地源热泵培训资料

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1、地源热泵空调系统地源热泵空调系统工工程程技技术术简简介介目目录录第一章地源热泵概述.2第二章 地源热泵的特点.5第三章 地源热泵的分类.7第四章地源热泵的可行性分析.11第五章地源热泵系统的设计.14一、地埋管地源热泵系统设计.14二、地下水地源热泵系统设计.25三、地表水地源热泵设计.41第六章地源热泵的部分用户介绍.52第一章第一章地源热泵概述地源热泵概述一、地源热泵的工作原理众所周知，热泵是消耗一定高品位能源把能量从低温物体传递到高温物体的设备，这一过程如同水泵一样，可以将水从低处提升到高处。GB50155-92暖通空调术语标准中，给了热泵一个确切的定义：能实现蒸发器和冷凝器功能转换的制

2、冷机。地源热泵（Ground source heat pump）也称为地热热泵（Geothermal heat pump） ， 系统通过地源热泵将环境中的地源能（土壤、地下水、地表水、低温地热水和尾水）提取出来对建筑物供暖或者将建筑物中的热能释放到环境中去而实现对建筑物的制冷，夏季可以将富余的热能存于地层中以备冬用；同样，冬季可以将富余的冷能贮存于地层以备夏用。同时是实现采暖、制冷和生活用水热水的一种系统。它用来代替传统的制冷机和锅炉进行空调、采暖和供热模式。这样，通过利用地层自身的特点实现对建筑物、环境的能量交换。建筑物采暖、空调、供热、卫生热水室外地源换热系统水系统水或冷媒系统地源热泵在制

3、冷状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，使其进行汽-液转化的循环。 通过蒸发器内冷媒的蒸发将由风机盘管循环所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷凝器内冷媒的冷凝，由水路循环将冷媒所携带的热量吸收，最终由水路循环转移至地下水或土壤里。在室内热量不断转移至地下的过程中，通过风机盘管，以 13以下的冷风的形式为房间供冷。在制热状态下，地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功，并通过换向阀将冷媒流动方向换向。由地下的水路循环吸收地下水或土壤里的热量，通过冷凝器内冷媒的蒸发，将水路循环中的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过蒸发器内冷媒的冷凝，由风机盘管循环将冷媒所携带的热量吸收。在地下的热

4、量不断转移至室内的过程中，以 35以上热风的形式向室内供暖。系统实际上是指通过将传统的空调器的冷凝器或蒸发器延伸至地下， 使其与浅层岩土或地下水进行热交换，或是通过中间介质（如防冻液）作为热载体，并使中间介质在封闭环路中通过在浅层岩土中循环流动，从而实现利用低温位浅层地能对建筑物内供暖或制冷的一种节能、环保型的新能源利用技术。该技术可以充分发挥浅层地表得储能储热作用，达到环保、节能双重功效，而被誉为“21 世纪最有效的空调技术”。二、国外应用现状1912 年，瑞士 Zoelly 首次提出利用浅层地热能（地源能）作为热泵系统低温热源的概念，并申请了专利，这标志着地源热泵系统的问世。至 1984

5、年，Zoelly 的专利技术才真正引起人们的普遍关注，尤其在美国和欧洲各国，开始重视此项技术的理论研究。1974年以来，随着能源危机和环境问题日益严重，人们更重视以低温地热能为能源的地源热泵的研究，具有代表性的有 Oklahoma 州立大学、Oak Ridge 国家实验室、Louisiana 州立大学、Brookhaven 国家实验室等。现今，地源热泵已在北美、欧洲等地广泛应用，技术也趋于成熟。吸收的地热水热量 10kw消耗的电能2kw热泵机组性能系数 5供热量 12kw美国正在实现每年安装 40 万台地源热泵的目标；在瑞士、奥地利、丹麦等北欧国家，地源热泵在家用的供暖设备中占有很大比例，美国

6、地源热泵应用的力度最大，各项指标都已过半。美国最早利用的地源热泵系统是地下水源热泵。目前地源热泵在美国应用最多的还是学校和办公楼， 大约有 600 多所学校安装了地源热泵， 主要集中在中西部和南部地区。与美国不同，欧洲主要利用浅层地热资源，采用地下土壤中埋盘管（埋深小于 400 米）的地源热泵，主要用于室内地板辐射供暖及提供生活热水。三、国内应用现状我国具有较好的热泵科研成果与应用基础，早在 20 实际 50 年代天津大学开展了我国热泵的研究。20 世纪 80 年代末以后，国内各大院校开始了研究地源热泵的热潮。根据工程建设与设计期刊的调查在全国范围内共有地源热泵应用工程 2537 项，分布在除

7、港、澳、台地区外的 31 个省市区，说明地源热泵在我国应用的区域已经非常广泛。表 1 地源热泵应用工程项目分布情况省份数量省份数量省份数量北京758江西39广东64上海129吉林57甘肃43天津154山东94青海7江苏68黑龙江36广西18河北303台湾0海南1浙江43河南112宁夏36山西28贵州38重庆13安徽24湖北58新疆8内蒙古50云南2四川25福建20湖南58西藏34辽宁147陕西70总计25372537在本次受访单位提供的 83 项典型工程中，共有 8 个类型的建筑，其中办公楼 38 个， 别墅 6 个，宾馆 12 个，学校 7 个，医院 3 个，厂房 8 个，住宅 8 个，商场

8、 2 个。加上已知的北京首钢体育馆等体育建筑，可以看出，地源热泵技术已经在多种类型的工程中应用。图7地源热泵在多种类型工程中应用010203040办公楼别墅宾馆学校医院厂房住宅商场从总体上看，中国地源热泵的发展还不够规范，基础研究上还有待进一步完善，行业之间缺少必要的合作交流，这些因素都或多或少影响着这项技术的推广。第二章第二章 地源热泵地源热泵的的特点特点项目地源热泵中央空调溴化锂吸收式直燃机组水冷机组+燃油(气)热水锅炉水冷机组+电热锅炉占地面积机房占地面积小可设在地下室机房占用建筑面积，冷却塔占用屋顶面积储油设备需要占地面积须冷冻站和锅炉房， 冷却塔占用屋顶面积， 储油设备需要占地面积须

9、冷冻站和锅炉房，冷却塔占用屋顶面积需要较大的电负荷设备寿命20 年10 年冷水机组 20 年燃油锅炉10 年冷水机组 20 年， 电锅炉 15 年水资源消耗量只利用地下水的热量采用回灌技术，不消耗水资源冷却水循环量的2%冬季供热的排污补水冷却水循环量的 2%冬季锅炉的排污补水冷却水循环量的 2%冬季锅炉的排污补水驱动能源方式电能能源利用系数为 3.8-5.0燃油或燃气能源利用系数 80%夏季：电能利用系数为3.5-3.8冬季燃油或燃气80%夏季：电能利用系数为 3.5-3.8 冬季 90%环境保护无燃烧污染，水资源不和制冷剂接触，水没有污染有燃烧污染，有一定的噪音和水霉菌污染(冷却塔)有燃烧污

10、染， 有一定的噪音和水霉菌污染(冷却塔)无燃烧污染，夏季有一定的噪音和水霉菌污染（冷却塔）备注需要一定量的水资源机房需要设置自动安全报警系统需要设置两套机组和人员， 运行维护复杂锅炉房需要设置自动安全报警装置需要设置两套机组和人员，运行维护复杂地源热泵的优点：一、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

11、 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。二、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。三、环境效益显

12、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。该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，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。四、节省建设用地采用地源热泵供冷和供热系统，不需要建锅炉和冷却塔，以及堆放燃料和燃烧废物的场地，节省了建筑场地和经费。五、一机多用，应用范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。提高了空调使用的

13、灵活性和舒适性。六、独立计费真正做到分户计费， 一户一套空调系统可直接把空调费用转变为电费， 物业管理简单，无纠纷。此外，机组使用寿命长，均在 20 年以上；机组紧凑、节省空间；维护费用低；自动控制程度高，可无人值守。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。第三章第三章 地源热泵地源热泵的分类的分类地源按照室外换热方式不同可分为三类：1. 地埋管地

14、源热泵，2. 地下水地源热泵，3. 地表水地源热泵。根据循环水是否为密闭系统，地源又可分为闭环和开环系统。闭环系统如埋盘管方式 （垂直埋管或 水平埋管） ，地表水安置换热器方式。开环系统如抽取地下水或地表水方式。此外，还有一种“直接膨胀式”，它不象上述系统那样采用中间介质水来传递热量，而是直接将热泵的一个换热器（蒸发器）埋入地下进行换热。一、地埋管地源热泵地埋管地源热泵（图 2.（a） ， （b） ）是利用地下岩土中热量的闭路循环的地源热泵系统。 通常称之为“闭路地源热泵”， 以区别于地下水热泵系统， 或直接称为“地源热泵”。它通过循环液（水或以水为主要成分的防冻液）在封闭地下埋管中的流动，实

15、现系统与大地之间的传热。地下耦合热泵系统在结构上的特点是有一个由地下埋管组成的地热换热器(geothermal heat exchanger, 或 ground heat exchanger)。地热换热器的设置形式主要有水平埋管和垂直埋管两种。水平埋管形式是在地面开 12 米深的沟，每个沟中埋设 2、4 或 6 根塑料管。垂直埋管的形式是在地层中钻直径为 0.10.15 m 的钻孔，在钻孔中设置 1 组（2 根）或 2 组（4 根）U 型管并用灌井材料填实。钻孔的深度通常为 40200m。现场可用的地表面积是选择地热换热器形式的决定性因素。竖直埋管的地热换热器可以比水平埋管节省很竖直埋管的地热

16、换热器可以比水平埋管节省很多土地面积，因此更适合中国地少人多的国情。多土地面积，因此更适合中国地少人多的国情。管沟或竖井中的热交换器成并联连接，再通过集管进入建筑中与建筑物内的水环路相连接。在液体温度较低时，系统中需加入防冻液，北方地区应用时应特别注意。二、地下水地源热泵地下水源热泵（图 2.（c） ）的热源是从水井或废弃的矿井中抽取的地下水。经过换热的地下水可以排入地表水系统，但对于较大的应用项目通常要求通过回灌井把地下水回灌到原来的地下水层。水质良好的地下水可直接进入热泵换热，之后将井水回灌地下，这样的系统称为开式系统。由于可能导致管路阻塞，更重要的是可能导致腐蚀发生，通常不建议在地源热泵

17、系统中直接应用地下水。开式系统在适当的地下水条件和建筑物参数下是一个有吸引力的选择方式，但必须谨慎的使用。实际工程中更多采用闭式环路的热泵循环水系统，即采用板式换热器把地下水和通过热泵的循环水分隔开，以防止地下水中的泥沙和腐蚀性杂质对热泵的影响。通常系统包括带潜水泵的取水井和回灌井。板式热交换器采取小温差换热的方式运行，根据温度和地下水深度的不同，可以在很大程度上抵消开式系统在性能上的优势。由于地下水温常年基本恒定，夏季比室外空气温度低，冬季比室外空气温度高，且具有较大的热容量，因此地下水热泵系统的效率比空气源热泵高，COP 值一般在 3.86，并且不存在结霜等问题。最近几年地下水源热泵系统在

18、我国得到了迅速发展。无论是深井水，还是地下热水都是热泵的良好低位热源。地下水位于较深的地方，由于地层的隔热作用，其温度随季节气温的波动很小，特别是深井水的水温常年基本不变，对热泵的运行十分有利。3.3 地表水地源热泵地表水地源热泵系统（图 2.（d） ）由潜在水面以下的、多重并联的塑料管组成的热交换器取代了土壤热交换器，与土壤热交换地源热泵一样，它们被连接到建筑物中，并且在北方地区需要进行防冻处理。地表水热泵系统的一个热源是池塘、湖泊或河溪中的地表水。在靠近江河湖海等大量自然水体的地方利用这些自然水体作为热泵的低温热源是值得考虑的一种空调热泵的型式。热泵与地表水的换热可采用开式循环或闭路循环的

19、形式。开式循环是用水泵抽取地表水在换热器中与热泵的循环液换热后再排入水体。但水质较差时在换热器中会产生污垢，影响传热，甚至影响系统的正常运行。更常用的地表水热泵系统采用闭路循环，即把多组塑料盘管沉入水体中，热泵的循环液通过盘管与水体换热，可以避免水质不良引起的污垢和腐蚀问题。在实际工程中，有大量的应用特性可以帮助我们决定以上系统中的哪一种形式最适宜选择。其中包括可用地下水含量、可用地表水面积、现场土地面积、潜在热回收能力、建筑物高度和规模、机房面积和当地规划要求等。第四章第四章地源热泵的可行性分析地源热泵的可行性分析1、地源热泵的技术可行性研究拟采用水源热泵系统时，应先调查了解供水场地的供水水

20、源条件，或向当地水资源管理部门咨询，或请专业队伍进行必要的水文地质调查或水文地质勘察，了解是否有可利用的水源，通过可行性研究，确定利用地下水或是地表水的供水水源方案。拟采用地埋管热泵系统时，应先调查了解工地场地的可埋管面积，地下水源条件，土壤条件，或向当地水资源管理部门咨询，或请专业队伍进行必要的水文地质勘察，了解是否有可利用的土壤源，通过可行性研究，确定利用地埋管的地源方案。2、地源热泵的经济可行性分析地源热泵系统可实现对建筑物的供热和制冷，还可供生活热水，一机多用。一套系统可以代替原来的锅炉加制冷机的两套装置或系统。系统紧凑，省去了锅炉房和冷却塔，节省建筑空间，也有利于建筑的美观。如上所述

21、，地源热泵系统的另一个显著的特点是大大提高了一次能源的利用率，因此具有高效节能的优点。地源热泵比传统空调系统运行效率要高约 40-60。另外，地源温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，整个系统的维护费用也较锅炉制冷机系统大大减少，保证了系统的高效性和经济性。迄今为止制约地下耦合热泵系统在我国应用的障碍主要是在地下埋管的初投资较高，以及政府、建筑设计人员和公众对这一技术缺乏了解。地源热泵空调系统的经济性取决于多种因素。不同地区，不同地质条件，不同能源结构及价格等都将直接影响到其经济性。根据国外的经验，由于地源热泵运行费用低，增加的初投资可在 17 年内收回，地源热泵系统在整个服务周期内

22、的平均费用将低于传统的空调系统。这里根据华中地区的情况和现行的价格体系对地源热泵空调与传统空调方式的初投资及运行费用指标作一比较。表 5.1 地源热泵空调与水环热泵空调方式初投资及运行费用比较项目项目水环热泵空调水环热泵空调地源热泵空调（地下水地表水土壤源）地源热泵空调（地下水地表水土壤源）一设备功率（单位：kw）a.空调机组分散式水环热泵空调机组， 制冷量为 1000kw分散式地源 （地下水）热泵空调机组，制冷量为1000kw分散式地源 （地表水）热泵空调机组，制冷量为1000kw分散式地源 （土壤源-垂直埋管）热泵空调机组， 制冷量为 1000kwb.机组电功率(kw)222.22172.

23、41222.22222.22c.冷却水水泵(kw)30.0030.0030.0037.00d.外循环泵或井用潜水泵(kw)0.0030.0015.000.00e.冷却塔(kw)7.500.000.000.00f.配电总量(kw)259.72232.41267.22259.22g.燃气锅炉(kcal/h)300000二一次性投资分析（单位：万元）a.空调机组116.96126.32126.32126.32b.冷却水泵1.851.851.852.64c.外循环泵或井用潜水泵0.004.631.130.00d.电子水处理仪0.800.800.800.80e.冷却塔4.540.000.000.00f.

