地源熱泵一、地源熱泵介紹實施可持續(xù)發(fā)展能源戰(zhàn)略已成為新時期我國能源發(fā)展的基本方針，可再生能源在建筑中的應(yīng)用是建筑節(jié)能工作的重要組成部分。2004年國家發(fā)展和改革委員會發(fā)布了中國第一個《節(jié)能中長期專項規(guī)劃》：加快太陽能、地?zé)岬瓤稍偕茉丛诮ㄖ锏睦谩?006年1月1日《可再生能源法》正式實施，地源熱泵系統(tǒng)作為可再生能源應(yīng)用的主要途徑之一，同時也是最利于與太陽能供熱系統(tǒng)相結(jié)合的系統(tǒng)形式，近年來在國內(nèi)得到了日益廣泛的應(yīng)用。地源熱泵技術(shù)是利用地能或地表淺層地?zé)豳Y源的溫度一年四季相對穩(wěn)定，冬季比環(huán)境空氣溫度高，夏季比環(huán)境空氣溫度低這一特點進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源（電能），即可實現(xiàn)能量從低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩吹霓D(zhuǎn)移。在冬季，把土壤中的熱量“取”出來，提高溫度后供給室內(nèi)用于采暖；在夏季，把室內(nèi)的熱量“取”出來釋放到土壤中去，并且常年能保證地下溫度的均衡。地源熱泵在結(jié)構(gòu)上的特點是有一個由地下埋管組成的地?zé)釗Q熱器，它通過循環(huán)液（水或以水為主要成分的防凍液）在封閉地下埋管中的流動，實現(xiàn)系統(tǒng)與大地之間的能量轉(zhuǎn)換。因為地源熱泵只使用電力，沒有燃燒過程，對周圍環(huán)境無污染排放；不需使用冷卻塔，沒有外掛機(jī)，不向周圍環(huán)境排熱，沒有熱島效應(yīng)，沒有噪音；不抽取地下水，不破壞地下水資源，所以在最新頒布的《中國應(yīng)對氣候變化國家方案》中提出：積極扶持風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮?、海洋能等的開發(fā)和利用.積極推進(jìn)地?zé)崮艿拈_發(fā)利用，推廣滿足環(huán)境和水資源保護(hù)要求的地?zé)峁┡?、供熱水和地源熱泵技術(shù).二、地源熱泵系統(tǒng)構(gòu)成與原理

地源熱泵（也稱地?zé)岜茫┦抢玫叵鲁赝寥篮偷叵滤鄬Ψ€(wěn)定的特性，通過深埋于建筑物周圍的管路系統(tǒng)或地下水，采用熱泵原理，通過少量的高位電能輸入，實現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移與建筑物完成熱交換的一種技術(shù)。地球是一個巨大的蓄熱體，一年四季其地表5m以下的土壤溫度十分穩(wěn)定，是一種取之不盡、用之不竭的可再生能源。地源熱泵機(jī)組工作原理就是在夏季從土壤或地下水中提取冷量，由熱泵原理通過空氣或水作為載熱劑降低溫度后送到建筑物中，而冬季，則從土壤或地下水中提取熱量，由熱泵原理通過空氣或水作為載冷劑提升溫度后送到建筑物中，從而實現(xiàn)的熱交換過程。需要特別指出的是：地?zé)岜弥械睦錈嵩床皇侵傅叵碌臒崞驘崴?，而是指一般的常溫土壤、地表水、地下水。地埋管熱泵系統(tǒng)以導(dǎo)熱好、抗腐蝕、強度高且可繞曲的材料制成管路，內(nèi)有導(dǎo)熱流體（水或防凍劑）同土壤直接換熱后，進(jìn)入水源熱泵機(jī)組的熱交換器與其換熱。當(dāng)制冷供暖面積較小、周圍有較大空地時，采用水平敷設(shè)地鍋管路系統(tǒng)較合理，初投資較小；當(dāng)制冷供暖面積較大、周圍有一定空地時，可采用垂直敷設(shè)地鍋管路系統(tǒng),但其初投資相對較大.與傳統(tǒng)的中央空調(diào)比較燃煤鍋爐對環(huán)境的污染嚴(yán)重，而燃油及電鍋爐采暖造價及運行費用皆較高，讓人難以承受，也不符合國家長期發(fā)展的能源政策，而地源熱泵空調(diào)技術(shù)是國家科技部重點推廣的項目，也是國家節(jié)能設(shè)計手冊優(yōu)先選用的冷（熱）源方式.