別墅地源熱泵設(she)計方(fang)案

地(di)源(yuan)熱(re)泵因其(qi)為新能(neng)源(yuan)產品，綠(lv)色無污染系(xi)統，能(neng)為別(bie)墅提供制冷(leng)采(cai)暖、生活熱(re)水，特別(bie)適合有(you)條件的(de)別(bie)墅使(shi)用。別(bie)墅使(shi)用地(di)源(yuan)熱(re)泵系(xi)統不僅享受了(le)地(di)源(yuan)熱(re)泵所帶來的(de)舒適，還為社(she)會(hui)低碳生活，節能(neng)無排放作出了(le)自己的(de)貢獻，體現(xian)出了(le)一種(zhong)社(she)會(hui)擔當(dang)。

地源熱泵使(shi)用案例設(she)計應用說明(ming)

前 言

地(di)埋(mai)(mai)管(guan)地(di)源(yuan)(yuan)熱(re)(re)泵(beng)(beng)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)也稱(cheng)地(di)耦合系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)或(huo)土壤源(yuan)(yuan)地(di)源(yuan)(yuan)熱(re)(re)泵(beng)(beng)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)，GB50366-2005（地(di)源(yuan)(yuan)熱(re)(re)泵(beng)(beng)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)工(gong)程技術規(gui)范）定義為地(di)埋(mai)(mai)管(guan)地(di)源(yuan)(yuan)熱(re)(re)泵(beng)(beng)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)。 該系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)的工(gong)作原理：系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)采(cai)用閉式方式，通(tong)過中(zhong)間介質（通(tong)常為水或(huo)者是(shi)加入(ru)防凍(dong)劑的水）作為熱(re)(re)載體，使(shi)中(zhong)間介質在埋(mai)(mai)于土壤內(nei)(nei)部(bu)的封(feng)閉環路(lu)中(zhong)循環流動，進行空調系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)與外界(jie)土壤之恒(heng)定冷熱(re)(re)交(jiao)換。室內(nei)(nei)部(bu)分以(yi)一臺或(huo)多(duo)臺整(zheng)體直接送風(feng)、冷媒水加風(feng)機(ji)盤(pan)管(guan)等多(duo)種形式通(tong)過水系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)形成水網環路(lu)。

由于合(he)理利用(yong)了清(qing)潔可再(zai)生(sheng)能(neng)源，符合(he)人類(lei)利用(yong)能(neng)源的(de)產業策略，并有(you)效提供高效、穩定的(de)能(neng)源利用(yong)，尤其(qi)是在(zai)(zai)采暖模(mo)式(shi)優勢(shi)(shi)更為明顯。該形式(shi)在(zai)(zai)北美及(ji)歐洲被普遍(bian)采用(yong)，并受當(dang)地政府(fu)積極推廣支持。尤其(qi)對(dui)于高檔別墅中(zhong)的(de)空調選擇，該空調形式(shi)有(you)著無可比擬(ni)的(de)優勢(shi)(shi)。

隨著我國國民經濟飛速發展，國內別墅市場也迅速擴大，這為地(di)埋(mai)管地(di)源熱泵(beng)系統的(de)發展提供了(le)很好的(de)機遇(yu)。本(ben)文結合筆(bi)者參與的(de)一(yi)(yi)個工(gong)(gong)程實例，探討此類工(gong)(gong)程中(zhong)常見(jian)問題(ti)，并總結采用該(gai)技術(shu)在設計施(shi)工(gong)(gong)中(zhong)的(de)一(yi)(yi)些實際經驗。

圖1 別(bie)墅(shu)外景

一、工程概(gai)況

本工(gong)程為(wei)私人別(bie)墅(shu)，地(di)(di)點位于北京市大興區(qu)某小區(qu)，其(qi)建筑面積為(wei)430㎡，地(di)(di)下一層地(di)(di)上兩(liang)層；該(gai)別(bie)墅(shu)主要功能為(wei)客廳、臥(wo)室、廚房(fang)、視聽(ting)間(jian)、衛生間(jian)、書房(fang)、健身房(fang)、陽光房(fang)等多種(zhong)功能，該(gai)工(gong)程采用地(di)(di)源熱泵系統滿足(zu)各(ge)房(fang)間(jian)夏季(ji)制冷、冬季(ji)供暖的需求。