24、旋流除砂仪0.001.831.830.00g.板式换热器0.003.7610.670.00h.防冻液0.000.000.000.00j.取井（埋管）费用0.008.000.0037.50k.燃气锅炉11.860.000.000.00l.安装费用60.2060.2064.5070.52m.增容费14.2812.7814.7014.26n.配电13.4814.6116.1614.790.土建费用 （机房）0.002.002.002.00初投资费用223.96236.78239.95268.82初投资费用比较0.000.0012.8112.8115.9815.9844.8644.86三、运行费用分析

25、（单位：万元）年运行费用41.3741.3730.3630.3632.5532.5531.2031.20年运行费用比较0.000.0011.0111.018.838.8310.1710.17四、经济可行性分析（单位：年）回收期0.000.001.161.161.811.814.414.41附表 5.1-1 地源热泵空调与水环热泵空调方式年运行费用比较项项目目水环式水环式地下水式地下水式地表水式地表水式埋管式埋管式冷负荷（kw）1000100010001000热负荷（kw）550550550550夏季空调主机能效比4.55.84.54.5冬季空调主机能效比4.04.54.04.0空调机功率（kw

26、）夏季222.2172.4222.2222.2空调机功率（kw）冬季137.5122.2137.5137.5耗气量（m/h）冬季102.50.00.00.0冷却塔功率（kw）7.5000冷却水泵或内循环水泵功率（kw）30303037冷冻水泵或外循环水泵功率（kw）030150开机率0.8燃气价/电价1.8元/m1.0元/度制冷时间4 个月30 天8 小时960制热时间3 个月30 天8 小时720空调主机运行费用夏季170666.7132413.8170666.7170666.7冬季79200.070400.079200.079200.0燃气锅炉运行费用冬季106254.70.00.00.0

27、冷却塔运行费用7200.00.00.00.0冷却水泵或内循环水泵运行费用50400.050400.050400.062160.0冷冻水泵或外循环水泵运行费用0.050400.025200.00.0年总运行费用413721.4303613.8325466.7312026.7运行费用比较100%100%73.4%73.4%78.7%78.7%75.4%75.4%说明：1、全年按 7 个月运行，夏季 4 个月，冬季 3 个月。2、电价按 1.0 元/度计，燃气价按 1.8 元/m。3、采用混合式地源热泵（夏季加冷却塔，冬季加辅助热源）可以降低工程初投资。第五章第五章地源热泵系统的设计地源热泵系统的设

28、计在决定是否使用地源热泵以及是采用地下水系统、地表水系统还是土壤热交换器系统之前，应对现场情况进行准确翔实的掌握。首先要对现场进行现场勘测，获取现场的水文地质报告，并进行可行性分析，再确定使用地源热泵的形式。建筑物冷热负荷及冬夏季地下换热量计算建筑物冷热负荷计算与常规空调系统冷热负荷计算方法相同，可参考水环热泵系统空调设计中的负荷计算。冬夏季地下换热量分别是指夏季向土壤、地下水或地表水排放的热量和冬季从土壤、地下水或地表水吸收的热量。可以由下述公式计算：+=11111COPQQkW（1）=22211COPQQkW（2）其中1Q夏季向土壤、地下水或地表水排放的热量，kW1Q夏季设计总冷负荷，kW

29、2Q冬季从土壤、地下水或地表水吸收的热量，kW2Q冬季设计总热负荷，kW1COP设计工况下水源热泵机组的制冷系数2COP设计工况下水源热泵机组的供热系数一般地，水源热泵机组的产品样本中都给出不同进出水温度下的制冷量、制热量以及制冷系数、供热系数，计算时应从样本中选用设计工况下的1COP、2COP。若样本中无所需的设计工况，可以采用插值法计算。根据地下换热量确定埋管长度，打井数量，地表水面积及其他辅助冷热源的大小。一、地埋管地源热泵系统设计一、地埋管地源热泵系统设计一、地埋管地源热泵系统设计一、地埋管地源热泵系统设计1、管网的设计土壤蕴藏大量的热能，在土壤中埋设循环水管，夏季空调系统制冷时将冷凝

30、热传入地下储存，冬季制热时再释放，冬、夏循环使用。根据埋管方式分为：水平埋管、垂直埋管两种方式。1.1、水平埋管式将横管埋入在深度约为 1.23.0m 深的水平管沟内， 水平埋管式换热器按每个管沟置数分为二管制、四管制、六管制。如下图：管井与场边线、基础、排水沟、井、污水坑等间距3.0m。1.2、垂直埋管式垂直埋管式换热器由高密度聚乙烯管（PE）组成，这些管环放在直径 100150mm 的垂直管孔中，井内埋设 U 形管或者同心套管，所有垂直管孔要用膨胀润土（粘土）灌浆。有并联式系统和串联式两种类型。 垂直埋管换热器按每个管井置管数量分为二管制、 四管制。如下图：垂直埋地换热器的组成a、U 型管

31、，常用的管道材料是高密度聚乙烯（PE）管和聚丁烯（PB）管道材料。这种管由专门厂家制造，并以过打压测试。对于地下热交换器，不推荐使用 PVC 管。b、流体是水或含有防冻剂的水。c、浆或回填物，用来加大与岩土的传热，以及保护地下水不受污染。d、岩土。2、埋管长度及面积的计算2.1、水平埋地换热器系统的设计将横管放在深度 1.23 米深的水平管沟，比垂直埋管可节省费用 2530。由于受地表温度年波动的影响，环路长度需增加 1520。管沟长度取决于土壤条件和管沟中的管子数量。该方式常用于住宅，适用于土地面积较大且具有较高地下水位的地区。水平埋管式换热器需要埋管的长度及面积可按下表进行估算：布管方式热

32、交换器管材管长(m/kw)管沟长(m/kw)占地面积（m2/kw)连接方式每管沟直管数量材料尺寸(mm) 北方地区 南方地区 北方地区 南方地区 北方地区 南方地区串联1聚乙烯DN32 或DN5030.530.591串联2聚乙烯DN32 或DN50396519.532.55392.5聚丁烯DN40并联2聚乙烯DN20 或DN3243.57221.7365392.5聚丁烯DN25并联4聚乙烯DN20 或DN3252871321.74063.5聚丁烯DN25并联6聚乙烯DN20 或DN3262.5101.510.5174063.5聚丁烯DN25注：管沟间距1.50m；最上侧排管埋深间距0.60m;

33、管沟与公共设施、其它管线间距1.50m；2.2、垂直埋地换热器系统的设计首先要确定整个换热器的尺寸。其中井深、井孔直径和环路是 3 个关键因素。计算埋管长度时，必须知道土壤温度、含水量、导热系数、管道直径、热阻、流量等或实际测试得到的不同地质条件下不同管径的单位管长换热量。井孔数量与井深成反比，单个井孔的浓度由钻井费用决定。为节约初投资，确定单个井孔深度度后，就可以反算出井孔数量。根据地源热泵系统的取热、放热负荷，由有关公式可以计算出地源热泵的流量。为了保持合理的压降，根据经济流速（竖直埋管中水流应为紊流状态，流速太快会增加循环水泵能量消耗，流速取 1m/s 左右为宜）可确定埋管的直径。埋管直

34、径直接决定井孔直径。小直径井孔费用少，其优点是：1）井孔排出的泥土少，这意味着以更小的能耗和处理费用、回填物费用的相应降低来更好地防止地下水受污染。2）传热性能得到改善，因为大部分回填材料的导热系数都大于岩土。3）相应增大了井孔的间隔。其缺点是用降低管径可能导致高的循环泵运行费用。并不是埋管直径越大越好。例如使用 32mm 而不是 20mm 的埋管，可以减少埋深 10%，但是要求更大的井孔间隔还会增大占地面积。所以，在设计一个埋管换热器系统时，必须权衡各方面的得失，确定一个相对优化的埋地换热器系统。埋地换热器地源系统的环路不是串联就是并联。串联环路是仅有一个流程，而并联环路有两个或两个以上的流

35、程。串联环路的优点是：1）需要较大的直径管道，管道的线性长度有较高的热性能。2）系统中的空气和废渣较易排除。缺点是：1）管径较大，流量较大，需要的防冻剂量也很大。2）由于管道过长，容易引起水力失调，影响系统的能力。并联环路的优点是:1）管径较小。2）费用低。3）易于系统的水力平衡。缺点是：1）系统内的空气和废渣不易排除。2）难于保证各个分支环路的流量平衡。一个埋管换热器系统通常由若干个环路组成，各个环路之间可以是并联连接，也可以是串联连接，或串联和并联混合连接；每个环路通常由若干个埋管换热器组成，随着埋管换热器数量的增加，环路的个数也在增加，传统的设计采用同程式的分支集水管。近来，许多设计师更

36、多使用闭环集水管，再将各分支集水管与总集水管连接。总集水管直径管直径为 150mm 或更大。总集水管与地源热泵机组相连。由于埋管换热器是密闭循环系统，利用的是大地土壤进行换热，不是直接利用地下水换热，埋管换热器内充满了水或有防冻液的水，这些水可以是预先处理的或在室外管路的地上部分安装一套水处理设备和除污器，以防止腐蚀、阻塞地源热泵设备。垂直埋管式换热器换热面积与散热量或吸热量之间的关系可按下表估算：垂直埋管式换热器需要埋管的面积可按下表进行估算：布管方式热交换器管材管长（m/kw）管井长 （m/kw）占地面积（m2/kw）连接方式每管沟直管数量材料尺寸（mm）北方地区南方地区北方地区南方地区北

37、方地区南方地区并联2聚乙烯DN20或DN3226435132174747聚乙烯DN25注：管井间距4.5m；管井与场地边缘、公共设施、基础、排水沟间距3.0m；管井与非公用井间距6.0m；管井与化粪池间距15.0m；管井与公用井、污水坑、饲养场、 厕所、渗流坑，下水管网间距30.0m。(在实际工程中，也可以利用管材“换热能力”来计算管长。换热能力即单位垂直埋管深度或单位管长的换热量，一般垂直埋管为 70110W/m(井深)，或 3555W/m(管长)，水平埋管为 2040W/m（管长）左右)3、地埋管系统在高层建筑的应用当前，由于土地资源的紧张，建筑物往往设计成高层建筑，这种建筑容积率高，可用

38、于地埋管埋设地下换热器的场地面积相对较小，而地下换热器管道的长度及管井之间的最小距离必须保证，为此只好增加埋管的深度。深度的增加，降低了埋管区土壤表面积与体积之比，使土壤难以热平衡，而且增加了工程费用。如果可埋管场地与计算所需埋管场地相差不是很大时，在土建开工前，可利用建筑物本身结构占有的地面进行埋管。如果可埋管场地与计算所需埋管场地相差较大时，降低土壤换热器地源热泵空调工程费用并同时解决土壤热平衡问题的有效方法之一是采用混合式地源热泵空调系统。这种系统由地下埋管加上辅助冷却设备或加热设备组成，系统简单，却能显著降低工程费用，减少地下换热器所需的面积，控制土壤的温度在设计范围内，保证空调系统的

39、正常运行。当楼层高度大于60 米时，需要选择承压能力大于 2.0Mpa 的 PE 或 PB 管及附件。4、土壤热交换器系统安装原则及与建筑设计等协调配合在获取建筑物平面图及周边结构布置图后，了解需要空调的建筑物可以利用的埋管面积（如绿化带、球场、地下车库、建筑物地下及建筑区域内道路等） ，明确待埋区域内各种地下管线的种类、位置及深度，预留未来地下管线所需的埋管空间及埋管空间及埋管区域进出重型设备的车道位置和荷载。对于小于 3000m2 建筑所使用的垂直式地热交换器系统，我们建议设一个勘测井。对于大型建筑，则至少应开凿两个勘测井。对于小于 3000m2 建筑所使用的垂直式地热交换器系统，我们建议

40、至少使用一个测试井。对于大型建筑，则至少应钻两个测试井。 每一个测试井应钻到最深的设计热交换器设计井下 15 深的地方。 用来勘测地下水水温、水深度以及地下水水质。在土建规划平面图设计好后，开始进行地面清理，铲除地面杂草、杂物和浮土，平整地面，并准备地下埋管。地埋管换热器安装位置应远离水井及室外排水设施，并宜靠近机房工以机房为中心设置。铺设供、回水集管的管沟宜分开布置；供、回水集管的间距应不小于 0.6m。4.1、安装应尽可能遵循土壤热交换器的设计要求，但也允许稍有偏差。开挖地沟或钻凿竖井颊图上应清楚标明开沟或钻洞的位置，以及通往建筑物和机房的入口。平面图上还应标明在规划建设工地范围内所有地下

41、公用事业设备的位置。应保证进行钻洞、筑洞、灌浆、冲洗和填充热交换器时的工地供水。应与承包商一起对平面图进行复审，并在批准平面图之前就存在的偏差达成一致，在开始安装之前，承包商应获得与工作项目有关的所有开工许可。水平热交换器安装包括：1）按平面图开挖地沟；2）按所提供的热交换器配置在地沟中安装塑料管道；3）应按工业标准和实际完成全部连接缝的熔焊；4）循环管道和循环集水管的试压应在回填之前进行；5）应将熔接的供回水管线连接到循环集管上，并一起安装在机房内；6）在回填地沟之前，将管线和循环集管充水并试压；7）在所有埋管地点上方做出标志，或者说标明管线的位置。垂直热交换器安装包括：1） 按平面图钻凿出

42、每个竖井， 并立即把预备装填和压盖的 U 形管热交换器安装到竖井中，而且用导管从底部向顶部灌浆；2）沿垂直竖井边布置的地沟需适应分隔开的被压盖的供回循环管线的要求；3）将供回循环管熔接到循环集管上；4）连接循环集管和管线，并在分隔开的供回循环管线地沟内将管线引入建筑物内；5）在回填地沟之前，将管线和循环集管充水并试压；6）在钻井时可能会产生大量水和泥渣，应设适宜的清理设施，以使工地不至泛滥。4.2、回填和灌浆回填地沟：如果管道被放进在多个不同深度的地沟，重要的是要认真用砂子回填每一管道层上方 15cm 厚的第一层回填层， 并仔细清除尖利的岩石块和其他碎石。 这一管道层的其余部分，则可用机械回填

43、泥土至下一高度层。应尽可能将土块打碎。加水人工夯实这一层后，再安装下一管道层。在地表面上应将地沟上方剩下的土堆起来压实。对曲线型或螺旋形的热交换器，则需采取不同的回填程序。垂直竖井的灌浆垂直热交换器系统中的竖井应使用导管灌浆。对灌浆的选择取决于地下条件，灌浆材料特性和土壤热交换器的预期运行温度。灌筑合适的灌浆可以加强土壤和热交换器之间的热换触，防止污染物从地面向下渗漏，和防止各含水层之间水的移动。垂直热交换器的灌浆在许多管辖区域是强制性的。含有 95%水泥和 5%膨润土的灌浆或膨润土壤浆应在钻井完成和安装了每一个热交换器之后立即进行。 为尽可能减少每批灌浆配料之间的准备时间， 应使用大容量的灌

44、浆混合器/分离存储罐。应该用直径不小于 25mm 的聚氯乙烯管（宁可将管径选大些，以减少摩擦阻力损失）做导管，并在将其往下放进竖井之前连接到 U 形管热交换器上。如果可以预期热交换器是埋设在冻土层以上的地块运行，则可使用以膨润土为基料的灌浆，按单位灌浆产生的基本体积计价，要比水泥灌浆便宜。它们不会因水合作用产生热量，而且保持塑性状态，因此发生裂纹时可以自行愈合。水泥基料的灌浆会以可渗透的粒状形式损耗掉，所以所用的灌浆体积需相应增加，而且它们还会收缩和龟裂，传热能力降低并增加了灌浆的渗透性。如果预期热交换器是在冻土层以下非常密实或竖硬的土壤或岩石内运行，与以膨润土为基料的灌浆相比，则水泥基料的灌

45、浆更有优势，因为孔隙水会冻结并膨胀。这会损坏膨润土灌浆，而且产生的力会导致管道被挤压并产生节流。水泥基料灌浆可以抵抗这种膨胀力。其他灌浆原则或需要考虑的事项如下：1）监督检测灌浆的运行操作，以保证灌浆以正确的比例被充分混合，并有足够的粘性以便用泵将其充入竖井。2）灌浆承包商应有备用灌浆管、软管和在工在上能容易使用的设备。3）正位移泵（螺旋或活塞型）最适宜于将灌浆向下充入竖井。4）内径 75100mm 的吸入管和内径 2550mm 的排放管即可满足要求。5）水泥基料灌浆应由纯水泥和重量比为 5%的膨润土粉组成。6）水与水泥取 0.55 比 0.6 的重量比即可满足要求。经验表明，有两个问题必须注

46、意经验表明，有两个问题必须注意 : : 其一，施钻完毕钻孔内有大量积水，水的浮力使其一，施钻完毕钻孔内有大量积水，水的浮力使安放套管有一定的困难安放套管有一定的困难，其二其二，由于钻孔中的泥沙沉积由于钻孔中的泥沙沉积，设计钻孔深度和实际深度可能不设计钻孔深度和实际深度可能不一致而影响套管安装一致而影响套管安装。为此为此，换热器的组装应和钻孔相配合换热器的组装应和钻孔相配合，即每钻完一孔前即每钻完一孔前，套管必须套管必须组装好组装好，施钻完毕应尽快将套管放入钻孔中施钻完毕应尽快将套管放入钻孔中，并立即将水充满套管并立即将水充满套管，以防孔内积水使套管以防孔内积水使套管脱离孔底上浮，达不到预定埋设

47、深度。脱离孔底上浮，达不到预定埋设深度。4.3、 热交换器的耐压试验、净化和冲洗垂直热交换器安装的管道应在运至工地后即用空气试压。这将有助于检验管道是否因加工不良而存在有可能渗漏的气孔。每一个垂直热交换器中的循环管路应用水试压检漏，试验力为 0.7MPa（按环路最低点的静压水头不超过管子额定破坏压力来考虑） ，稳压 4h。在这段时间内，可以接受的压力降应不大于 0.035MPa。将热交换器密封插入竖井并立即导管灌浆。用卷边/盖顶熔接密封。完成导管灌浆之后再稳压 1h。装配组合循环集管和管线。接管道制造商的建议进行热熔接。在装配循环管路之前对循环集管和管线试压.一旦装配完毕,就回填分别在各自地沟

48、中或同一地沟中分开的供回水管线.在回填地沟之前,按前面所述用 0.7MPa 的压力做系统试压。 在加防冻剂和做化学处理之前用便携式充气站将空气和碎石从系统中清除。4.4、填充土壤热交换器一旦土壤热交换器安装完毕，即试压、空气清洗，冲洗并完成回填后，就可向系统充装适当浓度的杭冻剂，在需要的地方还要加入适宜的防腐剂。充装应通过机房中土壤热交换器集管上的末端阀门进行。加到土壤热交换器中抗冻剂的量应按包括室内水环路管道在内的整个系统来考虑。其结果是溶液被浓缩直至室内系统被冲洗、清扫、充水并连接到机房中的土壤热交换器集管上为止。4.5、穿过建筑物围护结构通常发生穿过的位置是通过地基基础墙或向上通过机房地

49、面。应将供回水管线支架组至少分开 600mm。 每一组中的各支架应至少相距 150mm。 通过地面的管线穿过可用灌入水泥来抑制。墙的穿过则可在墙内安装套管密封。应保护靠近墙的供回管线支架免受因空洞而造成的土壤沉降差的影响。墙的外表面应用适宜的材料填缝，并用冷作用沥青密封防水，应在回填之前处理。4.6、与中央泵站的连接应在机房中设置供水集管以将热交换器的回水从内部水环路送到所有管线的供水支管中。应设置回水集管以收集从所有管线的回水支管流回的水流量并将其送至内部水循环管路系统。每一供回管线都应带有关闭阀。供回集管还应安装带有关闭阀的维修口和柔性连接软管。5、地埋管换热系统的检验与验收及管理维护5.

