132、地埋管熱物性測試與地埋管設(shè)計計算

2.3值得思考的問題與今后的努力方向措施：·對于普遍需要采用的巖土層熱物性測試儀器，從生產(chǎn)制造到標定的各個環(huán)節(jié)制定統(tǒng)一標準，對其測試方法與操作步驟也制定統(tǒng)一的使用規(guī)程；·熱物性測試報告除了提供每延米的換熱量，必須提供地源熱泵設(shè)計軟件所要求的參數(shù)；·必須采用專業(yè)的設(shè)計軟件嚴格設(shè)計，對于年累計熱不平衡的地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)采用夏季補熱或放熱輔助措施、冬季輔助熱源和復(fù)合熱泵系統(tǒng)。2、地埋管熱物性測試與地埋管設(shè)計計算

2.3值得思考的問題1144、熱平衡問題：并不是取之不盡，用之不竭的，是跨季度蓄熱問題，所以才考慮冬夏熱平衡。地埋管換熱器的間距需要模擬計算。5、地源熱泵系統(tǒng)的合理劃分：大部分的地源熱泵項目沒有取得應(yīng)有的節(jié)能效果，集中設(shè)置的地源熱泵系統(tǒng)并不是最優(yōu)的，系統(tǒng)的劃分應(yīng)充分考慮工程特征。6、地下水源熱泵系統(tǒng)更復(fù)雜：水源井的間距與了利用溫差；單采暖運行同樣要考慮夏季補熱問題；抽水井與回灌井結(jié)構(gòu)不應(yīng)該相同。4、熱平衡問題：1151、高溫熱泵；2、離心熱泵；3、小型、分散化：系統(tǒng)更加靈活，運行更加節(jié)能，歐美國家的地源熱泵系統(tǒng)均為地源水環(huán)熱泵系統(tǒng)，集中設(shè)置大型水源熱泵機組是我國特有的，其實是受集中供熱模式的誤導(dǎo)。再者水環(huán)熱泵制造技術(shù)較為復(fù)雜，主要是震動和噪音控制，安裝對減震的要求較高。

六、地源熱泵的發(fā)展方向1、高溫熱泵；六、地源熱泵的發(fā)展方向116R22R134aHTR01T(oC)p(bar)p(bar)

p(bar)3012.027.704.494015.4810.165.975019.6113.177.806024.9716.8010.017030.3721.1412.667533.5123.7214.238036.6426.3015.809044.4232.4119.49壓縮機MAX＝25bar高溫水源熱泵原理-2R22R134aHTR01T(oC)p(ba117對應(yīng)的最高出水溫度R22：55℃R134a：70℃HTR01：95℃HTR02：75℃對應(yīng)的最高出水溫度118