因此，近十幾年來，尤其是近五年來，中國的地源熱泵市場日趨活躍。通常消耗lkw的電能或獲取4kw的熱量或冷量，與鍋爐（電、燃料）和空氣源熱泵的供熱系統(tǒng)相比，鍋爐供熱只能將90%—98%的電能或70%—90%的燃料內(nèi)能轉(zhuǎn)化為熱量，供用戶使用，因此地源熱泵要比電鍋爐加熱節(jié)省2/3以上的電能，比燃料鍋爐節(jié)省1/3以上的能量；由于水源熱泵的熱源溫度全年較為穩(wěn)定，一般為10°C—25°C，其制冷、制熱系數(shù)可達(dá)3。5—4.4，與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比，要高出40%左右，其運行費用為普通中央空調(diào)的50%—60%。地源熱泵系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。特別是對于同時有供熱和供冷要求的建筑物，地源熱泵有著明顯的優(yōu)點，不僅節(jié)省了大量能源，而且用一套設(shè)備可以同時滿足供熱和供冷的要求，減少了設(shè)備的初投資.三、系統(tǒng)流程具體冬夏季運行流程圖為:壓縮機(jī)做功（1單位）4帶走房間熱量壓縮機(jī)做功（1單位）4帶走房間熱量（4單位）循環(huán)介質(zhì)帶走熱量（5單位）圖1夏季供冷原理圖熱泵系統(tǒng)在冬季供熱時省去了鍋爐房系統(tǒng)，沒有燃燒過程，無燃燒設(shè)備，避免了有害煙塵和有害物質(zhì)的排放，從而不存在爆炸、燃燒的隱患.熱泵機(jī)組運行安全、可靠、穩(wěn)定，幾乎不受天氣及環(huán)境溫度變化的影響，符合環(huán)保理念。與燃?xì)夂腿加湾仩t系統(tǒng)相比，省去了儲油設(shè)備和燃?xì)夤艿赖姆笤O(shè)，若是燃煤鍋爐系統(tǒng)則可以省去鍋爐房及與之配套的煤場和渣場，而夏季制冷時則可以省去冷卻塔所占面積，大大減少了機(jī)房的占地面積，節(jié)約了土地資源，產(chǎn)生附加經(jīng)濟(jì)效益，并改善了建筑物的外部形象，提高了建筑物的使用率。地溫一年四季基本穩(wěn)定，使得熱泵無論在制冷或制熱工況中均處于高效率。冬季，投入1kW電能，可以得到4kW左右的熱能；夏季，投入1kW的電能，可以得到5kW以上的冷量。系統(tǒng)的高效率，壓縮機(jī)的低能耗，使運行費用大幅減少，只有傳統(tǒng)方式的2/3。熱泵系統(tǒng)之所以節(jié)能，很重要的一點就是換熱器位置的設(shè)置，傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)（完整版）地源熱泵方案書中，不管是水冷或風(fēng)冷，其換熱器對建筑立面造型均起一定的破壞作用。水冷換熱器須配置冷卻塔，且必須置于大氣中，風(fēng)冷機(jī)組也一樣，都要暴露于建筑物之上的大氣之中，這難免要對建筑立面造型造成不好的影響。風(fēng)冷換熱器和水冷換熱器的換熱環(huán)境均為大氣，和大氣換熱不可避免地受到環(huán)境條件變化的影響。在夏季，當(dāng)室外溫度達(dá)到40°C時，由于換熱效率的降低，主機(jī)的制冷量將下降20%~40%；在冬季，當(dāng)室外溫度下降到-10C時，供熱量將下降到15%?30%，而且要反復(fù)地沖霜來保證機(jī)組的正常運行。而對于地源熱泵機(jī)組來講，換熱過程是和大地來完成的，換熱對象是1.5m以下的地層，其初始溫度大約等于年平均氣溫，一般在14?16C左右，基本不受外界環(huán)境的影響。眾所周知，普通空調(diào)對環(huán)境的影響是不言而喻的，它不僅對大氣臭氧層造成嚴(yán)重破壞.夏季，風(fēng)冷機(jī)組將廢熱排入大氣，使室外溫度升高，還將水蒸氣帶入大氣中；冬季，風(fēng)冷機(jī)組吸收大氣環(huán)境中的熱量，導(dǎo)致惡劣的大氣環(huán)境更加惡劣.因此，要保證空調(diào)運行對環(huán)境不產(chǎn)生任何影響，必須要改變換熱對象，即不與大氣換熱，而變成與大地?fù)Q熱.