50、1、地埋管换热系统安装过程，应由相关国家授权检测机构进行现场检验，并提供检验报告。检验内容应符合以下规定：1）管材、管件等材料应符合国家现行标准的规定；2）钻孔的位置、深度以及地埋管换热器的长度应符合设计要求；3）回填材料及其配比应符合设计要求；4）水压试验应合格；5）各环路流量达到平衡要求；6）防冻液和防腐剂的特性及浓度应符合设计要求；7）循环水流量及进出水温差应符合设计要求。5.2、水压试验应符合以下规定：1）垂直地埋管换热器插入钻孔前，应做第一次水压试验。在试验压力下，稳压至少15 分钟，压力下降，不渗不漏；将其密封后插入钻孔，完成灌浆之后再稳压 1 小时，压力不降，不渗不漏，则认为合格

51、。2）水平埋管换热器放入沟槽前，应做第一次水压试验。在试验压力下，稳压 1 小时，压力下降，不渗不漏，则认为合格。3）地埋管换热器与环路集管装配完成后，回填前应进行第二次水压试验。在试验压力下，稳压至少 2 小时，压力不降，不渗不漏，则认为合格。4）环路集管与机房分集水器连接完成后，回填前应进行第三次水压试验。在试验压力下，稳压至少 2 小时，压力不降，不渗不漏，则认为合格。5）地埋管换热系统全部安装完毕，且冲洗、排气及回填完成后，应进行第四次水压试验。在试验压力下，稳压至少 12 小时，压力不降，不渗不漏，则认为合格。6）试验压力，当工作压力小于等于 1.0MPa 时，应为工作压力的 1.5

52、 倍，且不应小于0.6MPa。当工作压力大于 1.0MPa 时，应为工作压力加 0.5MPa。7）水压试验宜采用手动泵缓慢升压，升压过程中应随时观察与检查不和有渗漏；不宜以气压试验代替水压试验。5.3、对回填过程的检验应与安装地埋管换热器同步进行。5.4、埋管后未使用前的管理维护用塑料或橡胶堵住接口，并用生料带密封，防止石沙、土壤等杂物进入管内。在埋管接口处作明显标示，防止管路被其它工种误操作破坏。6、施工中的几点体会(1) 对于壁厚 3.5mm 的塑料管，不宜采用焊接，应该使用活接头或承插连接。埋管深度 10m 的套管，使用活接头连接方法较好。(2) 对于壁厚 3.5mm 的塑料管，宜采用焊

53、接或采用活接头连接。(3) 支管沟应在钻孔钻完后再开挖。(4) 由于套头上面的进出水管采用活接头连接，此处压力较大，因此在试压中一定要注意检查此处是否漏水。(5) 若换热器内管长度 10m ， 则需采用承插或活接头方式进行连接。(6) 泥浆池收集钻孔过程中产生的泥浆，经沉淀后是一种较好的回填物。(7) 由于套管与钻孔之间存在缝隙，必须回填一些传热系数较高的物质。7、设计举例7.1、设计参数成都某住宅 (三室两厅) 单户空调面积 110m2，总设计冷负荷 15.4kW,总设计热负荷13.2kW，冬季供冷，夏季供热，全年供卫生热水。I、室外设计参数1)夏季室外计算干球温度：31.6湿球温度：26.

54、7室外平均风速 1.1m/s大气压力：94.77kPa2)冬季室外计算温度：1相对湿度：80%室外平均风速 0.9m/s大气压力 96.32kPaII、室内设计参数夏季室内温度 tn27, 相对湿度n55冬季室内温度 tn20, 相对湿度n457.2、 计算空调负荷，卫生热水量及选择主要设备本期工程空调区域为三室两厅的房间，取定单位面积冷负荷指标为：140W/ m2，包括围护结构热，太阳辐射热，室内人体热，照明热，室内其它设备热，新风热等各种负荷；单位面积热负荷指标为：120W/ m2，包括围护结构失热，太阳辐射得热，新风加热及附加耗热量等各种负荷。计算得到各房间冷热负荷，冷负荷大于热负荷，以

55、冷负荷为标准选择水水式地源热泵机组型号，室内拟采用地板辐射采暖制冷的形式。夏天制冷时，冷冻水进出水温度 18/23,比标准工况（7/12）的进出水温度高，蒸发温度比常规高， 机组的能效比高，夏季建议增加一台新风机对空气除湿，以提高空调房间的舒适度。冬天制热时，热水进出水温度 30/25，比标准工况（40/35）的进出水温度低，机组的能效比高。考虑房间同时使用系数（取 0.8） ，得到建筑物夏季实际设计总冷负荷为 12.5kW，冬季实际设计总热负荷为 10.5kW。取计算用的热水温度为 55，冷水温度为 12，混合水温度为 42，每日需 55热水量 0.3m3,利用水水式空调机组的冷凝热余热和水

56、水式空调机组不开空调时生产卫生热水。 选择 LSR-12I 型水-水式热泵机组 1 台， 本设计举例工况下的1COP5，2COP4.5。7.3、计算地下负荷根据公式（1） 、 （2）计算得155115 .1211111=+=+=COPQQkW2 . 85 . 4115 .1011222=COPQQkW取夏季向土壤排放的热量1Q进行设计计算。7.4、确定管材及埋管管径选用聚乙烯管材 PE63（SDR11） ，并联环路管径为 DN20，集管管径为 DN25 如下图所示。7.5、确定竖井埋管管长根据公式，结合成都地区土壤中含水丰富，土壤的换热效果好，取套管的单位换热量为 45 W/m（管长） ，计算

57、得：340451000154510001=QLm7.6、确定竖井数目及间距选取竖井深度 50m，根据公式（4）计算得4 . 35023402=HLN个圆整后取 4 个竖井，竖井间距取 4.5m。7.7、计算地埋管压力损失分别计算各管段的压力损失，得到各管段总压力损失为 40kPa。再加上连接到热泵机组的管路压力损失，以及热泵机组、平衡阀和其他设备元件的压力损失，所选水泵扬程为13mH2O。7.8、校核管材承压能力成都夏季大气压力0p94770 Pa，水的密度1000 kg/m3，当地重力加速度g9.8 m/s2，高度差h60 m重力作用静压 gh588000 Pa水泵扬程一半 0.5hp6.5

58、mH2O63500 Pa因此，管路最大压力hpghpp5 . 00+=746270 Pa（约 0.8Mpa）聚乙烯 PE63（SDR11）额定承压能力为 1.6MPa，管材满足设计要求。7.9、水水热泵三联供和分体空调加燃气热水器比较1）中宇空调与独立分体式空调特征比较空调形式项目中宇水源(环)空调系统风冷分体式空调系统主机对环境的影响主机均置于卫生间内或吊顶层内，不影响美观，不对周围环境造成影响。冷凝水一般排向卫生间。外机需安装于外墙或屋顶上，影响建筑物装饰效果，对周围环境造成热导效应。当冷凝水无组织排放时，影响楼下住户及污染环境。系统工况及寿命采用循环水冷却，机组运行工况安全稳定，主机寿命

59、长达1820 年。风冷方式受外界环境影响大，机组运行工况不稳定，主机置于室外，风吹雨淋日晒，寿命一般在510 年左右。运行费用系统满负荷能效比 EER 高达4.6，单机高达 5.5，高效、节能，运行成本降低 30以上，热回收空调制冷制热功率的15%用来加热卫生热水一般能效比在 2.22.8 之间，制冷制热效果受内外机冷媒连接管长度影响，运行成本较高。系统功耗系统输入功率小，节省电力增容费。系统输入总功率大，增加电力增容费。2）运行费用比较，中宇热回收空调机组高效节能水冷热回收机组压缩机选用高效旋转式或涡旋式，容积效率比活塞式高 25%以上。水侧换热器采用高效换热技术， 冷凝温度大大下降， 压缩

60、机能效比(EER) 风冷式高出 70-95%。若考虑室内风机功耗， 空调机单机能效比 EER 高达 3.5-5.0， 比一般空调系统节能 20-40%。三联供水冷热回收机组能从冷却水中和机组冷凝热获取大量免费热量，每消耗 1Kw 电就能产出 35.5Kw 以上的热量，其运行费用约为直接电能的 25%、液化燃气能 45%、燃油能的50%、天燃气能的 60%，与燃煤能和太阳能制热方式的运行成本基本持平；外界温度越高，设备工作的时间越短，其节能的效果越突出。水冷热回收机组不仅可以加热热水，而且可以降低空调冷却水温度，从而提高了空调机组的能效比。空调机组运行费用比较项目中宇水冷热回收机组分体式空调机组

61、冷负荷（）12.0012.00热负荷（）10.0010.00夏季空调机组能效比5.002.60冬季空调机组能效比4.502.20夏季空调机组耗电量2.404.62冬季空调机组耗电量2.224.55水泵耗电量0.600.00空调系统开机率0.9电价0.8夏季空调机组运行时间960小时夏季空调机组运行时间960小时夏季空调机组运行费用1658.883190.15夏季空调机组运行费用1536.003141.82水泵运行费用921.600.00全年空调机组运行费用4116.486331.97运行费用比较100%154%卫生热水机组运行费用比较项目水冷热回收机组燃气/燃油热水锅炉耗电量（kwh/天 ）或

62、耗气量（m3/天 ）32.0空调系统开机率0.8电价（元/kwh ）或燃油价（元/kg）0.81.8运行时间1095 天运行费用24533942制热工况及效率冬季制热工况稳定，不存在环境温度过低难以启动的问题，性能系数 COP 高，不需除霜，能耗低。冬季制热工况不稳定，性能系数COP 随环境温度的下降而降低， 与人的感受正好相反，环境温度过低时压缩机难以启动，压缩机反向除霜，能耗高。运行费用比较100%161%全年运行费用比较：水冷热回收机组不仅可以加热热水，而且可以降低空调冷却水温度，从而提高了空调机组的能效比。冬夏季生活热水基本可以由热回收提供，卫生热水的运行费用比上面计算出来的更低，三联

63、供水冷热回收机组全年运行费用：4116+2453=6569 元，分体空调加燃气热水器全年运行费用：6331+3942=10273 元。三联供水冷热回收机组比分体空调加燃气热水器全年共节省 3704 元。3）清洁环保与煤油、燃气、燃煤热水系统比较，三联供系统不会向周围环境排放二氧化碳、二氧化硫、氮化物等有毒有害污染物，不会产生温室效应和大气污染，而且由于对能源消耗极低，可减少燃烧废气的产生，符合目前我国能源、环保的基本政策，将为国家和社会带来最佳的综合效益。4）安全可靠与电热水器相比，机组内设有高压保护、压缩机过流过载保护、起动延时、水温超高温保护等多重安全保护，从根本上杜绝漏电、干烧、超高温等

64、安全隐患。与燃油、燃气热水器相比，机组不需燃料输送管道，没有燃料泄漏、火灾、爆炸等危险。而空气源热泵热水机组是用空调热泵原理，用空调系统内的冷凝铜管或板式换热器加热水，电不与水直接接触，绝对安全。太阳能热水器在阴天、雨天、夜晚都需用电加热来替代、太阳辐照量不确定、供热水可靠性差等缺点使空气源热泵热水机组与之相较也有竞争优势。5)制热速度快15条件下水冷热回收机组的制热速度是电热水器的 4 倍，燃气热水器的 3 倍，太阳能热水器的 8 倍（太阳能能量密度低，加热时间长） 。6）智能化控制，操作方便空气源热泵由微电脑控制，自动起停，可多台并联组合使用，根据负荷变化调节开启的台数，控制灵活。7）符合

65、国家能源政策国家政府对生命安全、环保、节能越来越重视，一大批设计不先进，安全可靠性达不到国家有关标准的燃气及电热水器厂家将被淘汰，水水卫生热水器的前景将更美好。8、结论地源热泵系统在我国长江流域及其周围地区具有广阔的应用前景，但有关影响土壤源热泵系统广泛应用的主要因素（如地下热交换器的传热强化、土壤性质等）的研究还很有限，设计时大致可以遵循以下原则：（1）若建筑物周围可利用地表面积充足，应首先考虑采用比较经济的水平埋管方式；相反， 若建筑物周围可利用地表面积有限， 应采用竖直 U 型埋管方式。 或者混合式地源 （外加辅助冷源或辅助热源）（2）尽管可以采用串联、并联方式连接埋管，但并联方式采用小

66、管径，初投资及运行费用均较低，所以在实际工程中常用，且为了保持各并联环路之间阻力平衡，最好设计成同程式。（3）选择管径时，除考虑安装成本外，一般把各管段压力损失控制在 4mH2O/100m（当量长度）以下，同时应使管内流动处于紊流过渡区。二、地下水地源热泵系统设计二、地下水地源热泵系统设计二、地下水地源热泵系统设计二、地下水地源热泵系统设计井抽灌浅层地能（热）采集技术系指在富含地下水地区地质条件下，采用打井（钻井）技术，从一口或多口取水井中以抽取地下水的方式获取地下水中的低位能量，并将释放能量以后的地下水回灌至另外的一口或多口井内的采集方式。系统采集的能量主要源于地下水所蓄存的热（冷）量。由双

67、井抽灌（一井抽多井回灌或多井抽多井回灌）浅层地能（热）采集系统与热泵系统所组成的供暖冷装置称为地下水源热泵系统。（一）对水源水系统的要求水源是应用地下水地源热泵系统的前提，地下水地源热泵水系统的水量、水温、水质和供水稳定性是影响系统运行功效的重要因素。应用水源热泵系统时，对水源水系统的原则要求是：水量充足，水温适度，水质适宜，供水稳定。具体说，水源的水量应当充足够用，能满足用户制热负荷或制冷负荷的需要。如水量不足，机组的制热量和制冷量将随之减少，达不到用户要求。水源的水温要适度，在制热运行工况水源水直接进入蒸发器时，应为 722；在制冷运行工况水源水直接进入冷凝器时，水源水的稳定应为 1535

68、。水源的水质，应适宜于系统机组、管道和阀门的材质，不至于产生严重的腐蚀损坏。水源水系统供水保证率要高，供水功能具有长期可靠性，能保证水源热泵系统长期稳定运行。地下水地源热泵系统的水系统，一般应包括水源、取水构筑物、输水管道和水处理等部分。采用“冬灌夏用”的方法，利用地下含水层进行季节性蓄能的研究，始于 1958 年， 在上海，目的是解决纺织厂夏季空调冷源问题。1965 年进行较大规模推广，据统计，仅上海24 座纺织厂，自 1965 年至 1979 年冬季回灌水量达 1 亿吨，夏季抽取水量为 7670 万吨，即节约大量空调冷源用量，又在一定程度上缓解了上海的地面沉降问题，虽然成点十足，但造成严重

