地源熱泵施工與設(shè)計

1、地源熱泵施工與設(shè)計,,陳浩,2015.12,,第一章 方案確定前的工程勘察 第二章 土壤源熱泵的施工與設(shè)計 第三章 地下水源熱泵的施工與設(shè)計 第四章 地表水源熱泵的施工與設(shè)計,目 錄,一、地源熱泵系統(tǒng)方案設(shè)計前，應進行工程場地狀況調(diào)查，并應對淺層地熱能資源進行勘查。 1、工程場地狀況調(diào)查應包括下列內(nèi)容： 1）場地規(guī)劃面積、形狀及坡度； 2） 場地內(nèi)已有建筑物的占地面積及其分布

2、； 3） 場地內(nèi)樹木植被、池塘、排水溝及架空輸電線、電信電纜的分布； 4） 場地內(nèi)已有的、計劃修建的地下管線和地下構(gòu)筑物的分布及其埋深； 5）場地內(nèi)已有水井的位置。 工程場地可利用面積應滿足修建地表水抽水構(gòu)筑物(地表水換熱系統(tǒng))或修建地下水抽水井和回灌井(地下水換熱系統(tǒng))或埋設(shè)水平或豎直地埋管換熱器(地埋管換熱系統(tǒng))的需要。同時應滿足置放和操作施工機具及埋設(shè)室外管網(wǎng)的需要。2、淺層地熱資源

3、的勘察包括以下內(nèi)容： 1）地埋管換熱系統(tǒng)勘察包括：,第一章 方案確定前的工程勘察,巖土層的結(jié)構(gòu)； 巖土體熱物性； 巖土體溫度；    地下水靜水位、水溫、水質(zhì)及分布； 地下水徑流方向、速度；    凍土層厚度。采用水平地埋管換熱器時，地埋管換熱系統(tǒng)勘察采用槽探、坑探或研探進行。槽探是為了了解構(gòu)造線和破碎帶寬度、地層和巖性界限及其延伸

4、方向等在地表挖掘探槽的工程勘察技術(shù)。探槽應根據(jù)場地形狀確定，探槽的深度一般超過埋管深度1m。采用豎直地埋管換熱器時，地埋管換熱系統(tǒng)勘察采用鉆探進行。鉆探方案應根據(jù)場地大小確定，勘探孔深度應比鉆孔至少深5m。 巖土體熱物性指巖土體的熱物性參數(shù)，包括巖土體導熱系數(shù)、密度及比熱等。若埋管區(qū)域已具有權(quán)威部門認可的熱物性參數(shù)，可直接采用已有數(shù)據(jù)，否則應進行巖土體導熱系數(shù)、密度及比熱等熱物性測定。,第一章 方案確定前的工程勘察,測定方法可

5、采用實驗室法或現(xiàn)場測定法。實驗室法:對勘探孔不同深度的巖土體樣品進行測定，并以其深度加權(quán)平均，計算該勘探孔的巖土體熱物性參數(shù);對探槽不同水平長度的巖土體樣品進行測定，并以其長度加權(quán)平均，計算該探槽的巖土體熱物性參數(shù)。現(xiàn)場測試法:現(xiàn)場測試巖土體應在測試埋管狀況穩(wěn)定后進行。根據(jù)埋管深度或長度，測試一般應在測試埋管安裝完畢72h后進行。對兩個勘探孔(槽)及兩個以上勘探孔(槽)的測試，其測試結(jié)果取算術(shù)平均值。2）地下水換熱系統(tǒng)勘察應包括下

6、列內(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；    地下水徑流方向、速度和水力坡度；,第一章 方案確定前的工程勘察,地下水水溫及其分布；    地下水水質(zhì)；    地下水水位動態(tài)變化。3）地下水換熱系統(tǒng)勘察應進行水文

7、地質(zhì)試驗。包括：    抽水試驗；    回灌試驗； 測量出水水溫；    取分層水樣并化驗分析分層水質(zhì)；    水流方向試驗；    滲透系數(shù)計算。 滲透系數(shù)指單位時間內(nèi)通過單位斷面的流量(m/d)，一般用來衡量地下水在含水層中徑流的快慢。,第一章 方案

8、確定前的工程勘察,4）地表水換熱系統(tǒng)勘察應包括下列內(nèi)容： 地表水水源性質(zhì)、水面用途、深度、面積及其分布；  不同深度的地表水水溫、水位動態(tài)變化；   地表水流速和流量動態(tài)變化；   地表水水質(zhì)及其動態(tài)變化；   地表水利用現(xiàn)狀；   地表水取水和回水的適宜地點及路線。 地表水水溫、水

9、位及流量勘察應包括近20年最高和最低水溫、水位及最大和最小水量;地表水水質(zhì)勘察應包括:引起腐蝕與結(jié)垢的主要化學成分，地表水源中含有的水生物、細菌類、固體含量及鹽堿量等。,第一章 方案確定前的工程勘察,二、對已具備水文地質(zhì)資料或附近有水井的地區(qū)，應通過調(diào)查獲取水文地質(zhì)資料。調(diào)查區(qū)域半徑宜大于擬定換熱區(qū)100—200m。調(diào)查以收集資料為主，除觀察地形地貌外，應調(diào)查已有水井的位置、類型、結(jié)構(gòu)、深度、地層剖面、出水量、水位、水溫及水質(zhì)情況，還

10、應了解水井的用途，開采方式、年用水量及水位變化情況等。 三、工程勘察應由具有勘查資質(zhì)的專業(yè)隊伍承擔。工程勘察完成后，應編寫工程勘察報告，并對資源可利用情況提出建議。,第一章 方案確定前的工程勘察,第二章 土壤源熱泵的施工與設(shè)計,第一節(jié) 基本原則第二節(jié) 地埋管管材與傳熱介質(zhì)第三節(jié) 地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計第四節(jié) 地埋管換熱系統(tǒng)施工,第二章 土壤源熱泵的施工與設(shè)計,第一節(jié) 基本原則地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計前，應根據(jù)巖土體