在換熱過程中，地下?lián)Q熱器在夏季將多余的熱量排到大地中，在冬季又將熱量取回，以達(dá)到冬夏取散熱量平衡，達(dá)到制冷和供暖的目的。五、室外換熱系統(tǒng)介紹1、地埋管換熱系統(tǒng)介紹地埋管換熱系統(tǒng)是地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵，熱泵機(jī)組冬季需要通過地埋管換熱系統(tǒng)從地下提取熱量，實現(xiàn)建筑的供暖；夏季又需要通過地埋管換熱系統(tǒng)向地下釋放建筑內(nèi)的熱量，而實現(xiàn)建筑的制冷。室外地埋管換熱系統(tǒng)是在鉆鑿成的換熱孔內(nèi)安裝高密度聚乙烯管（HDPE管），通過HDPE管內(nèi)的換熱液不斷循環(huán)，來實現(xiàn)地層與換熱液、換熱液與機(jī)組、機(jī)組與房間內(nèi)空氣之間的熱交換。2、地埋管的設(shè)計方法地埋管的設(shè)計主要是針對工區(qū)的地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，結(jié)合系統(tǒng)運行工況，計（完整版）地源熱泵方案書算地埋管的換熱量和滿足負(fù)荷要求所需的換熱管長度。3、現(xiàn)場測試和優(yōu)化為了使設(shè)計參數(shù)更加優(yōu)化、合理，在項目正式實施之前，我公司將結(jié)合首批換熱孔的施工，采用自主開發(fā)的測試儀器，對多組采用不同回填料方案和不同PE管安裝方案的換熱孔進(jìn)行測試，通過實測對比。對初步設(shè)計參數(shù)進(jìn)行校驗和優(yōu)化，使換熱孔的實施方案更加優(yōu)化、合理。4、豎直埋管管材及技術(shù)參數(shù)地埋換熱管將采用抗高壓的高密度聚乙烯管（HDPE100），技術(shù)參數(shù)為：管外徑32mm、管壁厚3mm、承壓能力1.6MPa。其具有接口穩(wěn)定可靠、抗應(yīng)力開裂性好、耐化學(xué)腐蝕性、水流阻力小、耐磨性好、耐老化、使用壽命長等多種優(yōu)點，除了應(yīng)用在地下?lián)Q熱孔中外，還廣泛應(yīng)用于城鎮(zhèn)供水、天然氣、煤氣輸送管道、食品、化工等領(lǐng)域.5、施工工藝和質(zhì)量保證措施地埋管系統(tǒng)作為整個地源熱泵系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵，其質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的安全；而且工程一旦完成，其將不可修復(fù)。因此，針對地源系統(tǒng)工程的為隱蔽性工程的特殊性，我公司在多個類似項目經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，形成了一整套完善的地埋管系統(tǒng)質(zhì)量保證措施，主要包括換熱管質(zhì)量、施工下管的獨特技術(shù)以及換熱孔回填料的選擇等方面保證工程質(zhì)量萬無一失。通過質(zhì)量控制措施，可確保室外換熱管系統(tǒng)使用壽命在50年以上。換熱孔通過地面聯(lián)絡(luò)管分區(qū)連接后，分別匯入機(jī)房內(nèi)。循環(huán)液在完全封閉的地下管路中流動，對地下環(huán)境無任何污染。六、土壤源熱泵系統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)概述：冷熱源采用地源熱泵機(jī)組.熱水供回水設(shè)計溫度為45°C/40°C。冷熱源采用土壤源?？照{(diào)自控系統(tǒng)：本建筑地源熱泵機(jī)房自控系統(tǒng)納入園區(qū)樓宇自控系統(tǒng)。（完整版）地源熱泵方案書1、機(jī)房自控系統(tǒng)采用DDC系統(tǒng)，監(jiān)控地源熱泵機(jī)房系統(tǒng)運行，設(shè)備的運行狀態(tài)和相關(guān)的運行參數(shù)。2、監(jiān)測地源熱泵機(jī)組的運行（顯示運行故障、遠(yuǎn)程開停機(jī)、事故報警）.