69、的地下水污染，此教训必须牢记。（二）水源和水质1、水源原则上讲，凡是水量、水温能够满足用户制热负荷或制冷负荷的需要，水质对机组设备不产生腐蚀损坏的任何水源都可作为水源热泵系统的水源，既可以是再生水源，也可以是自然水源。1）再生水源是指人工利用后排放但经过处理的城市生活污水、工业废水、矿山废水、油田废水和热电厂冷却水等水源。有条件利用再生水源的用户，变废为利，可节省初投资，节约水资源。但对大多数用户来说，可供选择的是自然界中的水源。2）自然界中的水源自然界中的水分布于大气圈、地球表面和地壳岩石中，分别称之为大气水、地表水和地下水。陆地上的地表水和地下水都来自于大气降水。地下水是指埋藏和运移于地表

70、以下含水层中的水体。分布广泛，水质比地表水好，水温随气候变化比地表水小是水源热泵可以利用的水源。就某项具体工程而言，应从实际情况出发，判断是否具备可利用的水源。不同工程的场地条件和水文地质条件千差万别， 可利用的水源各不相同， 应因地制宜的选择适用水源。当有不同水源可供选择时，应通过技术经济分析比较，择优确定，所选择的水源水量应满足负荷要求。如水量略有不足，其缺口可采取一定辅助弥补措施解决。如缺口较大，就不能应用水源热泵，而应考虑其它方案。2、水质自然界中的水处于无休止的循环运动之中，不断与大气、土壤和岩石等介质接触、互相作用，使其具有复杂的化学成分、化学性质和物理性质。应用水源热泵系统时，除

71、应关心水源水量外，还应关注水的温度、化学成分、腐蚀度、硬度、矿化度和腐蚀性等因素，但目前对水源热泵的水质尚无有关规定，可借鉴冷却水水质作为参考。1）温度地下水水温随自然地理环境、地质条件及循环深度不同而变化。近地表处为变温带，变温带之下的一定深度为恒温带，地下水温不受太阳辐射影响。不同纬度地区的恒温带深度不同，水温变化范围 1022，适用于水源热泵系统的利用。由恒温带向下，地下水纬度随深度增加而升高，增高多少取决于不同地域和不同岩性的地热增温率。地壳平均地热增温率为每 100 米 23，大于这一数值叫做地热异常。富含地下水的地热异常区可形成地热田。据 1997 年统计数字，全国已发现地热田 3

72、200 多处，开发利用 130 处地热田，年开采地热水 3.45 亿立方米。目前，许多地热用户排放水温度较高（约 40） 。应用热泵系统，可以使地热尾水中的 30温差得到再利用，大大提高地热能利用率。2）含砂量与浑浊度有些水源含有泥沙、有机物与胶体悬浮物，使水变得混浊。水源含砂量高对机组和管阀会造成磨损。含砂量和浑浊度高的水用于地下水回灌会造成含水层堵塞。用于水源热泵系统的水源，含砂量应小于 1/20 万。仅作空调用的冷却水浑浊度为 50150 毫克/升，向地下水回灌的水浑浊度为20 毫克/升。如果水源热泵系统中装有板式换热器，则要求水源水中固体颗粒物的粒径应为0.5 毫克。3）水的化学成分及

73、化学性质自然界水中含有不同离子、 分子、 化合物和气体。 水中分布最广的离子有七种， 即 Cl-，SO42-，HCO-3，Na+，K+，Ca2+，Mg2+，主要气体成分有 O2，N2，CO2 和 H2S 等几种。这些化学成分所产生的主要化学性质有酸碱度、硬度、总矿化度和腐蚀性等，对系统材质有一定影响。（1）碱度水的 PH 值小于 7 时，呈酸性，反之呈碱性。用于水源热泵系统的水源水酸碱度（PH值）宜为 6.58.5。（2）硬度水中 Ca2+、Mg2+总量称为总硬度。硬度大，易生垢。水源热泵系统的水源水硬度要求，水中 CaO 含量应200 毫克/升。（3）矿化度单位容积水中所含各种离子、分子、化

74、合物的总量称为总矿化度，用于水源热泵系统的水源水矿化度应3 克/升。（4）腐蚀性水中 CI-、游离 CO2 都具有腐蚀性，溶解氧的存在加大了对金属管道的腐蚀破坏作用。用于水源热泵系统的水源中， 要求 CI100mg/L、 SO42-200mg/L、 Fe2+1mg/L、 H2S0.5mg/L。应用水源热泵系统时，对腐蚀性、硬度高的水源，应在系统中加装耐腐蚀的不锈钢换热器或钛板换热器。（三）取水构筑物从水源地向热泵系统机房供水，需建取水构筑物。1、地下水取水构筑物地下水取水构筑物有管井、大口井、结合井和辐射井等类型。表 4.1 列出了地下水取水构筑物的形式及适用范围。在实际工程中，应根据地下水埋

75、深、含水层厚度、出水量大小、技术经济条件不同选取不同形式。2、管井在地下水取水构筑物中最常见的形式是管井，一般由井孔、井壁管、滤水管、沉砂管组成。井孔由钻机钻成，井壁管安装在非含水层，用以支撑井孔孔壁，防止坍塌，井管与孔口周围用黏土或水泥等不透水材料密闭，防止地面污水渗入；滤水管安装在含水层，除有井壁作用外其主要是档水滤砂；井管最底部为沉砂管，用以沉积水中泥沙，延长管井使用寿命。表 4.1地下水取水构筑物的形式及适用范围形式尺寸深度适用范围出水量地下水类型地下水埋深含水层厚度水文地质特征管井井径501000mm150600mm井深201000m，常用 300m以内潜水，承压水，裂隙水，溶洞水2

76、00m以内，常在70m 以内大于 5m有多层含水层适用于任何砂、卵石、 砾石地层及构造裂隙、 岩溶裂隙地带单井出水量5006000m3/d，最大可达 23 万m3/d大口井井径210m，常用 48m井深在 20m以内，常用615m潜水，承压水一般在10m 以内一般为515m砂、砾石、 卵石地层， 渗透系数最好在20m/d单井出水量5001 万 m3/d，最大为 23 万m3/d辐射井集水井直径46m，辐射管直径50300(mm)，常用 75150mm集水井井深312m潜水，承压水埋深12m内，辐射管距降水层应大于1m一般大于 2m补给良好的中粗砂、 砾石层， 但不可含有飘砾单井为 50005万

77、 m3/d，最大为3.1 万 m3/d渗渠直径为4501500mm，常用为6001000mm埋深 10m 以内，46m潜水，河床渗透水一般埋深 8m以内一般为46m补给良好的中粗砂、 砾石、 卵石层一般为 1030m3/dm，最大为50100 m3/dm4、井口装置、井泵和泵房1）井口装置管井竣工后要安装井口装置，装置一般安置在混凝土浇注的基础上。井口装置可以自行焊制，也可向有关厂家购买。2）井泵管井所用水泵有两种类型：深井泵和潜水泵。深井泵的电动机在地面，井内有一个长传运轴，浸没于井水之中。潜水泵对井筒垂直度要求低。其转速较高，2850r/min。在同样安装条件下，潜水泵扬程比深井泵高的多。

78、同一扬程下，潜水泵体积比深井泵小。潜水泵价格高，但深井泵安装和维修工作量大。目前，大多数管井采用潜水泵。潜水泵下放深度应在动水位 5 米处，安装要平稳，泵体应居中。一般依据井管内径、流量和扬程要求，按照生产厂家提供的样本选配适合的水泵，再根据所需电功率选择电机、配套电缆。水泵扬程应包括井内动水位到机房地面高度、管道阻力、水泵管道阻力和设备扬程。3）泵房为保证管井，一般在管井井口建筑泵房。泵房可建成地面泵房，也可建成地下泵房。后者不占用地面空间，便于地面绿化美化。（四）地下水量计算冷热负荷的计算同地埋管地源热泵系统。需要的地下水量计算公式（夏季，一般满足夏季就能满足冬季，10水温0.3mg/L

79、时，应在水系统中安装除铁处理设备。2、节电技术水资源费和井泵运行费往往是水源热泵系统运行费的最大开支，节约电费与合理开采地下水以保护水资源，是水源系统设计的重要内容之一。应用混水器和变频器是常用的节水节电措施。1）混水器为了节约水源水用量，可在系统中安装混水设备，一般采用容积式混水器，也可射流式混水器，前者体积大费用低，后者体积小费用高。2）变频调控器为了节约水源水用量和用电量，可以安装变频调控器控制水源水泵，以取得减少耗水量和用电量的效果。一般首先按水泵电机容量确定变频器大小，由变频器、压力或温度传感器和 P.I.D 控制器等部件组成恒压闭环控制方式，在预先设定供水压力工况下运行。可以按照白

80、天或夜晚平均气温变化分段改变频率，调节水泵抽水量，也可用温度参数控制变频器，改变水泵转速调节流量。（六）地下水人工补给1、人工回灌及其目的为保证水源热泵系统长期安全运行，需要稳定的地下水源供给。为此，通常借助某种工程措施，将地面水注入地下含水层中去，即所谓地下水人工补给（即回灌） 。这样做可以补充地下水源，调节水位，维持储量平衡；可以回灌储能，提供冷热源，如冬灌夏用，夏灌冬用；可以保持含水层水头压力，防止地面沉降。所以，为了保护地下水资源，确保水源热泵系统长期可靠地运行，水源热泵系统工程中，一般应采取回灌措施。2、回灌水的水质目前，尚无回灌水水质的国家标准，各地区和各部门制定的标准不尽相同。应

81、注意的原则是：回灌水质要好于或等于原地下水水质，回灌后不会引起区域地下水水质污染。3、回灌类型根据工程场地的实际情况，可采用地面渗入补给，诱导补给和注入补给。注入式回灌一般利用管井进行，常采用无压（自流） 、负压（真空）和回压（正压）回灌等方法。无压自流回灌适用于含水层渗透性好，井中有回灌水位和静水位差。真空负压回灌适用于地下水位埋藏深（静水位埋深在 10 米以下） ，含水层渗透性好。加压回灌适用于地下水位高，透水性差的地层。对于抽灌两用井，为防止井间互相干扰，应控制合理井距，至少应相距1520m。4、管井回灌管路管井回灌管路一般由输水管路、用水管路、回灌水管路和扬水管路四部分管路组成。回灌管

82、路各处要密封。5、回灌量回灌量大小与水文地质条件、管井质量、回灌方法等有关，其中水文地质条件是影响回灌量的主要因素。一般说，出水量大的井回灌量也大。在基岩裂隙含水层和岩溶含水层中回灌，在一个回灌年度内，回灌水位和单位回灌量变化都不大；在砾卵石含水层中，单位回灌量约为单位出水量的 80%以上。在粗砂含水层中，单位回灌量约为单位出水量的5070%。中细砂含水层中，单位回灌量约为单位出水量的 3050%。抽灌水量之比是确定抽灌水井数的主要依据。6、回扬预防和处理井管堵塞主要采用回扬的方法，即在回灌井中开泵抽排水中的堵塞物。为清除堵塞含水层和井管杂质，在进行回灌后必须进行回扬。每口回灌井回扬次数和回扬

83、持续时间主要由含水层颗粒大小和渗透性而定。在岩溶裂隙含水层进行管井回灌，长期不回扬，回灌能力仍能维持现状。在松散粗大颗粒含水层进行管井回灌，回扬时间约一周 12次；在中、细颗粒含水层里进行管井回灌，回扬间隔时间应进一步缩短。对细颗粒含水层来说，这一点尤为重要。通过试验验证：在几次回灌之间进行回扬与连续几次回灌不回扬相比，前者能恢复回灌水位，保证回灌井正常工作。在回灌过程中，掌握适当回扬次数和时间，才能获得好的回灌效果，如果怕回扬多占时间，少回扬甚至不回扬，结果管井和含水层受堵，反而得不偿失。回扬持续时间以混水出完，见到清水为止。（七）管井设计与施工管井是垂直安装在地下的取水构筑物。它由井口、井

84、管、过滤器、沉砂管组成。规范要求的终孔直径应根据井管口径和主要含水层的种类确定：在砾石、粗砂层中，孔径应比井管外径大 150 毫米；在中、细、粉砂层中，应大 200 毫米。但采用笼状填砾石过滤器时，孔径应比井管外径大 300 毫米。在设计中考虑安全因素并留有余量， 以应对某些事件的发生， 如水泵保养或出现故障，回灌井可能出现的堵塞等等。水文地质工作者运用他们关于地下水信息的知识并利用水文地质勘测结果以确保回水已经返回到当时被抽取的同一含水层并向工程人员确认系统设计中必须考虑的相关事项，如温度的高低、压力的升降、是否夹杂氧气、被溶解气体的浓度变化以及供水和回灌井之间的 pH 值差异等。水井设计将

85、确定以下各项详细内容：（a）每口井的预期功能和容量；（b）水井的数量及具体定位；（c）钻井深度和直径；（d）套管要求；（e）灌浆和回填材料以及操作过程；（f）取水点和回灌点的位置、朝向和大小；（g）钻井设备的要求。水井的设计还包括：（a）地下水输送系统，它包含消除氧气侵蚀和供水井中的诱导涡流的功能；（b）将回灌点确定在回灌井最低稳定水位下；（c）总的设计取水量应超过预期饮用水水量和地下水热泵系统所需最大水量之和；（d）在系统未运行时，通过使用连通管消除水井间的虹吸作用；（e）当供水井数量超过一口时，每口井安装井源逆止阀（事实上，可以使用各种类型的逆止阀，其中双蝶板静音阀最安全可靠） ；（f）应

86、采取措施使地下水排水管维持较小的正压状态，这样可以防止空气进入管道、降低噪声、防止水锤发生（可以使用重锤式逆止阀或稳压阀，它们使系统运行更平稳，但价格更高，系统更复杂，维护量也会增加） ；（g）在每个回灌井的井口，稳压装置的后面安装一个排气阀，排气阀的作用是排出空气以避免空气被带入回灌区域。（h）使用适当的材料以保证水井具有合理的使用寿命。1、管井基本构造1）井口井口所处的周围应封闭粘土，水泥等不透水材料，以防止地面污水渗入井内。一般封闭深度不小于 3 米。2）井管有钢管、铸铁管、卷焊管及非金属材料管等。一般井深大于 100 米时常用钢管。井管口径的大小要根据含水层富水性、透水性及抽水设备等因

87、素决定。当安装抽水设备时，井径应比泵管外径大 50100 毫米；有时井管上部和下部采用不同的口径，即上大下小，中间用大小头连接，这样可以安装较大规格的水泵，充分发挥井的作用。常用的异径井管有以下几种：上部口径为 250300 毫米，下部口径为 200 毫米；上部口径为 400500 毫米，下部口径为 300400 毫米。3）过滤器有钢管、钢骨架管、铸铁管、石棉水泥管、混凝土管、砾石水泥管及塑料管等，一般常用钢管和铸铁管过滤器。4）沉砂管沉砂管材料同井管，其长度与含水层岩性和井的深度有关，一般长 210 米。根据井深可参考下列数值选用：井深 1630 米，沉砂管长不小于 3 米；井深 3190

88、米，沉砂管长不小于 5 米；井深大于 90 米，沉砂管长不小于 10 米。2、过滤器的设计1）过滤器类型的选择一般为了增加出水量，防止涌砂，减少水流阻力，在砂卵石地层中可选用填砾过滤器。在保证强度要求的条件下，应尽量采用较大孔隙率的过滤器。在粉细砂层中含铁质较多的地区，应尽量采用双层填砾过滤器。参见表 4.2表 4.2 不同含水层适用过滤器的类型含水层特性过滤器的类型坚硬或半坚硬的稳定岩石不安装过滤器半坚硬的不稳定岩石圆孔或条孔过滤器砂、砾、卵石层圆孔或条孔外缠金属丝或包网过滤器、钢筋骨架过滤器，填砾过滤器粗砂圆孔或条孔外缠金属丝或包网过滤器、钢筋骨架或填砾过滤器中 细 砂填砾过滤器粉砂填砾过

89、滤器、笼状填砾过滤器2）过滤器口径的选用勘探抽水孔： 其过滤器直径， 不宜小于 168 毫米； 在中、 细砂层中采用 200250 毫米；在砂砾卵石层中常采用 300 毫米； 在深孔中 （深度大于 200300 米） ， 不宜采用口径在 150毫米以下的过滤器。生产供水井：其口径一般较大，我国现有管井的直径有 200，250，300，400，450，500，550，600，650 毫米等规格。管井最大出水量可达 2 万3 万 m3/日。国外有的生产井井孔直径达 13 米者，过滤器口径也达到 11.5 米，以适应开发丰富地下水源的供水需要。3）过滤器长度选用估算（1）当含水层厚度小于 10 米时