HTR01/02制冷劑的P-h圖HTR01P-h圖HTR02P-h圖HTR01/02制冷劑的P-h圖HTR01P-h119

謝謝大家！

120謝謝觀賞謝謝觀賞121地源熱泵技術(shù)綜述地源熱泵技術(shù)綜述地源熱泵技術(shù)綜述一、生態(tài)環(huán)境形勢；二、河北省地源熱泵發(fā)展情況；三、地源熱泵的相關(guān)政策；四、地源熱泵技術(shù)；五、地源熱泵存在的問題；六、地源熱泵的發(fā)展方向；地源熱泵技術(shù)綜述地源熱泵技術(shù)綜述地源熱泵技術(shù)綜述一、生態(tài)環(huán)境122一、生態(tài)環(huán)境形勢；二、河北省地源熱泵發(fā)展情況；三、地源熱泵的相關(guān)政策；四、地源熱泵技術(shù)；五、地源熱泵存在的問題；六、地源熱泵的發(fā)展方向；一、生態(tài)環(huán)境形勢；123地球生命力指數(shù)：衡量地球生態(tài)狀況的一種指數(shù)概念，這一概念通過對2688個分布在不同生態(tài)系統(tǒng)和地區(qū)的哺乳動物、鳥類、爬行類、兩棲類及魚類物種中9014個種群的規(guī)模變化趨勢來衡量地球上生物多樣性的變化。相當于借助對物種豐富度變化的表述，衡量地球的生態(tài)狀況。1970年以來，地球生命力指數(shù)下降了28%，其中熱帶在不到40年中下降了61%，屬于地球生命力指數(shù)下跌的重災(zāi)區(qū)。在生物多樣性不斷喪失的同時，人類的生態(tài)足跡已經(jīng)超過了地球生態(tài)系統(tǒng)的供給能力。人類正在使用相當于1.5個地球的資源來維持生活。WWF中國副首席代表李琳說，按目前的模式預(yù)測，到2030年，人類將需要兩個地球來滿足生存需求，到2050年，人類需要2.9個地球。一、生態(tài)環(huán)境形勢地球生命力指數(shù)：一、生態(tài)環(huán)境形勢124生態(tài)足跡：任何已知人口(某個個人、一個城市或一個國家)的生態(tài)足跡是生產(chǎn)這些人口所消費的所有資源和吸納這些人口所產(chǎn)生的所有廢棄物所需要的生物生產(chǎn)土地的總面積和水資源量(單位是：全球公頃)。生態(tài)足跡：125地源熱泵技術(shù)綜述課件126盡管中國的人均生態(tài)足跡低于全球平均水平，且大大低于歐美國家，但已是其自身生物承載力的2.5倍，這意味著我們需要2.5個中國的自然資源量才能滿足需求；同時，由于人口基數(shù)大，中國的生態(tài)足跡總量從2004年開始已經(jīng)是全球最大。盡管中國的人均生態(tài)足跡低于全球平均水平，且大大低于歐美國家，127碳足跡：即人類生存所排放廢氣物的CO2足跡當量，這一點反映節(jié)能減排的緊迫性。地球超載日：以年未計算周期的生態(tài)越界日或地球負債日，過完這一日人類已經(jīng)消耗完當年地球可再生資源的總量。1993年為10月22日，2013年為8月20日，每十年提前一個月。地源熱泵技術(shù)綜述課件128地源熱泵應(yīng)在節(jié)能減排，治理霧霾和城鄉(xiāng)供熱空調(diào)中發(fā)揮更大的作用：2013年全國74個城市PM2.5年日均濃度分布地源熱泵應(yīng)在節(jié)能減排，治理霧霾和城鄉(xiāng)供熱空調(diào)中發(fā)揮更大的作用129二、河北省地源熱泵發(fā)展情況二、河北省地源熱泵發(fā)展情況130上圖為河北省發(fā)改委委托河北省科學院檢測的地源熱泵項目情況統(tǒng)計。2007-2015累計檢測建筑面積，1346萬平米，以2015年為例，住宅占比78.6%。地源熱泵工程的檢測面積不足全部地源熱泵工程的30%。上圖為河北省發(fā)改委委托河北省科學院檢測的地源熱泵項目情況統(tǒng)計131地源熱泵技術(shù)綜述課件132地源熱泵技術(shù)綜述課件133與地源熱泵技術(shù)相關(guān)的政策分兩個層面（節(jié)能減排鼓勵政策和城市供熱相關(guān)政策）：節(jié)能減排與京津冀一體化；地方可再生能源發(fā)展規(guī)劃；地方供熱發(fā)展規(guī)劃；項目補貼政策三、地源熱泵技術(shù)的相關(guān)政策與地源熱泵技術(shù)相關(guān)的政策分兩個層面（節(jié)能減排鼓勵政策和城市供134到2020年，應(yīng)對氣候變化工作的主要目標是：控制溫室氣體排放行動目標全面完成，非化石能源占一次能源消費的比重到15%左右。發(fā)展綠色建筑：采用先進的節(jié)能減碳技術(shù)和建筑材料，因地制宜推動太陽能、地熱能、淺層地溫能等可再生能源建筑一體化應(yīng)用。推動其他可再生能源利用：鼓勵因地制宜推進淺層地溫能冬季供暖、夏季制冷示范。《國家應(yīng)對氣候變化規(guī)劃》2014-2020到2020年，應(yīng)對氣候變化工作的主要目標是：《國家應(yīng)對氣候13521條：控制煤炭消費總量：按照國家要求，完成節(jié)能降耗目標，加大非化石能源利用強度等措施替代燃煤。到2017年，煤炭占能源消費總量比重較2012年明顯降低，全省凈削減4000萬噸。23條：加快清潔能源替代利用。開發(fā)利用地熱能、風能、太陽能、生物質(zhì)能，安全高效發(fā)展核電。逐步提高城市清潔能源使用比重。28條：積極發(fā)展綠色建筑。新建建筑嚴格執(zhí)行強制性節(jié)能標準，推廣使用太陽能熱水系統(tǒng)、地源熱泵、空氣源熱泵、光伏建筑一體化、“熱—電—冷”三聯(lián)供等技術(shù)和裝備。《河北省大氣污染防治行動計劃實施方案》21條：控制煤炭消費總量：按照國家要求，完成節(jié)能降耗目標，加136

推廣綠色信貸，支持符合條件的項目通過資本市場融資。探索排污權(quán)抵押等融資模式。加快核電、風電、太陽能光伏發(fā)電等新材料、新裝備的研發(fā)和推廣，推進生物質(zhì)發(fā)電、生物質(zhì)能源、沼氣、地熱、淺層地溫能、海洋能等應(yīng)用，發(fā)展分布式能源，建設(shè)智能電網(wǎng)，完善運行管理體系?！吨泄仓醒雵鴦?wù)院關(guān)于加快推進生態(tài)