監(jiān)測機(jī)組的進(jìn)出水溫度顯示、水流開關(guān)顯示；3、空調(diào)末端水系統(tǒng)采用一次泵定流量閉式循環(huán)系統(tǒng)，在分集水器間安裝壓差旁通裝置保證系統(tǒng)工作壓力及冷水機(jī)組定流量運行.4、水泵的運行狀態(tài)、故障顯示、水流開關(guān)顯示、遠(yuǎn)程啟停、運行壓力顯示、分集水器、溫度顯示；地源水泵系統(tǒng)為閉式循環(huán)系統(tǒng)，水泵的運行狀態(tài)、故障顯示、水流顯示、遠(yuǎn)程啟停運行壓力顯示.七、設(shè)備的開停機(jī)順序：開機(jī)順序：地源循環(huán)末端循環(huán)泵—地源熱泵主機(jī)停機(jī)循序：與開機(jī)順序相反。設(shè)備的運行與對應(yīng)的電動閥門的開啟要求聯(lián)動；空調(diào)自控系統(tǒng)由暖通專業(yè)提出要求，由專業(yè)廠家負(fù)責(zé)設(shè)計安裝。八、社會環(huán)境效益分析地源熱泵是一種新型清潔能源利用方式，借助土壤的有利條件，充分利用從土壤中提取有效能量作為建筑能源，可減少燃煤、燃油、燃?xì)鈱Υ髿猸h(huán)境的污染，提高環(huán)境質(zhì)量；因此，其社會效益、環(huán)境效益明顯。綠色環(huán)保目前該地區(qū)大氣環(huán)境污染主要是燃煤、燃?xì)?，尤其是冬季采暖，多以燃煤鍋爐為主。采用地源熱泵方案，每年減少向大氣排放的大量二氧化碳（CO2）一氧化碳（CO）、碳?xì)浠衔铩⒌趸铮∟Ox）、二氧化硫（SO2）。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，僅使用少量電能驅(qū)動便可達(dá)到冬季采暖、夏季制冷的目的,是一種新型的綠色環(huán)保的能源方式.在民用建筑及公共建筑的建設(shè)中，地源熱泵系（完整版）地源熱泵方案書統(tǒng)，不僅具有改變大氣環(huán)境的實際功效，還可作為體現(xiàn)“綠色環(huán)?！钡男蜗蠊こ?。促進(jìn)環(huán)保節(jié)能技術(shù)的發(fā)展淺層地源熱泵系統(tǒng)在國外已有十幾年的運行歷程，形成了一套比較完備的技術(shù)和經(jīng)驗.該項技術(shù)目前在國內(nèi)也得到了重視，很多大型的工程已經(jīng)投入運行且目前運行狀況良好，通過該項目的實施，對于促進(jìn)城市環(huán)保節(jié)能事業(yè)的發(fā)展，是十分必要和有益的。本工程采用地源熱泵系統(tǒng)為建筑提供熱源，充分利用自然條件，初投資經(jīng)濟(jì)，運行費用相當(dāng)省，經(jīng)濟(jì)效益顯著。符合國家“十一五”計劃中節(jié)能減排的標(biāo)準(zhǔn).地源熱泵施工方案根據(jù)工程特點，采用豎直埋管形式，打井口徑220mm，有效深度100m，井內(nèi)安裝雙。管，鉆孔平均間距卻.本工程地下?lián)Q熱器主要布置于室外小院，共設(shè)3個回路。1、施工工藝地埋管換熱器安裝主要包括鉆孔、試壓、下管、回填等工序，主要施工工藝流程如下：2、施工準(zhǔn)備熟悉現(xiàn)場及施工圖紙，進(jìn)行施工準(zhǔn)備，包括人員、機(jī)具及現(xiàn)場臨設(shè)，對施工人員進(jìn)行有針對性的交底工作。2.1。專用設(shè)備材料進(jìn)場：2。1。1鉆井機(jī)，鉆機(jī)為專業(yè)土壤熱泵系統(tǒng)用小型鉆機(jī)，可在打孔后直接將預(yù)制好的雙。型管道下到孔內(nèi)，施工速度快，質(zhì)量好，設(shè)備使用簡便.2.1.2專用回填泵：專為地源熱泵井下?lián)Q熱器設(shè)計，適用于各類流質(zhì)回填材料，科學(xué)的泵入壓力及流速，使回填的材料密實無空隙，保證井下?lián)Q熱器換熱效率。2。1。3井下?lián)Q熱管（PE管）專用焊機(jī)：保證井下及埋地水平管焊縫嚴(yán)密性，提高系統(tǒng)可靠性.2.1.4準(zhǔn)備專用管材（雙。