90、，过滤器长度应与含水层厚度相等；（2）当含水层很厚时，过滤器长度可按下式进行概略计算：l= Q / d（1）式中：l过滤器长度（米） ；Q取水井出水量（m3/h）d过滤器外径（毫米） ，非填砾管井按过滤器缠丝或包网的外径计算，填砾管井按填砾层外径计算；决定于含水层颗粒组成的经验系数，按表 4.3 确定。（3）在大厚度含水层中，按（1）式确定过滤器有效长度；（4） 当钻探时无法准确确定含水层厚度时， 可用电测井法测定以估算钻孔过滤器的长度。表 4.3不同含水层经验系统值含水层渗透系数 K（米/日）经验系数2551515303070906050304）井管及过滤器的一般要求常用井管（通常兼指井壁管

91、及过滤器而言）应符合以下的要求：（1）井管本身及连接部分不应弯曲，以保持整个井壁垂直；（2）井管内壁需光滑，圆整，且满足在井管内顺利无碍地安装抽水设备；（3）井管管材应有足够的抗压、抗剪和抗弯强度。能经受管壁外侧岩层和人工填砾的压力；（4）安装时，井管及连接部分要有一定的抗拉强度，能经受住全部井管的重量；（5）过滤器要有较大的孔隙率，以保证减少地下水流入管内的阻力，最大可能地增加出水量。孔隙率系指过滤器管壁圆孔或条孔的孔隙率和缠丝或包网的孔隙率而言，但如采用井壁外填砾石的设计，缠丝或包网的孔隙率，较管壁圆孔或条孔的孔隙率为大。通常提到过滤器的孔隙率，系单指管壁圆孔或条孔的孔隙率。一般管壁圆孔或

92、条孔的孔隙率，在钢制过滤器要求在 30%以上，在骨架过滤器要求在 50%以上，在铸铁过滤器要求在 23%以上。缠丝一般采用镀锌铅丝。最好将铅丝断面压成梯形，梯形短边向内，长边向外缠于管外，这种梯形铅丝比圆形铅丝可以减少砂砾堵塞的机会，因此进水效果较好。包网宜采用粗黄铜丝网，孔隙率在 50%以上。不论是缠丝或包网，在丝、网与管壁间必须垫筋，使丝、网与管壁离开，不然丝或网就会压住管壁圆孔或条孔，妨碍地下水流入井内。垫筋一般采用扁条钢或圆钢筋，垫筋高度一般为 6 毫米左右。表 4.4各种井管及过滤器优缺点井管类型优点缺点钢制强度大，质量好，过滤器的孔隙率较大，如配置钢筋骨架，孔隙率更大，深井使用效率

93、最好造价贵，重量较大铸铁强度及质量均可，孔隙率较大，价格约为钢管的二分之一，可用于 250 米深的供水井重量大，管壁欠光滑5）过滤器孔隙率的确定为了增大管井单位水位下降的出水量，须用人工方法加大井壁外的渗透性，可采用加大填砾厚度和选用适当的填砾规格来满足。同时，为了减少地下水流向管井的紊流摩阻损失，一般应设法加大过滤器的有效孔隙率。一般过滤器的有效孔隙率的计算公式如（2）式：P=或1（2）式中：P 过滤器的有效孔隙率；过滤器骨架的孔隙率； 含水层的给水度；1 填砾的给水度。当采用缠丝或包网过滤器时用，采用填砾过滤器时用1。在各种含水层中，使用不同类型的过滤器，其有效孔隙率数值列如表 4.5：表

94、 4.5 可以看出，在中、细砂及粉砂层中，采用填砾过滤器比采用包网或缠丝过滤器有效孔隙率增大 24 倍以上，因此对增加井的出水量是有利的。在粗砂层中，填砾过滤器对增大井的单位出水量也有相当效果。而在砾石、卵石层中效果不很显著，因此，在砾石、卵石层中一般采用非填砾过滤器。表 4.5各种含水层中不同类型过滤器的有效孔隙率值含水层类别粉砂含泥层粉砂层细砂层中砂层粗砂层粗砂砾石层卵石砾石层含水层的给水度适宜的经验填砾规格（毫米）填砾的给水度1包网或缠丝过滤器孔隙率填砾过滤器孔隙率包网或缠丝过滤器有效孔隙率填砾过滤器有效孔隙率0.0541-1.50.1500.30.50.1620.0750.0841-1

95、.50.1500.30.50.02520.0750.1262.5-30.1850.40.50.05050.09250.1506-7.50.2400.50.650.0750.1560.18510-120.2400.50.70.09250.1680.24018-200.2400.60.70.1440.1680.24024-300.2400.650.70.1560.1686）过滤器缠丝间隙及网孔规格的确定缠丝、包网过滤器的缠丝间隙或网孔规格如下：（1）大卵石、砾石的含砂层：含水层颗粒很少通过缠丝间隙或网孔者，金属丝间隙或网孔一般可采用 35 毫米；（2）卵石、砾石含砂层：筛分试样重量要求在 5 公斤

96、以上，允许含水层颗粒通过缠丝间隙或网孔，按重量计，占全重 2030%；（3） 粗砂层： 筛分试样重量要求在 2 公斤以上， 允许含水层颗粒通过缠丝间隙或网孔，按重量计，占全重 4060%；（4）中、细砂层：筛分试样重量要求在 2 公斤以上，允许含水层颗粒通过缠丝间隙或网孔，按重量计，占全重 5070%；（5）细砂含卵石层：筛分试样重量要求在 2 公斤以上（需检出卵石不计在内） ，允许含水层颗粒通过缠丝间隙或网孔，按重量计，占全重的 5070%。在粗、中、细砂含水层选用包网过滤器时应采用扁条状丝网，以免其间隙被砂粒堵塞。在卵石、砾石含水层中可采用方格状网。常用方格网分为每寸 8，10，12，16

97、，20，24，60，80，100，120 目等规格。7）管井填砾规格、厚度及过滤器缠丝规格的选用根据室内试验及生产实践，总结如下：（1）填砾规格：在粉、细、中、粗砂地层中，按含水层标准粒径的 68 倍确定填砾规格，在砾石、卵石含水层中，按含水层标准粒径 610 倍确定填砾规格，如表 4.6。表 4.6 管井填砾规格、厚度及过滤器缠丝间隙、规格（单位：毫米）含水层分类含水层的标准粒径（以筛分后的重量计算）填砾厚度填砾规格过滤器缠丝间隙备注均匀半均匀卵石颗粒3,占 80100%75-10020-3015-352-3缠丝规格10砾石颗粒2,占 8090%75-10015-2010-252-3砾石颗粒

98、1.25,占 8090%75-1008-126-152-3砾石颗粒1,占 8090%75-1007-105-102-3号粗砂颗粒0.75,占 6070%1005-64-81.5-2粗砂颗粒0.6,占 6070%1004-53-61.5-2粗砂颗粒0.5,占 6070%1003-42.5-51.5-2中砂颗粒0.4,占 5060%1002.5-32-41缠丝规格12号中砂颗粒0.3,占 5060%1002-2.51-31中砂颗粒0.25,占 5060%1001.5-21-31细砂颗粒0.2,占 5060%100-2001-1.51-21细砂颗粒0.15,占 5060%100-2000.75-1.

99、50.75-21粉砂颗粒0.1,占 4050%100-2000.5-10.5-1.50.75（2）填砾厚度：在粉、细砂层中，应尽量加大填砾厚度，最好能达到 150-200 毫米；在中、粗砂层中填砾厚度不宜小于 100 毫米；在砾、卵石层中，填砾厚度不小于 75 毫米。（3）填砾形状和成分：填砾形状以圆形、卵圆形为好，禁止使用棱角状碎石渣。填砾的岩石成分宜采用石英岩、石灰岩卵、砾石、尽量不采用页岩、板岩成分的填砾，禁止使用泥灰岩等软质岩石成分的填砾。（4）缠丝规格和间隙：为加大过滤器的有效孔隙率，在保证填砾不堵塞缠丝间隙的情况下，应尽量加大缠丝间隙。3、井管及过滤器的规格1）钢制井管包括井壁管和

100、过滤器两部分，井壁管系普通无缝钢管或接缝钢管。其规格参见及表 4.7。表 4.7 钢制井壁管规格（单位：毫米）公称规格(寸)井壁管管箍内径D1外径D2壁厚管长 L丝扣长 G每寸长扣数每米重量(公斤)外径DM长度LoO搪孔重量(公斤)直径do长度I o61531687.53000-600066.5831.65186194170128.4820321983000-600073841.62362032211210.81025527393000-600079.5658.62872162751612.912305325103000-600086677.73402293271617.31435537711

101、3000-600086699.33912293791618.716404426113000-6000866112.64412294281622.4钢制过滤器有四种：（1）圆孔过滤器孔眼呈梅花状排列，其规格除应符合井壁管要求外，并应满足表 4.8 所列规格。表 4.8钢制圆孔过滤器规格（单位：毫米）公称规格（吋）内径D1外径D2壁厚死头长度孔径d孔心纵距A孔心横距B每周孔数每米行数垫筋尺度(直径)垫筋限数挡箍尺度(宽厚)缠铅丝号数孔隙率(%)每米重量(公斤)H1H261531687.52101002147.922.211456111661432.539820321982101002149.122

102、.21445614207.51431.7491025527392101502150.422.21745617207.51230.96712305325102601502151.022.22045620207.51230.58714355377112601502149.322.22445624207.51231.611016404426112601502149.522.22745627207.51231.2126注：管箍规格与钢制井壁管管箍相同。（2）条孔过滤器条孔过滤器由于加工比圆孔过滤器困难，使用较不广泛。条孔过滤器作为缠丝、包网的支撑骨架时，条孔宽度一般为 1015 毫米，其孔隙率一般为

103、1030%。其条孔布置及规格参见表 13。表 4.9条孔过滤器规格名称尺寸（毫米）备注条孔宽度 d均匀颗粒（d60/d102）（1.5-2.0）d50粗砂取较大值条孔长度（l）10d(或 30-100)条孔间距（b）9d条孔竖向净距（c）10-20（3）钢筋骨架过滤器与笼状过滤器等结构形式可查阅相关资料。2）铸铁井管铸铁井管包括铸铁井壁管与铸铁过滤器，系采用铸铁铸造而成。铸铁过滤器系以铸铁井壁管打圆孔、缠金属丝制成，具体参数可查阅相关资料。4、管井腐蚀、堵塞、结垢及其防治井下电视仪对不同结构的管井进行探测为直观地了解管井腐蚀、堵塞、结垢创造了条件。1）管井腐蚀、堵塞、结垢的原因（1）溶解氧的腐

104、蚀在酸性、中性及弱碱性水中溶解氧含量高时，将引起很快的腐蚀作用，腐蚀速度与氧含量成比例。若含氧的水流速快，则将加剧管井腐蚀。氧的腐蚀作用如与电化学作用相结合则危害更大，它能使水中处于离子状态或胶体状态的铁，形成氢氧化物而沉淀在滤网与过滤器骨架之间；钙镁离子也会同时沉淀在滤网和过滤器的空隙内。这种腐蚀作用对不经常使用的管井也同样会产生。（2）电化学腐蚀电化学腐蚀是金属和介质发生电化学反应而产生的腐蚀。管井的破坏大多是电化学作用的结果。由于各种金属井管其内部晶格结构不同，它们在电介质中失去电子的能力也不同。一些常用金属的标准电极电位数值见表 4.10。标准电极电位愈低（负值愈大）表示金属愈活泼，在

105、电介质中容易失去离子；反之，则表示金属欠活泼，在电介质中不大容易失去离子。表 4.10常用金属标准电极电位（单位：伏）金属离子电极电位金属离子电极电位锌Zn+-0.763铅Pb+-0.126铁Fe+-0.446铜Cu+0.34钢制缠镀锌铅丝滤水管的电化学腐蚀作用如图 20 所示.含有盐类和气体的地下水（特别是高矿化度水）是天然的电介质，能电离成 H+和 OH1-离子，当水中有 CO2 时，氢离子数将会增加。CO2+H2O H2CO3 H+HCO因此，钢制缠镀锌铅丝过滤器在地下水中，犹如放在 H+，OH-，HCO3-离子溶液中一样，即形成了原电池，锌（镀锌铅丝）的电极电位低，为负极，钢管电极电位

106、高，为正极，垫筋就成了连接锌、铁（钢管）两级的导线。在负极， 由于锌的电极电位低， 易将离子投入到溶液中并将多余的电子移向正极 （铁） 。Zn2eZ+在正极，氢离子则和负极过来的多余电子结合，变成氢气析出。2H+2eH2于是，锌逐渐被腐蚀。包铜网的钢（铁）管，也一样产生电化学腐蚀。这时钢（铁）管为负极，被腐蚀，铜网是正极被保护（蓄积铁垢） 。其电化学反应首先使 铁失去电子成为铁离子。Fe2eFe+溶液中的 Fe +与 OH-离子结合生成胶体状 Fe（OH）2，附在铜网表面。由于氧的参加使低价铁变为高价铁，生成 Fe（OH）3 沉淀，4 Fe(HO)2+O2+H2O4 Fe(OH)3高价的氢氧化

107、铁进一步氧化即成铁锈，2 Fe(OH)3Fe2O33H2O形成棕横色沉淀。因此，金属铁的不断腐蚀，也是溶解氧加速钢管腐蚀的一个因素。（3）微生物活动的腐蚀铁细菌和硫酸盐还原菌等微生物常使井管腐蚀成浓疮状结垢。凡在接触中能加速重碳酸亚铁溶液和氢氧亚铁溶液中的 Fe+2 氧化成 Fe+3，从而引起氢氧化铁沉淀的微生物叫铁细菌。铁细菌能摄取水中的铁质，从低价铁变为高价铁的过程中，取得能量以满足自己生命的需要，并使 高价铁沉淀。铁细菌这种强有力的分泌大量的氢氧化铁，形成某种定形结构状态，其总量要超过原生质的几倍。根据北京微生物研究所资料，铁细菌一般生活在 pH=6.5-7.5 的介质中，pH 值大于

108、8时基本不存在铁细菌。硫酸盐还原菌则属于嫌气性细菌， 它能将含水层中所含的硫酸盐转变为大量的硫化氢。它繁殖时所需的养料是含氮的有机化合物、有机酸盐和硫酸盐。它一般生活 在pH=5.96-8.35 的介质中，参见表 4.11表 4.11 山东聊城地区机井水样微生物化验分析项目水样铁细菌（个/亳升）硫酸盐还原菌数量（个/亳升）活动强度井内水面以下 11 米1.51064.510310-3井内水面以下 31 米4.51044.510310-3砖井水面以下 3.5米1.41064.51010-1因此，在有铁细菌和硫酸盐还原菌活动的地方接触金属，腐蚀一定加剧。由于井管的电化学腐蚀作用，使地下水中铁离子浓

109、度增加，给铁细菌创造了生活和繁殖条件，它吸收铁离子和氧而生活，并加剧腐蚀作用和二价铁的氧化，使腐蚀产物附着在管壁上成为结疤（即铁细菌硬壳） 。由于结疤的不均匀分布，结疤部分氧减少，周围氧多，形成氧差电池，加速了腐蚀，结疤随之愈来愈大连成一片，结疤部分的氧更少，就形成适合硫酸盐还原菌生长的嫌气条件，硫酸盐还原菌利用氢，还原硫酸盐析出硫化氢，该硫化氢又直接和铁作用，促进了铁的腐蚀，这就是金属井管表现为点状或斑状直至井管穿透的腐蚀过程。（4）空气的腐蚀当井壁管和过滤器有时因抽水后水位下降过多，或因区域地下水位下降使过滤器暴露在动水位以上，过滤器的缠丝被空气氧化而迅速腐蚀。在木制井管和钢制井管的动水位

110、以上部分，因在空气中忽干忽湿，更易腐蚀和生锈。（5）其它因素对井管的腐蚀当 pH 值低于 7，酸性大的水井管易腐蚀；溶解氧对一般金属都有侵蚀作用，特别是它和 CO2 共存时，腐蚀将加剧；咸水地区，当水中氯离子或硫酸根离子含量过高时，对金属表面产生局部电流，加速电化学腐蚀，特别是氧离子是容易穿透保护膜的最活泼的腐蚀剂；当水中含有 H2S 或 SO2 时，会加速管井（金属）的腐蚀；氟离子含量高时，有强烈腐蚀作用；硬度小的软水（8 德国度） ，也会对金属产生腐蚀；水中含有机酸或铁盐时，均有腐蚀性；受杂散电流影响，如农村一地一线的供电，城市电车、干线附近等地下杂散电流很强也会加剧井管腐蚀；地下水的温度

