《地埋管地源热泵原理与施工技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地埋管地源热泵原理与施工技术（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、地埋管地源热泵原理及施工技术目录：一、术语二、地源热泵技术简介 1、地源热泵原理 2、地源热泵技术特点 3、地源热泵优点4、地源热泵缺点三、地埋管式地源热泵系统四、地埋管式地源热泵系统安装要点五、地埋管地源热泵系统安装工艺流程六、地埋管换热系统的检验与验收附录一、术语：1、地源热泵系统：以岩土体、地下水和地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物系统组成的供热空调系统，根据地热能交换形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。2、地埋管换热系统传热介质通过水平或竖直地埋管换热器与岩土体进行热交换的地热能交换系统，又称土壤热交换系统。3、
2、地埋管换热器供传热介质与岩土体换热用的，由埋在地下的密闭循环管组构成的换热器，又称土壤热交换器。根据管路埋设方式不同，分为水平地埋管换热器和垂直地埋管换热器。4、地下水换热系统与地下水进行热交换的地热能交换系统，分为直接地下水换热系统和间接地下水换热系统。5、 直接地下水换热系统由抽水井取出的地下水，经处理后直接流经水源热泵机组热交换后返回地下同一含水层的地下水换热系统。6、 间接地下水换热系统 由抽水井取出的地下水，经中间换热器热交换后返回地下同一含水层的地下水换热系统。7、地表水换热系统与地表水进行热交换的地热能交换系统，分为开式地表水换热系统和闭式地表水换热系统。8、开式地表水换热系统地
3、表水在循环泵的驱动下，经处理直接流经水源热泵机组或通过中间换热器进行热交换的系统。9、闭式地表水换热系统将封闭的换热盘管按照特定的排列方法放入具有一定深度的地表水体中，传热介质通过换热管管壁与地表水进行热交换的系统。10、环路集管连接各并联环路的集合管，通常用来保证各并联环路流量相等。二、地源热泵技术简介1、地源热泵原理地源热泵是一种利用地下浅层地热资源既能供热又能制冷的高效节能环保型空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源（电能），即可实现能量从低温热源向高温热源的转移。在冬季，把土壤中的热量“取”出来，提高温度后供给室用于采暖；在夏季，把室的热量“取”出来释放到土壤中去，并且常年能保证地
4、下温度的均衡。地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。 地下水地源热泵系统工作示意图 地埋管地源热泵系统工作示意图2、地源热泵技术特点：环保：使用电力，没有燃烧过程，对周围环境无污染排放；不需使用冷却塔，没有外挂机，不向周围环境排热，没有热岛效应，没有噪音；不抽取地下水，不破坏地下水资源。 一机三用:冬季供暖、夏季制冷以及全年提供生活热水。 使用寿命长：使用寿命20年以上，是分体式或窗式空调器的2-4倍。 全电脑控制，性能稳定，可以遥控，可以进行温湿度控制和新风配送3、 地源热泵优点： 1）、地源热泵技术属可再生能源利用技术 地源热泵是利用了地球表面浅层地热
5、资源（通常小于400米深）作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能（Earth Energy），是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。 2）、地源热泵属经济有效的节能技术 地能或地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源，这种温度特性使得地源热泵比
6、传统空调系统运行效率要高40%，因此要节能和节省运行费用40%左右。另外，地能温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。 据美国环保署EPA估计，设计安装良好的地源热泵，平均来说可以节约用户3040的供热制冷空调的运行费用。3）、地源热泵环境效益显著地源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40以上，与电供暖相比，相当于减少70以上，如果结合其它节能措施节能减排会更明显。虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25的充灌量；属自含式系统，即该装置能在工厂车间事先整装密封好，因此，制冷剂泄漏机率大为减少。该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区，没有燃
7、烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。4）、地源热泵一机多用，应用围广地源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统；可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，更适合于别墅住宅的采暖、空调。 5）、地源热泵空调系统维护费用低 在同等条件下，采用地源热泵系统的建筑物能够减少维护费用。地源热泵非常耐用，它的机械运动部件非常少，所有的部件不是埋在地下便是安装在室，从而避免了室外的恶劣气候，其地下部分可保证50年，地上部分可保证30年，因此地源热泵是免维护空调，节省了维护费用，使用户的投资在3年左右即可收回。 此