二、 方案選定

由(you)于本工程地處(chu)大興，遠(yuan)離市政熱力，因(yin)此(ci)業主要求(qiu)空調(diao)系(xi)統須(xu)冷暖兩用，且不破壞庭院(yuan)景致和(he)不影響室(shi)內裝修。

筆者通過對設備初投資及運行費用的分析并結合業主的要求、別墅的舒適度等綜合因素，選定采用地埋管地源熱泵空調系統為該別墅(shu)夏季(ji)制冷冬季(ji)供暖(nuan)。又因該別墅(shu)有多種(zhong)功能，所以室(shi)內送風采用臥式暗裝風機盤管(guan)加暖(nuan)氣(qi)(qi)片；為避免(mian)因氣(qi)(qi)體流(liu)動影(ying)響室(shi)內空氣(qi)(qi)質量，廚房、衛生間用暖(nuan)氣(qi)(qi)片供暖(nuan)。別墅(shu)建筑總(zong)設計熱(re)負荷26.4KW，總(zong)設計冷負荷22KW；地(di)埋管(guan)豎孔6個，每(mei)孔直徑為150 mm，深100 m，孔間距5 m，地(di)埋管(guan)采用雙U高密度(du)聚乙(yi)烯（PE）管(guan)，豎孔管(guan)DN32，水平管(guan)DN40。

表1 主要機房設(she)備

三、 施工中應注意的(de)問題

鉆孔

）施(shi)工前應(ying)(ying)了解埋管(guan)場地內已有的地下(xia)管(guan)線、地下(xia)構(gou)筑物的功能及(ji)其準確位置，每個豎孔開鉆前都應(ying)(ying)人工開挖(wa)探坑(keng)，探坑(keng)直(zhi)徑不小(xiao)于300 mm，深度不小(xiao)于

）鉆(zhan)孔(kong)時保(bao)證鉆(zhan)桿的垂直(zhi)以(yi)確(que)保(bao)每個豎孔(kong)平行，防止竄孔(kong)

）本工(gong)程地處大興(xing)，砂層較(jiao)多(duo)，為防止豎孔(kong)塌陷和(he)(he)滲水，鉆孔(kong)進(jin)行中適時向鉆孔(kong)內注入黏土，以提(ti)高(gao)成孔(kong)質量和(he)(he)縮(suo)短(duan)成孔(kong)時間

圖2 地埋管(guan)成孔(kong)圖

豎直下管

）下管(guan)前必須對所(suo)有管(guan)材進行試(shi)壓，不小(xiao)于0.6MPa，穩壓15分鐘(zhong)，壓力(li)不降，不滲不漏(lou)，認為合格

）下管(guan)后回填(tian)前(qian)應及時對PE管(guan)試壓，合(he)格(ge)后方可(ke)進(jin)行下一個孔的開鉆；（因筆者(zhe)疏忽，在(zai)鉆第三個孔時才對前(qian)兩個下孔的管(guan)進(jin)行試壓，結果(guo)有一個不合(he)格(ge)，管(guan)子無法(fa)拔出，浪(lang)費了一個豎(shu)孔，只好再增鉆一個豎(shu)孔）

）為防止孔(kong)內(nei)泥沙沉積，減少孔(kong)的(de)有效深度，鉆孔(kong)完畢(bi)后，應及時下(xia)管(guan)(guan)，并采(cai)取防止PE管(guan)(guan)上浮的(de)固定(ding)措施

）試壓合格后(hou)，及時密封U形管的四(si)個開口端部(bu)，U形管以每組(zu)對分別綁好，方便以后(hou)管道聯接

水平(ping)鋪管、管道(dao)聯接(jie)

）水平(ping)地(di)埋管可不設坡度，上層埋管頂部應(ying)在(zai)凍土層以下0.4m，且距地(di)面不小于0.8m,供回水環(huan)路集(ji)管的間(jian)距不小于