111、，抽水时地下水流速，以及地层岩性等都影响井管的腐蚀速度。2）过滤器的堵塞和结垢（1）腐蚀胶结物的堵塞结垢这有两种： 一是由于过滤器腐蚀生成胶结物逐渐在管壁上结垢， 致使滤水管孔眼堵塞；另一是缠铅丝的过滤器因腐蚀氧化结垢后变粗，丝距缩小，逐渐堵塞了过滤器。（2）溶解物沉淀的堵塞结垢在高矿化度水中，如钙、镁、铝、硫、铁化物含量很多的硬水，或虽硬度不高，但含铁或硫化氢很多的地下水，很容易使过滤器外面产生一层很厚的胶结层，同时在井孔周围也可能产生一个胶结带。如地下水中含有大量钙离子和重碳酸根离子，当井孔开采，地下水化学衬和力相对平衡遭到破坏，重碳酸钙在压力发生变化（抽水时造成压力差，过滤器附近及过滤器

112、内压力减小）后就不溶解于水而沉淀下来。Ca（HCO3）2CaCO3+CO2+H20并积聚在压力变化大的地方（即滤眼处） ，使过滤器堵塞。因为地下水中含有铁，在铁细菌作用下尚有 Fe2O3 的沉淀物，即“铁垢”也会使滤眼堵塞。3）管外砾料胶结管外砾料胶结，即次生井壁壳。当砾料内富集有泥质、铁质及钙质等物质时，特别是在含有各种碳酸盐化合物和多量氧化亚铁的地下水中，人工填砾层常形成填料和水中沉淀盐类胶结在一起的砾石状胶结物。如洗井不彻底，井壁尚有大量泥皮，也可使填砾胶结形成井壁壳。这类胶结物所形成的次生井壁壳，常使过滤器孔眼堵塞、填砾胶结，甚者井孔周围含水层亦被胶结形成胶结带，结果造成井的出水量减少

113、，并缩短管井使用寿命。如某水源地同一地层清水钻进后抽水试验所得渗透系数为 30 米/日，而改泥浆钻进后抽水试验所得渗透系数仅为 3 米/日， 两者相差竟达十倍之巨。因此，在成井工艺中，应力求洗井彻底，尽量排除次生井壁壳和胶结带的形成，否则将影响抽水试验资料的真实性，导致出水量的减少。4）二氧化碳、淋滤、硫酸盐的侵蚀对于砾石水泥管及混凝土井管，要考虑水质对该类井管的侵蚀作用。（1）二氧化碳的侵蚀由于水泥制品的井管含有碳酸钙，它在二氧化碳的作用下溶解于水，致使水泥井管腐蚀损坏：CaCO3+H2O+CO2 Ca+2HCO31-地下水 CO2 含量的多寡是评价水的稳定性指标，用稳定指数 i 表示，i

114、值用下式求得：i=pHpHS式中 pH地下水的氢离子浓度；pHS地下水被碳酸钙饱和时的氢离子浓度。当地下水 CO2 含量的稳定指数 i 大于 0.25 时，则水不稳定，CaCO3 会沉淀在管壁上产生结垢，影响过滤器的渗透性；当 i 值小于 0 时则水也不稳定，且将腐蚀管壁；只有在0i0.25 时，才可采用水泥及混凝土制品的井管。一般当稳定指数 i 大于 0.25 时称侵蚀性水。（2）淋滤侵蚀由于碳酸钙溶解和从混凝土中冲刷出氢氧化钙，或地下水中 HCO31-的最小含量为0.4-1.5 毫克当量时，水便有淋滤作用。此外，铁细菌的作用也会在水泥管中产生铁的沉淀。（3）硫酸盐的侵蚀水中 SO42-离子

115、含量较大时（超过 250 毫克/升） ，对普通水泥管有侵蚀性，使水泥生成水泥病菌（铅硫酸钙）分解、膨胀混凝土而破坏；当水中 SO4-离子含量大于 4000 毫克/升时，对硫酸盐水泥同样也具有侵蚀性。5）管井腐蚀、堵塞的防治为延长管井使用寿命，保证正常供水，必须在管井过滤器的规格设计，材料选用，使用及维护上采取有效措施。（1）高矿化度强侵蚀地区（我国沿海一带的咸水区） ，当水中氯离子含量超过 1000毫克/升时， 过滤器缠丝须采用 12 号以上的铜丝或不锈钢丝； 氯离子含量在 300-1000 毫克/升或其它化学成分含量较多，过滤器易堵塞地区，应采用 8-10 号镀锌铅丝，或改用非金属材料如尼龙

116、 6 丝效果更好。（2） 采用钢 （铸铁） 井管， 应涂防水漆保护层、 塑料保护层或沥青漆保护层 （如 L50-1型沥青耐酸漆、沥青清漆或水罗宋等） ，也可镀以锌或镉的保护层，其涂层厚约 0.5 毫米，以防电化学作用。对于动水位以上部分的木制井管或钢制井管 （或过滤器） ， 也应宜涂防腐涂料 （如沥青）以减缓腐烂或氧化腐蚀。（3）在粉、细砂层或中砂层取水时，应尽量加大孔眼孔隙率，加大缠丝缝隙并采用填砾过滤器及加厚填砾厚度，最好采用双层填砾过滤器。（4）成井后应及时配套进行抽水使用，季节性用水时应在停用期间进行维护性抽水，如隔 1015 天抽水一次，每次 48 小时。生产井停用时，应每隔 203

117、0 天向井内投入1/万1/10 万的六偏磷酸钠，以使金属井管表面形成一层极细的防护膜，可阻止腐蚀并减缓过滤器堵塞速度。另外，也可以井中加氯。当氯气进入水中解离后，生成初生态氧和氯离子，这不仅使细菌与微生物生命停止达到消毒灭菌作用，而且把水中不稳定的重碳酸铁转化为氯化铁以抑制铁细菌生长，还可把水中溶解状态的硫化氢还原为游离硫。其化学反应如下：Cl2+H2O HOCl+H+Cl1-次氯很不稳定，进一步分解为初生态氧和氯化氢：HOCl HCl+（O）初生态氧和氯离子氧化能力很强，可使微生物生命停止。2Cl+Fe（HCO3）2FeCl2+2CO2+2HCl此时，铁细菌所需碳酸亚铁盐类不复存在，故铁细菌

118、不能生长。Cl2+H2S 2HCl+S水中溶解状态的硫化氢与氯作用后，生成绒粒状的游离硫，经过滤即被除去。（5）在含有较多侵蚀性 CO2 的地下水中，计算稳定指数 i 值大于 0.25 时，不宜采用混凝土或石棉水泥井管及过滤器，而应改换成其它材料的制品。5、井管出水含砂量标准及井外除砂管井抽水期中，尤其是在刚开泵时，出水皆有一定的含砂量。含砂量的指标有从刚开泵及稳定后的两个数值。应以稳定后的数值表示管井出水含砂量。出水含砂量是与涌水量同等重要的质量标准。在管井填砾规格适宜，填砾厚度恰当，过滤器与出水量匹配适当，一般出水含砂量是较低的，即抽水 12 小时后出水含砂量为 1/100 万1/200

119、万；若填砾规格不适宜，如填砾粒径 D50 和砂层标准粒径 d50 的比值 D50/d50=20 时， 则刚开泵时含砂量可能达到 50/万以上，有时抽水一星期后，含砂量仍为 1/3 万1/10 万之间，这类井的出水含砂量将长期偏高，达不到质量标准。抽水试验结束前，应进行抽出水的含砂量测定，管井出水的含砂量应符合 GB50296-99供水管井技术规范的要求。当井水中含砂量过高不能满足上述要求时，可采用扩大管除砂器在井外排砂。扩大管直径（D）根据水中砂粒沉降允许速度确定，如表 4.12。扩大管长度按（5-10）D 确定，排砂三通装在扩大管的末端，其直径等于（1/21）D，三通下部设直径与三通相同的弯

120、管，水中砂粒通过弯管后的渐缩管排到排砂井。表 4.12砂粒沉降允许速度水中砂粒粒径（毫米）扩大管中流速（米/秒）0.200.50.150.3-0.40.100.1旋流式除砂器，除砂效率在 90%以上，但水头损失较大。根据试验，除砂器各部尺寸的相互关系如下：dp/d0=1.21.6; dw /dp=0.2; dp/D=0.250.33;H0/D=0.150.25;H/D=0.5;=300式中：d0进水管内径（毫米） ；dP出水管内径（毫米） ；dw排砂口内径（毫米） ；D圆筒部分的内径（毫米） ；H圆筒部分的高度（毫米） ；圆锥体角度；H0进水管中心到出水管底缘的垂直距离（毫米） 。必须十分重视

121、管井施工质量问题，应由专业队伍施工，做好每一工艺环节，才能获得较大出水量和优质水。一口优质井可使用二十多年。成井质量不好，不仅影响井的寿命，还影响到该井的取水和回灌效果，最终影响到水源热泵系统能否正常工作和制热或制冷效果。客户应参与最后阶段的抽水试验工作，认定可信和准确的结果数据。管井竣工后，应由甲方、施工单位和行政主管部门或监理会同到现场，按合同规定的水量、水温和水质要求进行工程质量验收。三、地表水地源热泵设计三、地表水地源热泵设计三、地表水地源热泵设计三、地表水地源热泵设计拟选择地表水水源时，要考虑季节性水温变化因素对机组制冷量和制热量的影响，水源对水源热泵系统需水量的保证率。设计修建取水

122、构筑物时，应注意取水构筑物的标高与供水季节（或枯水季节）水源水文变动的关系。供水管和回水管可直埋于同一管沟中，两管间距应大于 10 厘米。如水源水经机组换热后任排回水源处（如河流） ，排水口位置应置于取水口的下游处。（一）对水源水系统的要求（同地下水）（二）水源和水质1、水源原则上讲，凡是水量、水温能够满足用户制热负荷或制冷负荷的需要，水质对机组设备不产生腐蚀损坏的任何水源都可作为水源热泵系统的水源，既可以是再生水源，也可以是自然水源。1）再生水源是指人工利用后排放但经过处理的城市生活污水、工业废水、矿山废水、油田废水和热电厂冷却水等水源。有条件利用再生水源的用户，变废为利，可节省初投资，节约

123、水资源。但对大多数用户来说，可供选择的是自然界中的水源。2）自然界中的水源自然界中的水分布于大气圈、地球表面和地壳岩石中，分别称之为大气水、地表水和地下水。陆地上的地表水和地下水都来自于大气降水。地表水中的海水约占自然界水总储量的 96.5%。海滨城市有条件利用海水，国外有利用海水作热泵水源的实例。我国一些沿海城市利用海水作工业冷却水源已有多年历史。近年，国内有用海水作热泵水源的研究，但海水水源热泵的实用化尚待时日。陆地上的地表水，即江、河、湖、水库水比海水和地下水的矿化度低，但含泥沙等固体颗粒物、胶质悬浮物及藻类等有机物较多，含砂量和浑浊度较高，需经必要处理方可作热泵水源。就某项具体工程而言

124、，应从实际情况出发，判断是否具备可利用的水源。不同工程的场地条件和水文地质条件千差万别， 可利用的水源各不相同， 应因地制宜的选择适用水源。当有不同水源可供选择时，应通过技术经济分析比较，择优确定，所选择的水源水量应满足负荷要求。如水量略有不足，其缺口可采取一定辅助弥补措施解决。如缺口较大，就不能应用水源热泵，而应考虑其它方案。2、水质自然界中的水处于无休止的循环运动之中，不断与大气、土壤和岩石等介质接触、互相作用，使其具有复杂的化学成分、化学性质和物理性质。应用水源热泵系统时，除应关心水源水量外，还应关注水的温度、化学成分、腐蚀度、硬度、矿化度和腐蚀性等因素，但目前对水源热泵的水质尚无有关规

125、定，可借鉴冷却水水质作为参考。1）温度地表水水温随季节、纬度和高程不同而变化。长江以北和高原地区，冬季地表水结冻，无法利用于制热供暖。夏季水温一般低于 30，可利用于制冷空调。2）含砂量与浑浊度有些水源含有泥沙、有机物与胶体悬浮物，使水变得混浊。水源含砂量高对机组和管阀会造成磨损。含砂量和浑浊度高的水用于地下水回灌会造成含水层堵塞。用于水源热泵系统的水源，含砂量应小于 1/20 万。仅作空调用的冷却水浑浊度为 50150 毫克/升，向地下水回灌的水浑浊度为20 毫克/升。如果水源热泵系统中装有板式换热器，则要求水源水中固体颗粒物的粒径应为0.5 毫克。3）水的化学成分及化学性质自然界水中含有不

126、同离子、 分子、 化合物和气体。 水中分布最广的离子有七种， 即 Cl-，SO42-，HCO-3，Na+，K+，Ca2+，Mg2+，主要气体成分有 O2，N2，CO2 和 H2S 等几种。这些化学成分所产生的主要化学性质有酸碱度、硬度、总矿化度和腐蚀性等，对系统材质有一定影响。（1）碱度水的 PH 值小于 7 时，呈酸性，反之呈碱性。用于水源热泵系统的水源水酸碱度（PH值）宜为 6.58.5。（2）硬度水中 Ca2+、Mg2+总量称为总硬度。硬度大，易生垢。水源热泵系统的水源水硬度要求，水中 CaO 含量应200 毫克/升。（3）矿化度单位容积水中所含各种离子、分子、化合物的总量称为总矿化度，

127、用于水源热泵系统的水源水矿化度应3 克/升。（4）腐蚀性水中 CI-、游离 CO2 都具有腐蚀性，溶解氧的存在加大了对金属管道的腐蚀破坏作用。用于水源热泵系统的水源中， 要求 CI100mg/L、 SO42-200mg/L、 Fe2+1mg/L、 H2S0.5mg/L。应用水源热泵系统时，对腐蚀性、硬度高的水源，应在系统中加装耐腐蚀的不锈钢换热器或钛板换热器。（三）取水构筑物从水源地向热泵系统机房供水，需建取水构筑物。地表水取水构筑物按结构形式分可分为活动式和固定式两种。活动式地表水取水构筑物有浮船式和活动缆车式；较常用的是固定式地表水取水构筑物，其种类较多，但一般都包括进水管、导水管（或水平

128、集水管）和集水井。地表水取水构筑物受水源水量、流速、水位影响较大，施工较复杂，要针对具体情况选择施工方案。（四）地表水水量计算1、地表水为河水河水的水流量一般能满足空调设计所需冷却水量。需要的地下水量计算公式（一般满足夏季就能满足冬季，7河水全年水温9m）的夏季水温在（810） 。一般来说，如果水池和湖泊的深度小于 3 米，水体就不会由于温度差异而产生分层现象，且用于供冷时其散热能力并不比使用室外空气冷却的方式强。1）湖水的热容量Q容1.163S0H0（t2-t1）式中，S0为湖水面积，H0为湖水平均深度（m） ；t1为湖水初始温度（） ；t2为吸热后湖水的温度（） 。2）需要湖水的面积Fa=

129、W1/(r*(0.0178+0.0152V)(P2-P1)式中，W1 为蒸发散热量（cal） ；Fa 为湖水表面积（m2） ；V 为水面上风速（m/s） ；P2为湖水温度（）下水的饱和蒸汽分压力；P1为空气中蒸汽分压力，取室内空气温度 28，相对湿度 60；r 为湖水温度 28时水的蒸发潜热。需湖水面积速算公式：需要的湖水表面积和空调的建筑面积基本相同（需湖水面积速算公式：需要的湖水表面积和空调的建筑面积基本相同（110W/m110W/m2 2140W/m140W/m2 2，与风速有很大关系，与风速有很大关系） 。3、直接用河水或湖水提供冷热源L2用湖水冷却的空调系统图用湖水冷却的空调系统图直

130、接用湖水作冷热源要注意以下几点：湖水的水深，取水处的冬夏季温度。湖水的浊度（清洁度） 。取水点湖水冬季不得低于 5，夏季不得高于 35。3、采用盘管热交换器用湖水冷却的空调系统图热交换器盘管北方南方河流或湖泊水温4.5（冬季）10（夏季）10（冬季）27（夏季）供热30 米/冷吨60 米/冷吨90 米/冷吨/02467.5供冷30 米/冷吨60 米/冷吨90 米/冷吨211815373431防冻液用 20%的乙二醇溶液。盘管间距为 1.5 米以上。对于深水湖其热负荷应不大于 50 平米/冷吨。（五）地表水和地下水混合式地源热泵系统工程实例天津奥林匹克体育中心空调系统方案a、工程概况天津奥林匹克

