浅谈地源热泵技术(最终)

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1、浅谈地源热泵施工技术1.地源热泵简介地源热泵系统是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统，它高效、节能、环保，有利于可持续发展。地源热泵主要有地卜•水热泵、河湖水源热泵、土壤热泵几种形式。不同形式的地源热泵系统采用的施工技术是不同的，本文将主要介绍打前采用最多的地热换热器埋管系统的施工技术。2.地源热泵工艺原理地源热泵系统工作原理如图1所示，“热泵”二字说明它是热泵的一种，具有热泵的共同特点，其工作过程貝体如下，夏季制冷时，大地作为排热场所，把室内热量以及压缩机耗能通

2、过埋地盘管排入人地中，再通过十.壤的导热和土壤中水分的迁移把热量扩散出去。冬季供热时，大地作为热泵机组的低温热源，通过埋地盘管获取土壤中热量为室内供热。两个换热器都即可作冷凝器乂可作蒸发器，只因季节不同而功能不同。以盐城站为例，夏季工况时热泵机组地源水进/出水温度为30/35°C，冷冻水进/出水温度为12/7°C；冬季工况时地源水进/出水温度为10-5°C,室内供热进/出水温度为40/45°Co在地源热泵系统中，出于冬季从大地屮取出的热量可在夏季得到补偿，因而可使大地的热量基木维持平衡。-热泵一末端禮一］机组~V-装置b

3、i卜却

4、分IU型地下埋管换热器图1地源热泵工艺原理示意图3・地源热泵埋管技术3.1换热器埋管技术闭式地源热泵系统将换热器管埋于地下，主要有水平和竖直埋管两种形式。水平埋管早期应用较多，现已很少采用。竖直埋管地源热泵系统占地面积小，受外界彩响极小，恒温效果好，施工完毕维护费用极少，用电量小，运行成本大幅降低，而且竖直埋管是比较符合我国国情的一种形式，如何提高钻孔效率，降低一次性投资屮钻孔费用是目前该领域的研究重点。(1)竖直埋管换热器的形式主要有三种：U型管形式、套管形式和单管形式。%1U形管型是在钻孔的管井内安装U形管，一般管井直径为1

5、00^159mm,井深10〜200m°U形管径一般在e50mm以下(主要是流量不宜过大所限)，由于施工简单；换热性能较好，承压高，管路接头少，不易泄漏等原因，目前应用最多。盐城火车站改扩建工程就是采用这种形式，□投入施工三年以来基本没有维护费用，效果良好。目前国外U型管埋深已有超过180m,还有把U形管捆扎在桩慕的钢筋网架上，然后浇灌混凝土，不占用地面，此种做法国内也有应用。%1套管式换热器外管的直径可达200mm。由于增大了换热面积可减少钻孔数和埋深。但内管与外管腔屮的液体发生热交换会带来热损失，下管的难度和施工费用也较高。%

6、1单管型埋设的方式在地下水位以上用钢管作为护套，典型的孔径为150mm地下水位以下为自然孔洞，不加任何设施，可以降低安装费和运行费。这种方式受水文地质条件限制，使用有限。(2)换热器回路形式换热器的回路布置有吊联和并联2中形式。采用并联还是吊联取决于安装成本大小、地埋管水系统设计要求及连接、安装工艺等。无论串联还是并联，必须维持防冻液在地热换热器屮的适当流速以提高换热器的换热效率。串联系统主要优点是流体通道界限性好，具有单一流体通道和统一型号的管道。由丁串联系统采用大管径的管子，因此对于单位长度管子来说，串联系统的传热性能比并联

7、系统的要高，管道内积存的空气易排除。其缺点有需要较多的防冻液作为循环工质、管道成本高、安装劳力大、管道不能太长等。图2U型管串联连接示意图并联系统是用小管径的管道构成。具冇成本低、需要防冻液少、安装劳力和技术要求低等优点，但是各并联U型管环路间易产生水力失调。[-=©n=©p=©1r®R1=©图3U型管并联连接示意图目前在工程实践中，大多采用并联连接方式，盐城站也是其中之一。并联系统在设计和安装过程屮必须特别注意确保管内水速较高以排出空气。此外，每个管路长度应尽量一致，偏弟须控制在10%以内，尽量避免水力失调现象。为此一般水平主

8、干管选用较大的管径，减少水平连接干管的流动阻力，提高地埋管系统的水力稳定性。（3）换热器管路间距U型或套管式换热器的进出水管之间存在热交换的短路现象，通常可通过增大套管换热器的内管壁的热阻和加大）型管间距来减少热短路。为了尽量减小钻孔Z间的热影响！应根据可利用土地面积及换热器效能确定埋管的间距。）型竖埋管钻孔的水平间距通常为4〜6叽对于具体工程來说，可以通过计算方法进行方案比较，确定合适的间距。（4）换热管材料选用换热器管要长期埋于地下工作，首先耍求材料耐腐蚀、寿命长；其次要求其热交换效率高；最后耍考虑材料易加工及造价低等因素。

9、目而，国内外应用较多的是高密度聚乙烯管（-・）和聚丁烯管。管道直径应以流体压降和传热性能相协调为原则。管子壁厚的选择，要综合考虑地源热泵系统换热要求、换热管数量、埋深与地质条件等。4.地下埋管换热器施工方法一般情况卜•室外地源热泵系统施工占地面积较大，涉及协调配