11、地質(zhì)勘察結(jié)果評估地埋管換熱系統(tǒng)實施的可行性及經(jīng)濟性。 巖土體的特性對地埋管換熱器施工進度和初投資有很大影響。堅硬的巖土體將增加施工難度及初投資，而松軟巖土體的地質(zhì)變形對地埋管換熱器也會產(chǎn)生不利影響。為此，工程勘察完成后，應對地埋管換熱系統(tǒng)實施的可行性及經(jīng)濟性進行評估。2. 埋管區(qū)域和建筑物之間的距離，應符合地下構(gòu)筑物與建筑物間距的相關(guān)規(guī)定，且埋管距離不得小于2m。3. 地埋管施工時，應避讓并嚴禁損壞其它地下管線及構(gòu)筑物。

12、 管溝開挖施工中遇有管道、電纜、地下構(gòu)筑物或文物古跡時，應予以保護，并及時與有關(guān)部門聯(lián)系協(xié)同處理。4. 地埋管換熱器安裝完成后，應在埋管區(qū)域做出標志或表明管線的定位帶，并以現(xiàn)場的2個永久目標進行定位。,第二章 土壤源熱泵的施工與設(shè)計,第二節(jié) 地埋管管材與傳熱介質(zhì)地埋管管材及管件應符合以下規(guī)定： 地埋管應采用化學穩(wěn)定性好、耐腐蝕、導熱系數(shù)大、流動阻力小的塑料管材及管件，宜采用聚乙烯管（PE80或PE100）或聚丁烯管

13、（PB）,不宜采用聚氯乙烯（PVC）管。管件與管材應為相同材料。 地埋管質(zhì)量應符合國家現(xiàn)行標準中的各項規(guī)定，管材的承壓能力應不小于設(shè)計工作壓力的1.5倍，且不應小于1.0MPa。工作溫度應滿足設(shè)計供回水溫度要求。地埋管壁厚宜按附錄A選擇。埋入土壤中的地埋管應能按設(shè)計要求長度定長供應，除U型管底部外，中間不應有機械接口及金屬接頭。,第二章 土壤源熱泵的施工與設(shè)計,傳熱介質(zhì)應以水為首選，也可選用符合下列要求的其它介質(zhì)： 安全，腐蝕

14、性弱，易于購買、運輸和儲藏；較低的冰點；良好的傳熱特性，較低的摩擦阻力損失；與地埋管管材無化學反應。 傳熱介質(zhì)的安全性包括毒性、易燃性及腐蝕性;良好的傳熱特性和較低的摩擦阻力是指傳熱介質(zhì)具有較大的導熱系數(shù)和較低的鉆度。,第二章 土壤源熱泵的施工與設(shè)計,3. 在有可能凍結(jié)的地區(qū)，傳熱介質(zhì)應添加防凍劑。防凍劑的類型、濃度及有效期應在充注閥處注明。 可選擇防凍劑包括:鹽類 :氯化鈣和氯化鈉;乙二醇:乙烯

15、基乙二醇和丙烯基乙二醇;酒精 :甲醇，異丙基，乙醛; 鉀鹽溶液:醋酸鉀和碳酸鉀。,第二章 土壤源熱泵的施工與設(shè)計,4. 選擇防凍劑時，添加防凍劑后的介質(zhì)的冰點宜比設(shè)計最低使用水溫低3～5℃；同時應考慮防凍劑對管道、管件的腐蝕性以及防凍劑的安全性、經(jīng)濟性及其對換熱的影響。添加防凍劑后的傳熱介質(zhì)的冰點宜比設(shè)計最低使用水溫低3-5℃，是為了防止出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。地埋管換熱系統(tǒng)的金屬部件應與防凍劑兼容。這些金屬部件包括循環(huán)泵及其法蘭、

16、金屬管道、傳感部件等與防凍劑接觸的所有金屬部件。,第二章 土壤源熱泵的施工與設(shè)計,第三節(jié) 地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計前應明確待埋管區(qū)域內(nèi)各種地下管線的種類、位置及深度，預留未來地下管線所需的埋管空間及埋管區(qū)域進出重型設(shè)備的車道位置。地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計應進行周期動態(tài)負荷計算，計算最小計算周期宜為1年。計算周期內(nèi)，地源熱泵系統(tǒng)總釋熱量應與其總吸熱量相平衡。 全年冷、熱負荷平衡失調(diào)，將導致地埋管區(qū)域巖土體溫度持

17、續(xù)升高或降低，從而影響地埋管換熱器的換熱性能，降低地埋管換熱系統(tǒng)的運行效率。因此，地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計應考慮全年冷熱負荷的影響。地埋管換熱器換熱量應滿足計算周期內(nèi)地源熱泵系統(tǒng)實際最大吸熱量或釋熱量的要求。在技術(shù)經(jīng)濟合理時，可采用輔助熱源或冷卻源與地埋管換熱器并用的調(diào)峰形式。,第二章 土壤源熱泵的施工與設(shè)計,地源熱泵系統(tǒng)最大釋熱量與建筑設(shè)計冷負荷相對應。包括:空調(diào)負荷和機組壓縮機耗功、循環(huán)水在輸送過程中得到的熱量、水泵釋放到循環(huán)水中的熱