131、体育中心是专门为 2008 年北京奥运会建造的，位于天津市水上东路、红旗南路、宾水西路及卫津南路围合的区域中，毗邻已建成的天津市体育中心。该项目由体育场、国际体育交流中心、水上运动中心、体育博物馆及综合楼等部分组成，规划用地面积 44.5 万平方米，规划建筑面积 26.7 万平方米，其中体育场建筑面积 15.58 万平方米；国际体育交流中心建筑面积 5 万平方米；综合馆及水上运动中心建筑面积 5 万平方米；体育博物馆建筑面积 0.3 万平方米；综合楼建筑面积 1 万平方米。空调系统方案的任务是为奥体中心设计中央空调与生活热水供应系统， 为天津奥林匹克中心供热、 制冷， 提供生活热水。 奥体中心

132、需要冬季采暖、 夏季制冷的总建筑面积约为 17.5万平方米。其中，体育场 7 万平方米，国际交流中心 5 万平方米，水上运动中心 5.5 万平方米。工程除采暖及空调制冷外，还需生活用热水。根据有关设计参数，冬季供热总设计负荷为 14840kW/h， 夏季制冷总设计负荷为 18565 kW/h， 生活热水总设计负荷为 1400 kW/h。供热与空调系统应满足有关规范要求， 保证冬季室内温度 18， 夏季室内温度为 26，体育场的冬季温度为 16，夏季为 26，水上运动中心的冬季温度为 27，夏季温度为26。在满足以上技术指标的同时，该工程必须考虑环保、节能、安全保障要求，体现绿色绿色奥运奥运、科

133、技奥运与人文奥运的主题精神。b、资源条件天津奥体中心地区的资源条件得天独厚。该地区具有丰富的地热资源、地表水资源、 浅层地下水资源和中水资源，非常适合于采用混合水源联动运行空调技术进行体育场馆的供暖和制冷。1、地热资源1.1区域地质构造与控热断裂奥林匹克体育中心地区位于王兰庄地热田的北部， 其基底格架是双窑凸起埋藏在地面以下 900m1300m 的古潜山。在漫长的地史时期内，古潜山饱经风化剥蚀、溶蚀淋滤。因此，古潜山顶风化裂隙、岩溶空隙非常发育。该区分布有三条断裂，即吴家窑断裂、凌庄子断裂和李七庄断裂。其中吴家窑断裂和李七庄断裂近于平行，走向均为北西西，前者倾向南西西，后者倾向北东东，二者相距

134、 2.02.5km。李七庄断裂是地热田内部的主要断裂，它与上述两条断裂垂直，走向北北东，倾向南西西。 李七庄断裂的东西两侧地热温梯度有突变， 在该断裂以东地温梯度高于 4/100m，该区以西地温梯度低于 3.5/100m。因此，李七庄断裂是主要的控热断裂。1.2区域基岩地层在体北附近揭开新生界底层后，水平方向山所见的地层有古生界石灰二叠系、奥陶系、寒武系底层。石灰二叠系地层分布在西侧；奥陶系地层分布在李七庄断裂以西；寒武系地层分布在李七庄断裂以东的大部分地区。揭开第三系地层后， 在垂向上除了可见上述的古生界地层以外， 还可以见中上元古界地层。该区的各地层情况如下表：界系埋深新生界第四系4304

135、60m第三系10001200m古生界奥陶系15001700m寒武系21002300m中上元古界青白口系24002500m蓟县系24002500 以下1.3地温场该区附近基岩以上的盖层（第四系和第三系地层）的地温梯度为 4/100m，是王兰庄地热田内地温高异常区范围中所处现的局部地温偏低的地带。在漫长的地史演变过程中，地温和地下热流体的温度通过热传导达到均衡状态，地温数值就是地下热储层中热流体的温度值。地热井稳定流温并不等于地上井口流体的热流体的温度，地热井井口稳定流温是地热井最大稳定流量时实测的井口热流温度。成井后由于井筒的影响，引起一定的温度损失，该区的井口最高流温为 78左右。1.4热储层

136、特征系统将利用蓟县系雾迷山组热储层的地热水作为主要热源。雾迷山组热储层在全区普遍发育，厚度大且稳定，多孔统计结果，有效厚度为 40，埋深 16033254m，揭露厚度150560m。 雾迷山组热储层由白云岩组成， 裂隙发育。 热储层初始压力最高为 3.5105Pa。热储层温度变化大， 在李七庄断裂以西雾迷山组储热层内的热流体温度比断裂以东低 1015。单井开发能力变化很大，为 1.78.6m3/(hm)。最近的钻井资料研究发现，该热储层分为上下两段，第一段埋藏在龙山热储层的下面，与龙山热储层直接接触，推断厚度为100200m；第二段与第一段相距 200400m,岩溶断裂较为发育。第二段与第一段

137、无水力联系，成为独立的水力循环系统。2、浅层地下水资源该区的浅层地下水资源包括第三淡水含水组与第四淡水含水组。2.1第三淡水含水组含水层埋深分别为 260296m、257.8267.75m、308339m、336.61345.36m，岩性粉细纱。 含水厚度为2035m， 单井出水量3045m3/h， 水温1921， 矿化度1190mg/L，pH 值为 88.5，HClNa 型水，水位埋深 62.33m。2.2 第四淡水含水层含水层埋深 451.0474.76、554.4573.6m 砂层厚 2535m，以粉细砂为主，可见中细砂。单井出水量 4060m3/h，水温 2426，矿化度 1130mg

138、/L，pH 值为 8.228.67，水位埋深 72.32m。3、湖水与中水3.1湖水该项目建设内有湖水系统， 水面规划设计为 166900m2左右， 建成后总蓄水量为 250000m3冬季冻线下水温 5左右，夏季平均水温 23。3.2中水该地区中水资源十分优越，得天独厚。市政投资正在建设一座规模为 50000t/h 的中水处理厂，其中提供工业用的中水为 30000t/h，生活用的中水 20000 t/h。两种水均通过环状管网向周边的工厂和住宅区供应。预计铺设管网总长度为 55km，其中工业用中水管网35km,生活用中水管网 20km。据天津市中水公司提供的数据：3.2.1 中水系统的管网投入使

139、用时间： 生活用水管网预计在 2002 年 9 月份投入使用，2004 年达到设计能力； 工业用中水管网预计 2002 年 10 月份投入使用， 2004 年达到设计能力。3.2.2管网水力工况：供水压力为 0.28MPa，管网供水小时变化系数设计取值为 1.6。3.2.3水质参数温度：冬季平均为 1213，极端最低为 10；夏季平均为 20，极端最高为 25。管网内最高温度不准超过 30。浊度：工业用：20 度；生活用：5 度；SS（悬浮物） ：工业用：10mg/L；生活用：5mg/L。pH 值：6.59。总硬度（CaCO3 计） ：300mg/L。氯化物： （Cl-计） ：300mg/L。

140、c、工程设计方案1热（冷）负荷设计由于天津奥林匹克体育中心是 2008 年奥运会配套工程， 其供暖、 制冷面积大， 要求高，结合天津地区的经验，确定体育场热指标为 70W/m2，国际交流中心热指标为 80 W/m2，水上运动中心热指标为 108 W/m2；冷指标为 90W/m2；国际交流中心冷指标为 121W/m2，水上运动中心冷指标为 113 W/m2。热（冷）负荷计算结果见表 2。天津市奥林匹克体育中心热（冷）负荷计算表名称建筑面积 （km2）热指标冷指标热负荷（kW） 冷负荷（kW）(W/m2)(W/m2)体育场70709049006300国际交流中心508012140006050水上运

141、动中心5510811359406215生活热水-1400-合计175-16240185652方案设计天津奥林匹克体育中心地热资源丰富，湖水面积大，经初步估算水面积达到 16.69 万平方米。良好的热能资源为天津奥林匹克体育中心的供暖和制冷提供了强有力的水资源保障体系。本方案中，冬季供暖以深层地热井和水源热泵联合方式，夏季制冷以湖水为主，中水为辅。1、冬季供暖方案设计为实现天津市政府提出“绿色奥运”的要求，与奥林匹克体育中心的资源条件，系统采用混合热源联动运行空调技术。本方案拟用三眼地热井，二采一灌。由于水源热泵技术的应用。地热回灌技术的应用，一方面解决了单井负荷能力小和如果不回灌而排放所带来的

142、污染问题，同时可以保护资源更长期的有效开发。天津奥林匹克体育中心空调及生活热水工程冬季供暖方案是多种方案的综合应用。首先一号深层地热井第一次换热后直接供热，再经第二次换热后和水源热泵联合供热。设计计算流程如上图。计算过程如下：1）地热井水换热后直接供空调热负荷Fdr=(1000Q1(t2-t1)/0.86)*0.95Q1=T/ krKr=( t2-t1)/ ( tr-tr1)*100%式中，Fdr为地热井水直供空调热负荷（kW/h） ；Q1 为换热后循环水的流量（t/h） ；注：工程所需热负荷 Q总Q总Q1+Q2一号地热井出水温度、流量、回水温度地热水一级换热后供热负荷 FDR水源热泵利用地热

143、尾水二级换热后供应热负荷 FP尖峰负荷由二号地热井提供出水温度、流量、回水温度结束Q1在程序流程中用于表示热量，而在此 Q 用于表示流量。T 为地热水流量（t/h） ；kr为地热水占循环水的百分比（） ；tr为地热水出水温度 78；tr1为地热水回水温度 50；t2 为地热水回水温度 55；t1为循环水回水温度 45 ；0.86 为系数。2）水源热泵利用地热尾水二次换热后供应的热负荷FpQ1*1000( t2-t3)/0.86/0.75式中，Q1为水源热泵循环水的流量（t/h） ；t2为地热尾水温度，取 50；t3为地回灌水温度，取 10；0.86、0.75 为系数。表 3 列出各设计计算参数

144、，计算结果见表 4表 3 冬季供暖工程方案设计计算参数（单位：）水源热泵一级换热温度参数二级换热温度参数表供热出口温度供热回水温度地热供水温度地热回水温度供热供水温度供热回水温度地热供水温度地热回水温度热泵入口温度热泵出口温度5545785055455010257表 4 冬季供暖工程方案设计计算表一级换热管网流量二级换热管网流量地热深井供热负荷水源热泵供热负荷总热负荷是否满足工程要求t/ht/hkWkWkW满足180504.25567.4411162.7916240由以上分析可知， 以地热深井和水源热泵联合供热技术可满足奥林匹克体育中心冬季供暖需求。2.夏季制冷方案设计天津奥林匹克体育中心附近

145、冬季供暖热源资源丰富，夏季制冷冷源也十分优越。夏季冷源包括中心内将建成的人工湖水和市政投资正在建设的中水系统。夏季制冷以人工湖水为主，在最不利工况下，采用中水作为补充冷源。工程要求制冷空调每年运行 81 天，每天平均运行 10h。其设计计算流程如图 3 所示。湖水热容量计算公式：Q容1.163S0H0（t2-t1）式中，S0为湖水面积，H0为湖水平均深度（m） ；t1为湖水初始温度（） ；t2为吸热后湖水的温度（） 。工程所需冷负荷 Q总湖水面积、水深、初始水温、吸热后水温、制冷时间计算湖水的热容量 Q计算湖水日蒸发量 QS1S0?不足部分中水系统补充实际湖水面积计算公式：Fa=W1/(r*(

146、0.0178+0.0152V)(P2-P1)式中，W1为蒸发散热量（cal） ；Fa 为湖水表面积（m2） ；V 为水面上风速（m/s） ；P2为湖水温度（28）下水的饱和蒸汽分压力；P1 为空气中蒸汽分压力，取室内空气温度 28，相对湿度 60；r 为湖水温度 28时水的蒸发潜热。计算参数见表 5，计算结果如表6 所示。表 5夏季制冷工程方案设计计算参数表湖水面积湖水深度初始水温吸热后水温（万 m2）（m）（）（）16.6922326表 6夏季制冷工程方案设计计算表湖水总吸热量日蒸发散热量实际湖水面积湖水面积是否满足工程要求（kw）（kw）（万 m2）（万 m2）11646286359487

147、412.2916.69满足工程要求所以，人工湖水可满足夏季制冷。当湖水温度高时，可采用喷泉冷却，即可使湖水温度降低，又可美化环境。建议做球形雾状喷泉，冷却效果好。最不利工矿可用中水系统作为备用冷却水源。3工艺流程天津奥林匹克体育中心中央空调及生活热水工程方案的工艺流程分为冬季供暖和夏季制冷两部分。冬季供暖采用地热深井和浅井与水源热泵供暖相结合，简单概括为地热深井水二级换热，水源热泵三级提热；夏季制冷以湖水为主，中水为辅的方案。3.1冬季供暖地热深井水二级换热：利用钛板换热器将 78地热水经一级换热后排出，排出温度为50，然后进入二级钛板换热器，换热后排除，排出温度为 10，排出尾水灌到回灌井中

148、;一级换热器的供热温度尾 55，可直接供终端系统采暖，管网回水温度为 45。二级换热器即热泵前置换热器，其换热后供热，泵机组的供水温度为 25，进入热泵机组后，分三级提热，其中一级提热后降至 18，二级提热后降至 12，三级提热后降至7，再回到二级换热器；热泵机组输出的供热温度为 55，进入终端管网后的回水温度为 45。2.夏季制冷夏季制冷以人工湖水为主，在最不利工况下，采用中水作为补充冷源。具体工艺流程为：先净化处理湖水，利用湖水提升泵提取湖水，进入热泵机组，冷凝后，供空调系统制冷。4.方案比较为体现方案的优越性，将从经济、环境等方面与其他方案进行比较。参与比较的方案分两类：（1）传统方案，

149、包括城市直控加溴化锂空调系统、燃起锅炉加制冷机组、电锅炉加制冷机组；（2）浅井加水源热泵。用于比较的方案有方案一：混合热源联动空调系统；方案二：城市直供加溴化锂空调系统；方案三：燃起锅炉加制冷机组；方案四：电锅炉加制冷机组；结束方案五：浅井加水源热泵。4.1 环保状况对比1.与传统方案对比本方案使用的能源全部为清洁能源，系统运行过程中无任何废气、废物排放，具有很好的环境效益，使绿色空调系统。传统空调一般陡存在直接或间接的环境污染，并且都不同程度地破坏城市景观，占地面积大，因此，本方案与传统方案相比在环保方面具有绝对的优越性。本方案与传统方案对比比较内容混合热泵联合运行空调方案（本方案） （方案

150、一）传统方案城市直供加溴化锂空调系统（方案二）燃气锅炉加制冷机组（方案三）电锅炉加制冷机组（方案四）能源类型清洁能源间接污染能源污染能源间接污染能源污染状况无任何废气、废物污染间接污染环境污染气体排放间接污染环境是否影响景观与环境相协调影响景观影响景观影响景观占地面积小小大大2.与浅井加水源热泵方案对比浅井加水源热泵方案使用的也使清洁能源，没有任何废气、废物排放，但该方案的致命弱点在于： （1）浅井的单井出水量小（3060m3/h） 、水温低（1926） ，而天津奥林匹克体育中心的供热与制冷负荷都很大， 根据计算所需的浅井数为 40 眼， 这么多的井在奥林匹克体育中心无法布置。（2）井的数量多

151、，占地面积大，影响了周围环境的景观；（3）由于浅井方案抽取的是第三、第四含水层的水，这两个含水层组位于第四系， 回灌非常困难，大量抽水导致地表沉降大且无法治理，将严重影响奥林匹克体育中心的建筑物的安全。而方案本身的热源是深井地热，冷源是湖水与中水。奥林匹克体育中心的地热资源条件良好，单井出水量为 104143 m3/h，水温在 76左右。经计算，利用本方案只需采用一灌三眼地热井，就可满足要求。在环保方面的优点主要体现在：（1） 有回灌， 并直接灌入地下层中， 不会造成环境污染与化学污染， 控制了地表沉降。（2）由于采用了梯级利用，地尾水温低（10左右） ，资源利用率高，系统负荷能力也得到增强。

152、（3）本方案的占地面积小，能与奥林匹克体育中心的自然环境、人文环境相融合。5. 经济状况比较本方案的工程总投资为 3181.39 万元， 年运行费用 23.45 万元/m； 该方案与城市供热+溴化锂空调制冷、制冷机组制冷、电热锅炉制冷+制冷机组制冷、浅井+水源热泵等方案相比，初投资高于燃气供热+制冷机组制冷，低于其他方案；本方案的运行费用最低，仅分别为其他方案的 36.7、22.2、30.2、55.4；综合考虑初投资与运行费用，该方案在系统运行四年后达到几个方案的最低值，四年后依次是其他几种方案的 56.6、47.4、55.3、69.2；通过以上比较，该方案具有明显的经济性。表 10.8 为经