8、外，机组使用寿命长，均在15年以上；机组紧凑、节省空间；自动控制程度高，可无人值守。 4、地源热泵缺点 当然，象任何事物一样，地源热泵也不是十全十美的，如其应用会受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响；一次性投资及运行费用会随着用户的不同而有所不同；采用地下水的利用方式，会受到当地地下水资源的制约，实际上地源热泵并不需要开采地下水，所使用的地下水可全部回灌，不会对水质产生污染。三、地埋管式地源热泵系统1、1、地埋管式地源热泵系统组成 1.1 热泵系统由地源热泵机组、源水循环水泵、负载循环水泵、直供（冷）循环水泵、制热水泵、热水循环水泵、水处理设备及电器控制组成。热泵主机是整个系统
9、的“心脏”，负责制冷、制热和置换生活热水。 热泵的工作原理与常规空调的制冷机组或风冷热泵机组大致相同，这里不再 过多地描述，只对本方案系统进行介绍。本设计选用的热泵机组，冷暖负载（制冷、制热）模式机组部转换不需要操作，（管道）系统阀门，一键式的单指操作，制冷制热的温度设置可调，具有多种检测（探测）和多项保护功能，不必专人管理、操作完全自动运行地源热泵空调负荷，很可能会有较为明显的时间段，节假日或有重大赛事，会出现最高的冷暖、热水空调负荷，而在平时空调负荷不是很大，或者是完全停用。供暖季节（冬季）热泵如果停止工作，会导致系统设备、室其他管道冻损，通常 的做法是设低热泵机组和室风机盘管控制的温度实
10、现节能的目的。地源热泵设计了地耦循环系统利用自然能源保持系统和建筑物一定的温度。 1.2 全热回收（热水）系统 利用热泵的余热回收系统，置换（加热）到45-60（可调）的生活热水储水罐与热泵机组为承压密闭方式循环制热，循环水泵与机组联动并配有单独的控制和操作显示面板，自动运行，热水利用自来水的压力送出，在供水管路上设计安装一台循环水泵，并设有温度自动控制装置使管道的热水温度自动“恒温”，消除冷水头，在提供热水的同时还承担节水的责任，制热储水罐根据热水用量定制, 采用不锈钢材料加工制作，管道采用PP-R管材，系统安装完毕罐体及管道作保温处理。 1.3地耦循环供冷换热系统 利用地耦系统的自然（土壤
11、）温度为建筑物降温（保温），遇到空调峰值制冷负荷时直供系统与热泵机组接力供冷在冬季泵系统可作为防冻功能使用，较大的利用了自然能源，他是地源热泵系统的功能扩展，通过设在系统中的调节/分配装置，可实现自动运行（用户任选）。 地藕换热系统最关键的是换热效率，效率又受多种因素的影响，涉及到的主要因素有：地质结构土壤成分；地区（地域）自然环境、施工场地等。地耦系统的换热效率直接影响热泵的工况，也可以说地耦换热的效率等于热泵的效率，而热泵的效率直接影响运行成本，当然也直接影响初投资。 四、地源热泵室外地埋管的安装要点地源热泵室外地埋管一般选用垂直埋管方式，也叫直埋式。直埋式地源热泵施工时所需场地小,节省建
12、筑空间,是一种经济、对环境无害的绿色能源利用方式。它运行时无噪声,可靠、持久,供热/ 制冷效果好,舒适感好,是一种值得推广的能源利用新技术。 1、钻孔 直埋式地源热泵需要用钻机进行施工,要求钻机的钻进深度达到150200 m ,钻头的直径根据需要在100150 mm之间。由于钻孔深度较浅,一般采用常规的正循环钻进方法。在我国,可以选用普通的工程勘察钻机、岩心钻机,如DK- 300 型钻机、DPP100 型车装钻机等。 钻孔施工完成后孔壁必须保持完整。如果施工区地层土质比较好,可以采用裸孔钻进;如果是砂层,孔壁容易坍塌,则必须下套管。裸孔钻进时,要求泥浆的密度在1125 g/cm3 左右,以保证
13、形成比较稳定的孔壁并逐渐降低泥浆浓度(加清水) ;成孔时,要求最后上返泥浆的密度1108 g/ cm3 左右,且泥浆中基本不含砂粒。2、U 型管的制备 按照事先设计好的接管方式,把PVC 型管制备好,要求尽可能让U 型弯接头的熔接作业在室进行,以保证接头熔接的可靠性。在场地展开U 型管,以使其最好地下入孔。 注入防冻液。防冻液可以增加U 型管的整体重力,使下管更加容易,并作为传热介质。确保防冻液无泄漏后,在PVC 管的U 型接头处捆绑配重。配重一般选用815 mm的钢筋,长度为2.5 m 左右,根据下入PVC 管的根数决定配筋的数量,一般下入3 根PVC 管配1 根筋,下入5 根PVC 管配2
14、 根筋。 3、下U 型管 U 型管的下放是工程的关键,因为下入U 型管的深度决定着采取热量总量的多少,所以必须保证下入U 型管的深度。按照热交换原理,计算下入U 型管的深度,是以下管的长度计算,而不是按垂直距离计算。下U 型管的方法十分简单。一般采用人力下管,一方面人的感觉可以判断U 型管的完好与否;另一方面,人力也足以使其完全地下入孔。在施工过程中,由于孔情况复杂,下入U 型管时可能会遇到很大的阻力(主要来自孔壁对U 型管的摩擦阻力) ,可以采用如下方法进行下管:在PVC管上套上粗麻绳,辅以扶正机构,通过加力杠杆作用于粗麻绳上,以便下管。实践证明,这种方法很有效,一般可以增加下管深度1020 m。 4、灌注 注浆是为了填充U 型管与钻孔孔壁间的间隙,使其具有更好的传热性能。填充材料的选择决定了传热率的大小,选择一种热阻抗比较小的材料,是提高整个系统效率的有效途径。美国、加拿大、日本等国的观点认为,最好是把钻孔所取出的岩土体进行回填,但是这在工程上实现起来比较困难,所以一般选用特殊物质制成的专门的灌注材料。灌注时,要求泥浆泵的泵压足以使孔底的泥浆上返至地表,当上返泥浆密度与灌注材