18、量。將上述三項熱量相加就可得到供冷工況下釋放到循環(huán)水的總熱量。即: 最大釋熱量 = 空調(diào)負荷×（1+1/cop)+ 循環(huán)水輸送中的得熱量+水泵釋放到循環(huán)水中的熱量。 地源熱泵系統(tǒng)最大吸熱量與建筑設(shè)計熱負荷相對應。包括:空調(diào)熱負荷、循環(huán)水在輸送過程中失去的熱量、扣除因機組壓縮機耗功、水泵耗功釋放到循環(huán)水中的熱量。將上述四項熱量代數(shù)求和就可得到供熱工況下從循環(huán)水的所要吸的總熱量。即: 最大吸熱量

19、 = 空調(diào)負荷×（1--1/cop)+ 循環(huán)水輸送中的散熱量+水泵釋放到循環(huán)水中的熱量。 對于最大釋熱量與最大吸熱量相差不大的工程，可以根據(jù)換熱量最大者來確定換熱器的長度。如果兩者的換熱量差距很大時，應該通過技術(shù)比,第二章 土壤源熱泵的施工與設(shè)計,教，采用輔助散熱(冷卻塔、板換）或輔助供熱（鍋爐加板換)的方式來解決，這樣一方面解決了初期投資高的經(jīng)濟問題，另一面也解決了土壤源熱泵的冷熱不平衡問題。地埋管換熱器應根

20、據(jù)可使用地面面積、巖土體地質(zhì)勘察結(jié)果及挖掘成本等因素確定埋管方式。 地埋管換熱器有水平和豎直兩種埋管方式。當可利用地表面積較大，淺層巖土體的溫度及熱物性受氣候、雨水、埋設(shè)深度影響較小時，宜采用水平地埋管換熱器。否則，宜采用豎直地埋管換熱器。圖1為常見的水平地埋管換熱器形式，圖2為新近開發(fā)的水平地埋管換熱器形式，圖3為豎直地埋管換熱器形式。在沒有合適的室外用地時，豎直地埋管換熱器還可以利用建筑物的混凝土基樁埋設(shè)，即將U形管捆扎

21、在基樁的鋼筋網(wǎng)架上，然后澆灌混凝土，使U形管固定在基樁內(nèi)。,第二章 土壤源熱泵的施工與設(shè)計,,第二章 土壤源熱泵的施工與設(shè)計,,第二章 土壤源熱泵的施工與設(shè)計,,第二章 土壤源熱泵的施工與設(shè)計,地埋管換熱器設(shè)計應通過計算確定。計算宜根據(jù)現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)采用專用軟件進行。計算時應考慮巖土體及回填材料熱物性的影響。在缺乏測試條件時，垂直地埋管換熱器可按附錄B的方法進行計算。地埋管換熱器設(shè)計計算時，環(huán)路集管不應包括在地埋管換熱器長度內(nèi)。

22、水平地埋管換熱器可不設(shè)坡度。最上層埋管頂部應在凍土層以下0.4m，且距地面不宜小于0.8m, 豎直地埋管換熱器埋管深度宜大于20m，鉆孔孔徑不宜小于0.llm，鉆孔間距應滿足換熱需要，間距宜為3-6m。水平連接管的深度應在凍土層以下0.6m，且距地面不宜小于1.5m。 為避免換熱短路，鉆孔間距應通過計算確定。巖土體吸、釋熱量平衡時，宜取小值;反之，宜取大值。,第二章 土壤源熱泵的施工與設(shè)計,地埋管換熱器管內(nèi)流體應保持紊

23、流流態(tài)，水平環(huán)路集管坡度宜為0.002。 目的為確保系統(tǒng)及時排氣和加強換熱。地埋管換熱器內(nèi)管道推薦流速:雙U形埋管不宜小于0.4m/s，單U形埋管不宜小于0. 6m/s。地埋管環(huán)路兩端應分別于供、回水環(huán)路集管相連接，且宜同程布置。每對供、回水環(huán)路集管連接的地埋管環(huán)路數(shù)宜相等。供、回水環(huán)路集管的間距不應小于0.6m。 利于水力平衡及降低壓力損失。供、回水環(huán)路集管的間距不小于0.6m ，是為了減少供回水管間的熱傳

24、遞。地埋管換熱器安裝位置應遠離水井及室外排水設(shè)施，并宜靠近機房或以機房為中心設(shè)置。 地埋管換熱器遠離水井及室外排水設(shè)施，是為了減少水井及室外排水設(shè)施的影響?？拷鼨C房或以機房為中心設(shè)置是為了縮短供、回水集管的長度。,第二章 土壤源熱泵的施工與設(shè)計,地埋管換熱系統(tǒng)應設(shè)自動充液及泄漏報警系統(tǒng)。需要防凍的地區(qū)，應設(shè)防凍保護裝置。 目的在于增加系統(tǒng)的安全性、可靠性。便于系統(tǒng)充液，一般在分水器或集水器上預留充液管。連接地

25、埋管換熱器系統(tǒng)的室內(nèi)送、回液聯(lián)管上要安裝閉式膨脹箱、充放液設(shè)施、壓力表、溫度計等基本儀器與部件。地埋管換熱系統(tǒng)應根據(jù)地質(zhì)特征確定回填料配方，回填料的導熱系數(shù)不應低于鉆孔外或溝槽外巖土體的導熱系數(shù)。 保證地下埋管的導熱效果，但對于地質(zhì)情況多為巖石的區(qū)域，回填料導熱系數(shù)可低于巖土體導熱系數(shù)。地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計時應根據(jù)實際選用的傳熱介質(zhì)的水力特性進行水力計算。 參照附錄C,第二章 土壤源熱泵的施工與設(shè)計,地埋管換熱系統(tǒng)

26、宜采用變流量設(shè)計。 地埋管換熱系統(tǒng)根據(jù)建筑負荷變化進行流量調(diào)節(jié)，可以節(jié)省運行電耗。地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計時應考慮地埋管換熱器的承壓能力，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，應設(shè)中間換熱器將地埋管換熱器與建筑物內(nèi)系統(tǒng)分開。 地埋管換熱器承受的壓力計算式: P=P0+ρgh+0.5Ph式中，P—管路最大壓力，Pa; P0—當?shù)氐拇髿鈮?，Pa; ρ—埋管中液體的密度，kg/m