153、济对比表。项目方案一方案二方案三方案四方案五初投资（万元）3181.194056.052806.053286.054011.19单位面积初投资（元/m）181.79231.77160.35187.77229.2冬季单位面积运行费用（元/m） 14.3232.3760.9665.629.21夏季单位面积运行费用（元/m） 9.1331.4944.2612.079.13年运行费用（万元）410.381117.581841.351359.23740.68年单位面积运行费用（元/m）23.4563.86105.2277.6742.32第六章第六章地源热泵的部分用户介绍地源热泵的部分用户介绍一、地表水地

154、源热泵部分用户1、东江明珠大酒店（四星级）建筑面积： 25000m2建筑物功能：餐饮、休闲娱乐、客房地源形式：地表水（东江河水）地源热泵空调系统地址：湖南省郴州市资兴2、武汉市东湖生态园餐厅建筑面积： 15000m2建筑物功能：餐饮地源形式：地表水（湖水）地源热泵空调系统地址：湖北省武汉市武汉东湖生态园地处武汉市落雁岛，三面环水，处于著名的东湖生态旅游区。东湖生态园的建设规划是集农业、旅游业、餐饮业和休闲娱乐为一体的旅游圣地。建成果园区、蔬菜园区、生态林区、别墅群落、生态餐厅、沙滩浴场、休闲会所等。一、餐厅建筑物概况及特点：武汉东湖生态园餐厅是生态园的主要建筑，它主要用于餐饮和休闲，外观如图：

155、两边是包厢，共有二十九间包厢；中间是大厅。整个建筑用钢结构做支架，用玻璃做墙面和天面。大厅共有六千多平方米，中间高度有十三米。内有花草树木、小桥流水、音乐茶座、舞台、瀑布。它模拟生态自然环境，赋予传统餐厅新概念，它使人们在享用无公害美食的同时远离城市喧嚣，享受自然美景。二、餐厅空调设计特点：（一（一） 、空调方案确定、空调方案确定由于此生态餐厅地处东湖边上，因此空调方案确定为用东湖水做冷热源的地源热泵空调系统。其系统形式如下：包厢用水冷分离式风机盘管作空调主机，大厅用水冷立柜机作空调主机。（二（二） 、空调冷热源的确定、空调冷热源的确定由于此餐厅处于东湖边上，东湖水是天然的能源，不仅水资源丰富

156、而且水质较好。夏季水温不高于 30 度冬季水温不低于 7 度。因此，采用地源热泵不仅节能而且生态、环保。此空调系统就是采用东湖水作冷热源。夏季空调主机制冷的同时需要排热，家用空调是通过风扇排热，传统中央空调是通过冷却塔散热，而此空调系统是通过湖水冷却机组。冬季则相反，机组是从湖水中吸收热量提升品质后输送到房间。（三） 、空调风系统设计空调风系统设计1 1）包厢：采用水冷分离式风机盘管作空调主机。）包厢：采用水冷分离式风机盘管作空调主机。机组吊挂安装，送风形式为上送上回，送风口为双层百叶。包厢为花顶，因此未作回风箱也没有回风口，只在风机盘管的风机处装过滤网罩。2)2)大厅：采用水冷整体立柜机作空

157、调主机大厅：采用水冷整体立柜机作空调主机由于此大厅空间面积较大，层高较高，属钢架结构。室内有花草树木、小桥流水，整个大厅模拟自然生态环境。因此室内不宜吊挂机组，也不宜明装风管。因此采用高余压的水冷整体立柜机集中放于机房，再通过地下风管将风送到大厅各个角落。风管装在大厅地面以下，在大厅均匀开风口，在风口处装人造蘑菇、广告柜等将风口隐藏起来，再在蘑菇上布置送风口，送风口为百叶风口或球形风口。球形风口送风设计出口风速约为 57.0m/s，射程约为 1315 米，垂直高度约为 35 米，百叶风口送风设计出口风速约为 4.56.0m/s，射程约为 68 米，垂直高度约为 35 米。如图：回风采用集中回风

158、，在大厅靠近机房的一个角落装百叶回风壁。大厅的热空气通过回风壁进入地下回风道，进而再回到机房。如图：回风壁的风速设计约为 4.56.0m/s，此风速以不产生噪音为原则，同时尽量减少回风壁面积。（四）、空调水系统设计（四）、空调水系统设计1)空调用湖水作冷却水。由于湖水内不仅有漂浮物还有一些悬浊物，浊度较高，也有一些藻类。如果用此水直接冷却机组，势必会造成机组结垢甚至堵塞。所以此设计是先将湖水过滤再用作机组的冷却水。过滤设备用砂过滤器。砂过滤器过滤效果好，不易堵塞，反冲洗容易，维护维修方便。过滤池如图：2) 由于空调机组台数较多， 为了保证各台机组水量分配均匀， 空调机供回水采用同程式设计。3)

159、 考虑工程投资成本、建筑美观、结构承重等特点，包厢空调机组水系统全部安装U-PVC 塑料管道，机房及水冷柜机水系统管道用承压能力较低的焊接钢管。由于整个空调水系统就是将湖水处理后送入机组，机组使用后又排入湖中，水系统基本无多大压力。（五）、空调电系统设计（五）、空调电系统设计为了有效地控制室温,方便维护运行管理,节约能耗，设置以下自动控制措施。1）空调机的自动控制包厢空调机的本地控制：每一个包厢的每一台空调机组都有其控制装置，可单独控制每一一台机组的起停、制冷或制热以及风量等。制冷（制热）时采用压缩机启停的微电脑智能化控制，制冷制热迅速，室温选择范围广，室温感应灵敏，受外界环境影响小。2）空调

160、水系统的自动控制,包厢所有空调机组是由一台水泵提供水源。当包厢任意一台空调机组打开，该冷却水泵先启动，当空调机组有水流过时机组才能启动。当最后一台机组关闭，水泵也停止运转。3）集中式水冷柜机的半自动控制集中式水冷柜机也是由一台水泵提供冷却水。需要先打开水泵，再开启空调主机。压缩机的启停由微电脑智能化控制，探测器探测大厅室温的变化，进而控制压缩机的启停。（六）、防腐、保温和消声措施（六）、防腐、保温和消声措施1 1）防腐）防腐由于大部分风管和水管埋在地下，因此埋地管道普遍采用三油二布防腐。对于长期浸泡于水中的滤池水管道和钢铁部件采用环氧树脂防腐。2 2）保温）保温包厢的风机盘管送风管采用复合风管

161、，其本身具有保温和消声功能。包厢的供回水管和凝结水管均用塑料管也无需保温。机房风管采用镀锌钢板，其保温材料采用 PEF 保温板。3 3）消声）消声包厢空调采用低噪声的风机盘管机组，完全符合其噪声标准。大厅空调采用集中式水冷柜机，机组置于一个密闭的机房内。将噪声源与空调区域完全隔离开来。（七）、空调设计运行数据（七）、空调设计运行数据1 1 1 1、 项目概况项目概况地理位置：湖北省武汉市夏季室外温度：35.2湿度：80%冬季室外温度：-5湿度：75%空调面积：7400m2设计制冷负荷： 2345kw制热负荷：1100kw主机制冷能力： 2345kw制热能力：2400kw2 2 2 2、 空调项

162、目建设概况空调项目建设概况包厢空调主机：水冷分离式风机盘管机组大厅空调主机：水冷整体立柜式空调机组 LR（W）-240(共 8 台)水-水热水器LS-30II 一台湖水过滤池：180 立方/小时（共 3 个）包厢风机盘管供水泵ISG125-160（A） Q=120m3/h；H=30m；N=18.5kw大厅柜机供水泵ISG250-250Q=550m3/h；H=20m；N=45kw反冲洗水泵ISG150-250Q=200m3/h；H=20m；N=18.5kw水-水热水器供水泵ISG40-125Q=6.3m3/h；H=20m；N=1.1kw热水箱12m3（一个）3 3 3 3、 系统运行情况系统运行

163、情况制冷工况室外环境温度()：40包厢空调温度()：2426大厅空调温度()：2628空调机组进水温度()：30出水温度()：33三、生态园供热水系统设计特点：生态园的桑拿、会所、厨房和员工洗浴均需要用热水。但此地是生态旅游区不允许有污染源产生，因此用燃气燃油锅炉均不适合，用电锅炉生产热水其成本太高，因此决定用热泵热水器生产热水。热泵热水器是一种利用热泵原理生产热水的热水器，其显著特点是比电热水器节能70%以上，是一种环保无污染的热水装置。此系统建成十吨热水箱用于储存热水，热水器通过循环加热储水箱中的水，热源来源于湖水。四、四、四、四、空调实际使用效果评价空调实际使用效果评价空调实际使用效果评

164、价空调实际使用效果评价（一）、温湿度效果评价：（一）、温湿度效果评价：从上面的运行数据看，空调区域的温湿度完全达到其使用要求，用户相当满意。包厢空调送风气流通过调整角度让人感觉不到风吹，认为满意。大厅空调为了达到效果，设计流速较大，站在离风口五米处有风吹的感觉，通过调整角度使风能达到各个角落。客户对空调的效果都予满意的回答。有关专家对大厅空调的噪声处理也认为很满意。（二）、过度季节用于通风：（二）、过度季节用于通风：大厅空调系统走的是地埋风管，在春秋季可不开空调只开通风。由于地下面具有冬暖夏凉的特性，因此在过度季节开通风和通过在风道中加湿或去湿来调节室内气候环境。（三）、空调运行经济性评价：（

165、三）、空调运行经济性评价：水环热泵空调系统、传统集中式空调系统和风冷热泵空调系统的运行费用比较运行费用计算依据：运行费用计算依据：按夏季冷负荷 2345KW，冬季热负荷 1100KW 计算。电价按 0.8 元/度计算。每日按 10 小时运行时间计算空调负荷率按 0.7 计算（说明：由于机组的负荷通常是按夏季最热时进行配置的，所以一般时间使用，部分机组处于停机状态） 。夏季、冬季都按 120 天的运行期考虑（节假日照常运行）1 1 1 1、地源热泵地源热泵空调系统的全年运行费用空调系统的全年运行费用（1 1 1 1） 、系统构成系统构成：水源热泵空调系统由室外系统和室内系统两部分构成，室外部分包

166、括过滤装置、水泵及水管道系统等，其中耗能设备为水泵。室内部分包括热泵机组、通风管道系统等。其中耗能设备为热泵空调机。（2 2 2 2） 、设备运行时的费用、设备运行时的费用夏季夏季冬季冬季输入功率KW费用（万元）输 入 功率KW费用（万元）水源热泵机组530530*10*120*0.8*0.7=35.62244244*10*120*0.8*0.7=16.4水泵63.563.5*10*120*0.8=6.163.563.5*10*120*0.8=6.1总计41.7241.7241.7241.7222.522.522.522.5全年费用：全年费用：41.72+22.541.72+22.541.72

167、+22.541.72+22.564.2264.2264.2264.22 万元万元注：机组的输入功率基于以下条件：注：机组的输入功率基于以下条件：1、机组采用中宇热泵机组，性能参数均摘自厂家测量数据。2、夏季制冷工况：室内进风温度 270C DB19.50C WB，冷却水进出水温度 300C340C全年空调总费用：全年空调总费用：64.2264.2264.2264.22 万元万元2 2 2 2、集中式水冷冷水机组全年运行费用集中式水冷冷水机组全年运行费用（1 1 1 1） 、系统构成：、系统构成：该系统在夏季采用水冷冷水机组供冷，系统由水冷冷水机组、冷却水系统及冷媒水系统、室内未端设备等部分构成

168、，冬季用电锅炉供热。其中室外系统由冷却水水泵、冷却塔、锅炉及水管道组成。该系统的耗能设备为水冷冷水机组、锅炉、冷却水水泵、冷冻水水泵、冷却塔、室内末端设备等。（2 2 2 2） 、设备运行时的用电费用、设备运行时的用电费用夏季夏季冬季冬季输入功率 KW费用（万元）输 入 功率KW费用（万元）水冷冷水机组538538*10*120*0.8*0.7=36.2冷却塔侧循环水泵4545*10*120*0.8=4.3系统侧循环水泵63.563.5*10*120*0.8=6.163.563.5*10*120*0.8=6.1冷却塔5.55.5*2*10*120*0.8=1.06电锅炉11001100*10*

169、120*0.8*0.773.9室内未端设备7878*10*120*0.8*0.7=5.247878*10*120*0.8*0.7=5.24总计52.952.952.952.985.2485.2485.2485.24全年费用：全年费用：52.9+85.2452.9+85.2452.9+85.2452.9+85.24138.14138.14138.14138.14 万元万元注：机组的输入功率基于以下条件：注：机组的输入功率基于以下条件：1、水冷冷水机组按水冷螺杆机组考虑。性能参数均摘自厂家样本资料2、夏季制冷工况：室内进风温度 270C DB19.50C WB，冷却水进出水温度 320C370C，

170、冷媒水进出水温度 70C120C3、冷却塔按两台考虑。3 3 3 3、风冷热泵空调系统全年运行费用风冷热泵空调系统全年运行费用（1 1 1 1） 、系统构成：、系统构成：该系统由室外机和室内机组成，系统简单。耗能设备为室外机和室内末端设备等。（2 2 2 2） 、设备运行时的用电费用、设备运行时的用电费用夏季夏季冬季冬季输入功率 KW费用（万元）输 入 功率KW费用（万元）室外主机938938*10*120*0.8*0.7=63440440*10*120*0.8*0.7=29.6室内未端设备7878*10*120*0.8*0.7=5.247878*10*120*0.8*0.7=5.24除霜和辅

171、助电加热5总计68.2468.2468.2468.2439.8439.8439.8439.84全年费用：全年费用：68.24+39.8468.24+39.8468.24+39.8468.24+39.84108.08108.08108.08108.08 万元万元注：机组的输入功率基于以下条件：注：机组的输入功率基于以下条件：1、空调机组按家用空调（风冷热泵）考虑。性能参数均摘自厂家样本资料2、夏季制冷工况：室内进风温度 270C DB19.50C WB结束语：结束语：结束语：结束语：中央空调工程的设计一定要因地制宜， 结合建筑物和环境的特点设计合适的空调系统。节能、环保是当今世界永恒的主题，因此

172、我们在设计空调时也要围绕生态、环保和节能来开展。对于这样一个旅游生态区在设计空调时一定要考虑空调系统与生态环境和自然景观的协调统一。在现代建筑中，空调的能耗占了很大比例。因此空调节能对于整个世界的能源危机有很大的现实意义。用户不仅要买得起空调还要能用得起空调，这对于整栋建筑的经营成本也有很大的现实意义。3、赣龙乐园建筑面积：20000m2建筑物功能：休闲娱乐、旅游度假、会议展览、科普教育地源形式：地表水（湖水）地源热泵空调系统地址：江西省赣龙市4、天津奥林匹克体育中心建筑面积： 175000m2建筑物功能：餐饮地源形式：地表水（夏季使用湖水冷却）地下水混合地源热泵空调系统地址：天津市水上东路5

173、、浙江省丽水市遂昌源口凯恩特种材料股份有限公司地源形式：地表水（水库水）地址：浙江省丽水市二、地下水地源热泵部分用户1、开封修女院建筑面积： 2000m2建筑物功能：宿舍地源形式：地下水（井水）地源热泵空调系统地址：河南省开封市2、耒阳腾兴不夜城建筑面积： 8000m2建筑物功能：餐饮、休闲娱乐、客房地源形式：地下水（井水）地源热泵空调系统地址：湖南省衡阳市耒阳3、天津奥林匹克体育中心建筑面积： 175000m2建筑物功能：餐饮地源形式：地下水（冬季使用地下水）夏季使用湖水冷却混合地源热泵空调系统4、浙江省缙云县财政大楼建筑面积：20000m2建筑物功能：办公地源形式：地下水地源热泵空调系统三

174、、地埋管地源热泵部分用户1、金马医疗器械（无锡）有限公司建筑面积： 1200m2建筑物功能：办公楼地源形式：地埋管（垂直埋管）地源热泵空调系统地址：江苏省无锡市2、成都锦绣花园别墅建筑面积： 300m2建筑物功能：别墅地源形式：地埋管（水平埋管）地源热泵空调系统地址：四川省成都市在建筑供热空调中采用热泵技术可以有效地提高一次能源利用率，减少温室效应气体CO2 和其它燃烧产生的污染物的排放，是一种可持续发展的建筑节能新技术。地下水热泵和地表水热泵系统受水资源条件的制约，应用范围受到限制。地源热泵（地下耦合热泵系统）适用范围广，运行费用低，节能和环保效益显著。地源热泵在北美和欧洲的许多国家已得到广泛的应用，是一种成熟的技术；但我国在地源热泵的应用方面还刚刚起步。推广地源热泵技术需要政府的政策引导、对设计和施工人员的培训、所需设备和材料的配套以及提高公众对地源热泵技术的了解程度。通过政府部门、科研机构和工程技术人员的共同努力，借鉴国外的成功经验，我国的地源热泵应用将得到较快的推广和发展。