形）、本工程地下?lián)Q熱器采用高密度PE管，每口井采用雙。形管布管方式。2.2放線參照現(xiàn)場建筑基準(zhǔn)點和已有建筑物進(jìn)行放線，按照施工圖紙標(biāo)定換熱孔的位置，并根據(jù)現(xiàn)場基礎(chǔ)樁基位置對鉆孔進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，在每口井位置釘40*40mm木樁，以保證打孔位置準(zhǔn)確.2。3豎立鉆機(jī)2.3.1以鉆孔點定位塔架底盤，采用水平尺對底盤橫向、縱向進(jìn)行找平，水平度W0。5mm/m;2底盤定位后，安裝塔架豎桿，利用鉛錘和直尺測量塔架的垂直度，保證塔架豎桿垂直；2.3。3安裝鉆機(jī)頭、鉆機(jī)提升裝置和鉆頭充水（泥漿）等附屬裝置；2。3。4按要求挖好沉淀池及泥水溝，并使其暢通.2。3。5對鉆機(jī)及附屬裝置接電、接水管，對每臺設(shè)備進(jìn)行點試，確定轉(zhuǎn)向。3、鉆孔3。1開鉆前須確定轉(zhuǎn)向無誤，并重新校核塔架底盤，豎桿的水平和垂直度；3。2施鉆過程中應(yīng)按5米/小時的速度為宜，密切注意鉆機(jī)及附屬設(shè)備的運行情況，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時處理，防止拉斷鉆桿和接頭絲扣、跌落鉆頭等現(xiàn)象發(fā)生，并時刻做好記錄；3。3施鉆過程中鉆機(jī)長和操作手應(yīng)定時對鉆機(jī)及附屬設(shè)備進(jìn)行巡回檢查，及時做好維護(hù)和保養(yǎng)工作，提高工作效率；3.4當(dāng)孔鉆到要求深度后，應(yīng)對孔反復(fù)進(jìn)行通孔，為下?lián)Q熱管創(chuàng)造順利條件。4、下?lián)Q熱管4。1試壓：下?lián)Q熱管之前按設(shè)計要求進(jìn)行水壓試驗。在試驗壓力下，穩(wěn)壓至15min，穩(wěn)壓后壓力降不應(yīng)大于3%,且無泄漏現(xiàn)象.將其密封保持有壓狀態(tài)，準(zhǔn)備下管。4.2下管4.2。1為保證換熱效果，防止支管間發(fā)生熱回流現(xiàn)象，四根換熱支管之間需保持距離，下管前采用分離定位管卡將四根換熱管進(jìn)行分離定位，分離定位管卡的間距為3米（如圖所示）；（完整版）地源熱泵方案書4.2.2下管采用下管機(jī)下管，速度要均勻，防止下管過程中損壞管道，如果遇有障礙和不順暢現(xiàn)象，應(yīng)及時查明原因，待做好處理后才能繼續(xù)下管，最后地面上要保留2m左右的換熱管，將換熱管進(jìn)行固定，防止下滑到井內(nèi)，造成管道無法使用，甚至廢井；4。2.3換熱管道到位后，提起下管鉆桿，提桿過程中應(yīng)防止換熱器上浮，如發(fā)現(xiàn)上浮立即采取措施，確保管下到位。5?；靥?.1回填方式：我公司采用從地下反漿回填的方法灌回填料?；靥畋貌捎眠M(jìn)口高壓力的柱活塞泵，由孔底部位注入填料向上反填，逐步排除空氣，確保無回填空隙，保證了傳熱效果。5.2采用專用回填設(shè)備：回填料灌料時,要求高壓回填。若人工回填，壓力不夠空隙較多，嚴(yán)重影響傳熱效果，無法達(dá)到設(shè)計參數(shù)，系統(tǒng)供冷、供熱均無法實現(xiàn)。。5。3回填完后將留在地面的管道管口進(jìn)行封堵保護(hù)并進(jìn)行標(biāo)記，防止后續(xù)施工造成損壞.6、水平環(huán)路集管施工6。1.材料檢驗和儲存：管件和管材的內(nèi)外壁應(yīng)平整、光滑，無氣泡、裂口、裂紋、脫皮和明顯痕紋、凹陷；管件和管材顏色應(yīng)一致，無色澤不均勻；裝卸運輸和搬運時應(yīng)小心輕放，不能受到劇烈碰撞和尖銳物體沖擊，不能拋、摔、滾、拖，避免接觸油污，在儲存和施工過程中要嚴(yán)防泥土和雜物進(jìn)入管內(nèi).6。2。連接方式：管材采用熱熔連接。6。3.施工步驟：6。3。1當(dāng)室外水平管路施工開始后，將各分區(qū)的匯總