27、3; g--當?shù)刂亓铀俣?m2/s； h—地埋管最低點與閉式循環(huán)最高點的高度差，m; Ph—水泵的揚程。,第二章 土壤源熱泵的施工與設(shè)計,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。 目的在于防止地埋管換熱系統(tǒng)堵塞。,第二章 土壤源熱泵的施工與設(shè)計,第四節(jié) 地埋管換熱系統(tǒng)施工 地埋管換熱系統(tǒng)施工前應具備埋管區(qū)域的工程勘察資料、設(shè)計文件和施工圖紙，并完成施工組織設(shè)

28、計。地埋管換熱系統(tǒng)施工前應了解埋管場地內(nèi)已有地下管線、其它地下構(gòu)筑物的功能及其準確位置，并應進行地面清理，鏟除地面雜草、雜物和浮土，平整地面。地埋管及管件應符合設(shè)計要求，且應具有質(zhì)量檢驗報告和生產(chǎn)廠的合格證。施工過程中，應嚴格檢查并做好管材保護工作。 地埋管運抵工地后，應用空氣試壓進行檢漏試驗。地埋管及管件存放時，不得在陽光下曝曬。搬運和運輸時，應小心輕放，采用柔韌性好的皮帶、吊帶或吊繩進行裝卸，不應拋摔和沿地拖曳。4.

29、管道連接應符合以下規(guī)定；所有埋地管道應采用熱熔或電熔連接。管道連接應符合《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。對于所有埋入,第二章 土壤源熱泵的施工與設(shè)計,地下的管道均應采用熱熔連接或電容連接。管道環(huán)路集管與各環(huán)路連接時，若管徑小于DN110,采用電容套筒鏈接；若管徑大于DN110,宜采用熱熔對接方式。如需金屬件絲扣連接時，必須對連接件作防腐處理，并做地下檢查井維護。垂直地埋管換熱器的U型彎管接頭，宜選用定型的

30、U型彎頭成品 件，不宜采用直管道煨制彎管接頭，也不宜采用兩個900的彎管對接的方式構(gòu)成U型彎管接頭。c） U型管的組對長度應能滿足插入鉆孔后與環(huán)路集管連接的要求，組對好的U型管的兩開口端部，應及時密封。地埋管換熱系統(tǒng)施工時，應避免雨水和施工用水浸入管溝或鉆孔。水平地埋管換熱器安裝時，應防止塊石等重物撞擊管身。管道不應有折斷、扭結(jié)等問題，轉(zhuǎn)彎處應光滑，且應采取固定措施。水平地埋管換熱器回填土應細小、松散、均勻且不含石塊及土塊

31、?；靥顗簩嵾^程應均勻，回填土應與管道接觸緊密，且不得損傷管道。,回填料應采用網(wǎng)孔不大于15mmX15mm的篩進行過篩，保證回填料不含有尖利的巖石塊和其他碎石。為保證回填均勻且回填料與管道緊密接觸，回填應在管道兩側(cè)同步進行，同一溝槽中有雙排或多排管道時，管道之間的回填壓實應與管道和槽壁之間的回填壓實對稱進行。各壓實面的高差不宜超過30cm。管腋部采用人工回填，確保塞嚴、搗實。分層管道回填時，應重點做好每一管道層上方15cm范圍內(nèi)的回填。管

32、道兩側(cè)和管頂以上50cm范圍內(nèi)，應采用輕夯實，嚴禁壓實機具直接作用在管道上，使管道受損。8. 豎直地埋管換熱器安裝應在鉆孔鉆好且孔壁固化后立即進行。當鉆孔孔壁不牢固或者存在孔洞、洞穴等導致成孔困難時，應設(shè)護壁套管。下管過程中，U型管內(nèi)宜充滿水，并宜采取措施使U型管兩支管處于分開狀態(tài)。 護壁套管為下人鉆孔中用以保護鉆孔孔壁的套管。鉆孔前，護壁套管應預先組裝好，施鉆完畢應盡快將套管放人鉆孔中，并立即將水充滿套管，以防孔內(nèi)積水使套

33、管脫離孔底上浮，達不到預定埋設(shè)深度。,第二章 土壤源熱泵的施工與設(shè)計,下管時，可采用每隔2-4m設(shè)一彈簧卡(或固定支卡)的方式將U形管兩支管分開，以提高換熱效果。U型管安裝完畢后，應立即用灌漿材料回灌封孔。當埋管深度超過40m時，回灌應在周圍臨近鉆孔均鉆鑿完畢后進行。 立即灌漿回填封孔以隔離含水層。灌漿即使用泥漿泵通過灌漿管將混合漿灌人鉆孔中的過程。泥漿泵的泵壓足以使孔底的泥漿上返至地表，當上返泥漿密度與灌注材料的密度相

34、等時，認為灌漿過程結(jié)束。灌漿時，應保證灌漿的連續(xù)性，應根據(jù)機械灌漿的速度將灌漿管逐漸抽出，使灌漿液自下而上灌注封孔，確保鉆孔灌漿密實，無空腔，否則會降低傳熱效果，影響工程質(zhì)量。     當埋管深度超過40m時，灌漿回填宜在周圍鄰近鉆孔均鉆鑿完畢后進行，目的在于一旦孔斜將相鄰的U形管鉆傷，便于更換。10.灌漿材料宜采用膨潤土和細沙（或水泥）的混合漿或?qū)Ｓ霉酀{材料。當?shù)芈窆軗Q熱器設(shè)在密實或堅硬的巖土體中時，

35、宜采用水泥基料灌漿。,第二章 土壤源熱泵的施工與設(shè)計,灌漿回填料一般為膨潤土和細砂(或水泥)的混合漿或其他專用灌漿材料。膨潤土的比例宜占4寫-6%。鉆孔時取出的泥砂漿凝固后如收縮很小時，也可用作灌漿材料。如果地埋管換熱器設(shè)在非常密實或堅硬的巖土體或巖石情況下，宜采用水泥基料灌漿，以防止孔隙水因凍結(jié)膨脹損壞膨潤土灌漿材料而導致管道被擠壓節(jié)流。 地埋管換熱器安裝過程中應進行水壓試驗。安裝前后應對管道進行沖洗，充注防凍和防腐液前，應進行排

36、氣。 系統(tǒng)沖洗是保證地埋管換熱系統(tǒng)可靠運行的必須步驟，在地埋管換熱器安裝前、地埋管換熱器與環(huán)路集管裝配完成后及地埋管換熱系統(tǒng)全部安裝完成后均應對管道系統(tǒng)進行沖洗。 室外環(huán)境溫度低于0℃時，不宜進行地埋管的施工。 室外環(huán)境溫度低于0℃時，塑料地埋管物理力學性能將有所降低，容易造成地埋管的損害，故當室外環(huán)境溫度低于0℃時，盡量避免地埋管換熱器的施工。,第二章 土壤源熱泵的施工與設(shè)計,第二章 土壤源熱泵的施工與設(shè)計,第五

37、節(jié) 地埋管換熱系統(tǒng)的檢測與驗收 地埋管換熱系統(tǒng)安裝過程，應由相關(guān)國家授權(quán)檢測機構(gòu)進行現(xiàn)場檢驗，并提供檢驗報告。檢驗內(nèi)容應符合以下規(guī)定：管材、管件等材料應符合國家現(xiàn)行標準的規(guī)定；鉆孔、水平埋管的位置、深度以及地埋管的直徑、壁厚及長度均應符合設(shè)計要求；回填材料及其配比應符合設(shè)計要求；水壓試驗應合格；各環(huán)路流量達到平衡要求；防凍劑和防腐劑的特性及濃度應符合設(shè)計要求；循環(huán)水流量及進出水溫差及流態(tài)均應符合設(shè)計要求。,第二章

38、土壤源熱泵的施工與設(shè)計,2.水壓試驗應符合以下規(guī)定： 試驗壓力:當工作壓力小于等于1.OMPa時，應為工作壓力的1.5倍，且不應小于0.6MPa;當工作壓力大于1.OMPa時，應為工作壓力加0.5MPa。 水壓試驗步驟: 1) 豎直地埋管換熱器插入鉆孔前，應做第一次水壓試驗。在試驗壓力下 ，穩(wěn)壓至少15min，穩(wěn)壓后壓力降不應大于3%，且無泄漏現(xiàn)象；將其密 封后，在有壓狀態(tài)下插入鉆孔，完成灌漿之后保壓1h。

39、水平地埋管換熱器放入溝槽前，應做第一次水壓試驗。在試驗壓力下，穩(wěn)壓至少 15min，穩(wěn)壓后壓力降不應大于3%，且無泄漏現(xiàn)象。     2) 豎直或水平地埋管換熱器與環(huán)路集管裝配完成后，回填前應進行第二 次水壓試驗。在試驗壓力下，穩(wěn)壓至少30min, 穩(wěn)壓后壓力降不應大于3%，且無泄漏現(xiàn)象。 3) 環(huán)路集管與機房分集水器連接完成后，回填前應進行第三次,第二章 土壤源熱泵

40、的施工與設(shè)計,水壓試驗。在試驗壓力下，穩(wěn)壓至少2h,且無泄漏現(xiàn)象。4) 地埋管換熱系統(tǒng)全部安裝完畢，且沖洗、排氣及回填完成后，應進行第四次水壓試驗。在試驗壓力下，穩(wěn)壓至少12h，穩(wěn)壓后壓力降不應大于3%。  水壓試驗宜采用手動泵緩慢升壓，升壓過程中應隨時觀察與檢查，不得有滲漏;不得以氣壓試驗代替水壓試驗。3 .對回填過程的檢驗應與安裝地埋管換熱器同步進行。 回填過程的檢驗內(nèi)容包括回填料配比、混合程序、灌漿及封孔的

41、檢驗。,第三章 地下水源熱泵的施工與設(shè)計,第一節(jié) 基本原則第二節(jié) 地下水源換熱系統(tǒng)設(shè)計第三節(jié) 地下水源換熱系統(tǒng)施工第四節(jié) 地下水源換熱系統(tǒng)的檢測與驗收,第三章 地下水源熱泵的施工與設(shè)計,第一節(jié) 基本原則地下水換熱系統(tǒng)設(shè)計前，應根據(jù)地下水水文地質(zhì)勘察結(jié)果，采取可靠措施使置換冷量或熱量后的抽取水全部回灌到同一含水層，且回灌水的水質(zhì)應好于抽取水的水質(zhì)，不得對地下水資源造成浪費及污染。系統(tǒng)投入運行后，應按照當?shù)厮Y源

42、管理部門的要求，對抽水量、回灌量及回灌水水質(zhì)進行監(jiān)測，并評估同層回灌水的比例及對地下水資源的影響。 可靠回灌措施是指將地下水通過回灌井全部送回原來的取水層的措施，要求從哪層取水必須再灌回哪層，且回灌井要具有持續(xù)回灌能力。同層回灌可避免污染含水層和維持同一含水層儲量，保護地熱能資源。熱源井只能用于置換地下冷量或熱量，不得用于取水等其他用途。抽水、回灌過程中應采取密閉等措施，不得對地下水造成污染。,第三章 地下水源熱泵的施工與設(shè)計

43、,2. 地下水的持續(xù)出水量應滿足地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計最大吸熱量或釋熱量的要求。直接進入水源熱泵機組的地下水，其水量、水溫及水質(zhì)應滿足機組的使用要求。 地下水源熱泵系統(tǒng)最大吸熱量或釋熱量按土壤源熱泵設(shè)計中說明的公式計算。3. 地下水供水管不得與市政供水管連接；回灌管不得與市政排水管連接。 地下水供水管不得與市政管道連接是為了避免污染市政供水和使用自來水取熱;地下水回灌管不得與市政管道連接，是為了避免回灌水排人下水，保護水

44、資源不被浪費。,第三章 地下水源熱泵的施工與設(shè)計,第二節(jié) 地下水源換熱系統(tǒng)的設(shè)計熱源井的設(shè)計單位應具有水文地質(zhì)勘察資質(zhì)。熱源井設(shè)計應符合現(xiàn)行國家標準《供水管井技術(shù)規(guī)范》GB 50296的相關(guān)規(guī)定，并應包括下列內(nèi)容: 熱源井抽水量和回灌量、水溫和水質(zhì); 熱源井數(shù)量、井位分布及取水層位; 井管配置及管材選用，抽灌設(shè)備選擇; 井身結(jié)構(gòu)、填礫位置、濾料規(guī)格及止水材料; 抽水試驗和回灌試驗要

45、求及措施; 井口裝置及附屬設(shè)施。熱源井設(shè)計時應采取減少空氣侵人的措施。 氧氣會與水井內(nèi)存在的低價鐵離子反應形成鐵的氧化物，也能產(chǎn)生氣體勃合物，引起回灌井阻塞，為此，熱源井設(shè)計時應采取有效措施消除空氣侵人現(xiàn)象。,第三章 地下水源熱泵的施工與設(shè)計,4. 抽水井與回灌井宜能相互轉(zhuǎn)換，其間應設(shè)排氣裝置。抽水管和回灌管上均應設(shè)置水樣采集口。 抽水井與回灌井相互轉(zhuǎn)換以利于開采、洗井、巖土體和含水層的熱平衡。抽水

46、井具有長時間抽水和回灌的雙重功能，要求不出砂又保持通暢。抽水井與回灌井間設(shè)排氣裝置，可避免將空氣帶入含水層。熱源井數(shù)目應滿足持續(xù)出水量和完全回灌的需求。 一般為了保證回灌效果，抽水井與回灌井比例不小于1：2。,第三章 地下水源熱泵的施工與設(shè)計,熱源井位的設(shè)置應避開有污染的地面或地層。熱源井井口應嚴格封閉，井內(nèi)裝置應使用對地下水無污染的材料。 為了避免污染地下水。 熱源井井口處應設(shè)檢查井。井口之上若有構(gòu)筑物，應留有檢修

47、用的足夠高度或在構(gòu)筑物上留有檢修口。地下水換熱系統(tǒng)應根據(jù)水源水質(zhì)條件采用直接或間接系 統(tǒng);水系統(tǒng)宜采用變流量設(shè)計;地下水供水管道宜保溫。地下水可直接進入水源熱泵機組需要滿足以下要求：含砂量小于1/200000,PH值為6.5-8.5，CaO小于200mg/L,礦化度小于3g/L,CI-小于100mg/L,SO42-小于200mg/L,Fe2+小于1mg/L,S2H小于0.5mg/L.當水質(zhì)達不到要求時，應進行水處理。經(jīng)過處理后仍

48、達不到規(guī)定時，應在地下水與水源熱泵機組之間加設(shè)中間換熱器。對于腐蝕性及硬度高的水源，應設(shè)置抗腐蝕的不銹鋼換熱器或欽板換熱器。在使用海水時，建議在進人換熱器前增加氯氣處理裝置以防止藻類在換熱器內(nèi)部滋生。,第三章 地下水源熱泵的施工與設(shè)計,當水溫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)，以滿足機組對溫度的要求。變 流 量 系統(tǒng)設(shè)計可降低地下水換熱系統(tǒng)的運行費用，且進人地源熱泵系統(tǒng)的地下水水量越少，對地下水環(huán)境的影

49、響也越小。,第三章 地下水源熱泵的施工與設(shè)計,第三節(jié) 地下水源換熱系統(tǒng)施工1 . 熱源井的施工隊伍應具有相應的施工資質(zhì)。2 . 地下水換熱系統(tǒng)施工前應具備熱源井及其周圍區(qū)域的工程勘察資料、設(shè)計文件和施工圖紙，并完成施工組織設(shè)計。3 . 熱源井施工過程中應同時繪制地層鉆孔柱狀剖面圖。4 . 熱源井施工應符合現(xiàn)行國家標準《供水管井技術(shù)規(guī)范》GB 50296的規(guī)定。5 . 熱源井在成井后應及時洗并。洗井結(jié)束后

50、應進行抽水試驗 和回灌試驗。6 . 抽水試驗應穩(wěn)定延續(xù)12h，出水量不應小于設(shè)計出水量，降深不應大于5m;回灌試驗應穩(wěn)定延續(xù)36h以上，回灌量應大于設(shè)計回灌量。,第三章 地下水源熱泵的施工與設(shè)計,第四節(jié) 地下水源換熱系統(tǒng)的檢測與驗收1 . 熱源井應單獨進行驗收，且應符合現(xiàn)行國家標準《供水管井技術(shù)規(guī)范》GB 50296及《供水水文地質(zhì)鉆探與鑿井操作規(guī)程》CJJ 13的規(guī)定。2 . 熱源井持續(xù)出水量和回灌量應穩(wěn)定

51、，并應滿足設(shè)計要求。3 . 抽水試驗結(jié)束前應采集水樣，進行水質(zhì)測定和含砂量測定。經(jīng)處理后的水質(zhì)應滿足系統(tǒng)設(shè)備的使用要求。4 . 地下水換熱系統(tǒng)驗收后，施工單位應提交熱源井成井報告。報告應包括管井綜合柱狀圖，洗井、抽水和回灌試驗、水質(zhì)檢驗及驗收資料。5 . 輸水管網(wǎng)設(shè)計、施工及驗收應符合現(xiàn)行國家標準 《室外給水設(shè)計規(guī)范》GB 50013及《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》GB 50268的規(guī)定。,第四章 地表水源熱泵的施工與設(shè)

52、計,第一節(jié) 基本原則第二節(jié) 地表水源換熱系統(tǒng)設(shè)計第三節(jié) 地表水源換熱系統(tǒng)施工第四節(jié) 地表水源換熱系統(tǒng)的檢測與驗收,第四章 地表水源熱泵的施工與設(shè)計,第一節(jié) 基本原則1 、地表水換熱系統(tǒng)設(shè)計前，應對地表水地源熱泵系統(tǒng)運行對水環(huán)境的影響進行評估。 目的是減小對地表水體及其水生態(tài)環(huán)境和行船等的影響。2 、地表水換熱系統(tǒng)設(shè)計方案應根據(jù)水面用途，地表水深度、面積，地表水水質(zhì)、水位、水溫情況綜合確定。

53、 地表水體應具有一定的深度和面積，具體大小應根據(jù)當?shù)貧庀髼l件、水體流速、建筑負荷等因素綜合確定。3 、地表水換熱盤管的換熱量應滿足地源熱泵系統(tǒng)最大吸熱量或釋熱量要。 參照土壤源熱泵設(shè)計中說明的公式確定,第四章 地表水源熱泵的施工與設(shè)計,第二節(jié)地表水源系統(tǒng)的設(shè)計1、 開式地表水換熱系統(tǒng)取水口應遠離回水口，并宜位于回水口上游。取水口應設(shè)置污物過濾裝置。 取水口應遠離回水口，目的是避免熱交換短路。2 、閉式地

54、表水換熱系統(tǒng)宜為同程系統(tǒng)。每個環(huán)路集管內(nèi)的換熱環(huán)路數(shù)宜相同，且宜并聯(lián)連接;環(huán)路集管布置應與水體形狀相適應，供、回水管應分開布置。 有利于水力平衡。 3 、地表水換熱盤管應牢固安裝在水體底部，地表水的最低水位與換熱盤管距離不應小于1.5m。換熱盤管設(shè)置處水體的靜壓應在換熱盤管的承壓范圍內(nèi)。 為了防止風浪、結(jié)冰及船舶可能對其造成的損害，要求地表水的最低水位與換熱盤管距離不應小于l.5m 。最低水位指近20年每年最低水位的平均值

55、。,第四章 地表水源熱泵的施工與設(shè)計,4 、地表水換熱系統(tǒng)可采用開式或閉式兩種形式，水系統(tǒng)宜采用變流量設(shè)地表水換熱系統(tǒng)采用開式系統(tǒng)時，從保障水源熱泵機組正常運行的角度，地表水盡可能不直接進人水源熱泵機組。直接進入水源熱泵機組的地表水水質(zhì)應滿足地下水源熱泵說明的規(guī)定。水系統(tǒng)采用變流量設(shè)計有利于降低輸送能耗。5、 地表水換熱盤管管材與傳熱介質(zhì)與地埋管要求相同。6 、當?shù)乇硭w為海水時，與海水接觸的所有設(shè)備、部件及管道應具有防腐、防生物

56、附著的能力;與海水連通的所有設(shè)備、部件及管道應具有過濾、清理的功能。,第四章 地表水源熱泵的施工與設(shè)計,第三節(jié) 地表水換熱系統(tǒng)施工地表水換熱系統(tǒng)施工前應具備地表水換熱系統(tǒng)勘察資料、設(shè)計文件和施工圖紙，并完成施工組織設(shè)計。地表水換熱盤管管材及管件應符合設(shè)計要求，且具有質(zhì)量檢驗報告和生產(chǎn)廠的合格證。換熱盤管宜按照標準長度由廠家做成所需的預制件，且不應有扭曲。 換熱盤管任何扭曲部分均應切除，未受損部分熔接后須經(jīng)壓力測試合格后才

57、可使用。換熱盤管存放時，不得在陽光下曝曬。3. 地表水換熱盤管固定在水體底部時，換熱盤管下應安裝襯墊物。 換熱盤管一般固定在排架上，并在下部安裝襯墊物，襯墊物可采用輪胎等。4. 供、回水管進入地表水源處應設(shè)明顯標志。5. 地表水換熱系統(tǒng)安裝過程中應進行水壓試驗。地表水換熱系統(tǒng)安裝前后應對管道進行沖洗。,第四章 地表水源熱泵的施工與設(shè)計,第四節(jié)地表水換熱系統(tǒng)檢驗與驗收 1、地表水換熱系統(tǒng)安裝過程中，應進行現(xiàn)場

58、檢驗，并應提供檢驗報告，檢驗內(nèi)容應符合下列規(guī)定: 管材、管件等材料應具有產(chǎn)品合格證和性能檢驗報告;換熱盤管的長度、布置方式及管溝設(shè)置應符合設(shè)計要求;水壓試驗應合格;各環(huán)路流量應平衡，且應滿足設(shè)計要求;防凍劑和防腐劑的特性及濃度應符合設(shè)計要求;循環(huán)水流量及進出水溫差應符合設(shè)計要求。2、水壓試驗應符合下列規(guī)定: 試驗壓力: 當工作壓力小于等于1.OMPa時，應為工作壓力的15倍，且不應小于0.6MPa;當工作壓力大于l.OM

59、Pa時，應為工作壓力加0.5MPa。,第四章 地表水源熱泵的施工與設(shè)計,水壓試驗步驟:換熱盤管組裝完成后，應做第一次水壓試驗，在試驗壓力下，穩(wěn)壓至少15min,穩(wěn)壓后壓力降不應大于3%，且無泄漏現(xiàn)象;換熱盤管與環(huán)路集管裝配完成后，應進行第二次水壓試驗，在試驗壓力下，穩(wěn)壓至少30min, 穩(wěn)壓后壓力降不應大于3%,且無泄漏現(xiàn)象;環(huán)路集管與機房分集水器連接完成后，應進行第三次水壓試驗，在試驗壓力下，穩(wěn)壓至少12h, 穩(wěn)壓后壓力降不應大于3

60、%。,附錄A 地埋管外徑及壁厚,A.0.1 高密度聚乙烯（PE）管外徑及壁厚應符合表A.0.1的規(guī)定。表A.0.1高密度聚乙烯（PE）管外徑及公稱壁厚 （mm）,A.0.2 聚丁烯（PB）管外徑及壁厚應符合表A.0.２的規(guī)定。 表A.0.2聚丁烯（PB）管材規(guī)格尺寸 （mm）,注：表中數(shù)值引自《冷熱水用聚丁烯（PB）管道系統(tǒng)》GB/T19473.2，

61、管材使用條件級別為4級，設(shè)計壓力為1.0MPa。,附錄B 垂直地埋管換熱器的設(shè)計計算 B.0.1垂直地埋管換熱器的設(shè)計計算宜按以下方法進行計算。垂直地埋管換熱器計算的基礎(chǔ)是單個鉆孔的傳熱分析。在多個鉆孔的情況下，可在單孔的基礎(chǔ)上運用疊加原理加以擴展。1、流體至管道內(nèi)壁的對流換熱熱阻2、U形埋管的管壁熱阻,,,,,,,3、鉆孔封井材料的熱阻 4、地層熱阻，即從孔壁到無窮遠處的熱阻

62、由N個平行鉆孔（U型管）組成集群的地熱換熱器的地層熱阻,,,,短期連續(xù)脈沖負荷引起的附加熱阻對于時間很長的情況，考慮深度方向的傳熱為穩(wěn)定狀態(tài)下的地層熱阻 可用于確定垂直地埋管換熱器長度的工程設(shè)計計算公式為制冷工況供熱工況,,,,,運行份額是考慮熱泵間歇運行的影響，供熱運行份額Fh＝一個供熱季中熱泵的運行小時數(shù)/（一個供熱季天數(shù)×24）制冷運行份額Fc＝一個制冷季中熱泵的運行小時數(shù)/（一個制冷季天數(shù)

63、15;24）或當運行時間τ取作一個月時供熱運行份額Fh＝最冷月份運行小時數(shù)/（最冷月份天數(shù)×24）制冷運行份額Fc＝最熱月份運行小時數(shù)/（最熱月份天數(shù)×24）式中： 下標c,h 分別表示制冷工況和供熱工況。L：地熱換熱器所需的鉆井總長度（m）；Qc, Qh ：分別是熱泵的額定冷熱負荷（kW）； COP：熱泵的性能系數(shù)，由熱泵生產(chǎn)廠家提供；h：流體至管道內(nèi)壁的對流換熱系數(shù)（W/m2 ℃）；rb：鉆孔

64、的半徑，（m）；ks 和a：地層的平均導熱系數(shù)（W/m.k）和熱擴散率m2/s；τ：運行時間，s；,xI：：第i個鉆孔與所考慮的鉆孔之間的距離，（m）；τp（s）： 短期脈沖負荷連續(xù)運行的時間，例如8小時；di：U形埋管的內(nèi)徑，（m）；do：U形埋管的外徑，（m）；db：鉆孔的直徑，（m）；de：U形埋管的當量直徑 ；kp：U型管導熱系數(shù)，（W/m.k）；kb：灌漿材料導熱系數(shù)，（W/m.k）；H：鉆孔深度，（m）；

65、I： 指數(shù)積分： t∞：地熱換熱器中循環(huán)液的設(shè)計平均溫度通常可選為tmax=37℃，tmin= -2～5 ℃。這兩個溫度的選取將影響地熱換熱器的設(shè)計長度，同時影響地源熱泵系統(tǒng)的在運行時的性能系數(shù)。,為便于工程計算，表B.0.1給出了幾種典型土壤和巖石的熱物性。 表B.0.1 幾種典型土壤和巖石的熱物性,附錄C 地埋管壓力損失計算,C.0.1地埋管壓力損失宜按以下方法進行計算。確定流量G（

66、m3/h），公稱直徑和流體特性。根據(jù)公稱直徑，確定管子的內(nèi)徑dj（m）。計算管子的斷面面積A（m2）： A=4. 計算流速v（m/s）：,,,5. 計算管內(nèi)流體的雷諾數(shù)（Re），Re應該大于2300以確保紊流：6. 計算單位管長的摩擦阻力Pd（Pa/m） Pd=0.158×ρ0.75×μ0.25×dj－1.25×

67、v1.75 PY= Pd×L 式中：PY：計算管段的沿程阻力損失，Pa； L：計算管段的長度，m。7. 計算管段的局部阻力Pj（Pa）Pj= Pd×Lj式中Lj：計算管段中局部阻力的當量長度，m。8. 計算管段的總阻力PZ（Pa）PZ= PY+ PjC.0.２　聚乙烯管單位管長摩擦阻力可按表C.0.2計算。（傳熱介質(zhì)（水溶液）：溫度為10℃；粘度為8.67