）管(guan)(guan)道聯接(jie)(jie)目前常采(cai)用(yong)專(zhuan)用(yong)設備(bei)進行電(dian)熔焊(han)接(jie)(jie)和熱熔焊(han)接(jie)(jie)。電(dian)熔焊(han)接(jie)(jie)有專(zhuan)用(yong)儀器控制(zhi)時間，焊(han)接(jie)(jie)工藝好(hao)，但電(dian)熔焊(han)接(jie)(jie)件價格較高；熱熔焊(han)接(jie)(jie)時尤為注意，掌握好(hao)時間，避(bi)免焊(han)接(jie)(jie)后(hou)縮(suo)孔，甚至(zhi)堵(du)塞管(guan)(guan)道

回填

）豎孔灌(guan)漿(jiang)材(cai)料宜采用膨潤土和(he)細紗(sha)的(de)混(hun)合漿(jiang)或專用材(cai)料，也可(ke)用鉆孔過程(cheng)中產生的(de)泥漿(jiang)沉淀物（本工(gong)(gong)程(cheng)采用此種方(fang)法），確保鉆孔灌(guan)漿(jiang)密實，無空腔。否則(ze)會降低(di)傳熱效果，影(ying)響工(gong)(gong)程(cheng)質量(liang)

）水平聯接(jie)管(guan)回填(tian)土(tu)應(ying)細小、松散、均勻(yun)且(qie)不(bu)含石塊(kuai)及(ji)土(tu)塊(kuai)，回填(tian)壓實過(guo)程應(ying)均勻(yun)，且(qie)不(bu)得使管(guan)道架空(kong)

）外線(xian)管(guan)(guan)(guan)道與機房設(she)備的連接，外線(xian)管(guan)(guan)(guan)道進(jin)入機房時應(ying)設(she)穿墻套(tao)管(guan)(guan)(guan)且套(tao)管(guan)(guan)(guan)伸出外墻壁(bi)不小(xiao)于(yu)50 mm，套(tao)管(guan)(guan)(guan)與外墻、套(tao)管(guan)(guan)(guan)與外線(xian)管(guan)(guan)(guan)道間(jian)均應(ying)做好防(fang)水，然(ran)后進(jin)行外線(xian)回填(tian)

機房與末端

）機(ji)(ji)(ji)房(fang)設(she)在地(di)下室，不(bu)占用(yong)有效空間(jian)；熱(re)泵(beng)機(ji)(ji)(ji)組(zu)采(cai)用(yong)永源(yuan)熱(re)泵(beng)公司專(zhuan)門針對(dui)地(di)埋管系統設(she)計的地(di)源(yuan)熱(re)泵(beng)機(ji)(ji)(ji)組(zu)，機(ji)(ji)(ji)組(zu)整體(ti)緊湊，機(ji)(ji)(ji)房(fang)面積(ji)(ji)小，整個機(ji)(ji)(ji)房(fang)面積(ji)(ji)不(bu)到(dao)5㎡；

）末端采用風(feng)機盤管送(song)風(feng)，局部功能房間采用散熱器

）施(shi)工注意事項：別墅項目(mu)施(shi)工面對的多是業(ye)(ye)主個人(ren)，隨著裝修的進行(xing)，業(ye)(ye)主難免(mian)會(hui)有新的想法(fa)，所以(yi)末端施(shi)工中不(bu)能只憑圖紙單干(gan)，要(yao)配合裝修，并做到及時與業(ye)(ye)主溝通。

四、小結

地(di)埋管地(di)源熱泵系(xi)統正(zheng)在(zai)我國(guo)得到(dao)推廣(guang)應用(yong)，本文對其發(fa)展和施工中的一些問(wen)題進行(xing)了探討：

地(di)埋(mai)管地(di)源熱(re)(re)泵(beng)系統(tong)一機(ji)兩用(yong)，同(tong)時(shi)解決建筑物的供冷、采暖。對遠離市政(zheng)熱(re)(re)力，又對環境(jing)和舒適度(du)要求(qiu)很高的別(bie)墅來說，地(di)源熱(re)(re)泵(beng)系統(tong)無疑是好的選擇；

地(di)(di)埋管地(di)(di)源(yuan)熱(re)泵系(xi)統外線埋于(yu)地(di)(di)下(xia)；機房置(zhi)于(yu)地(di)(di)下(xia)室，占(zhan)地(di)(di)面積小；系(xi)統完工(gong)后(hou)別墅(shu)外墻和庭院無任何附屬(shu)物，整(zheng)體大(da)方、整(zheng)潔；

） 地埋管(guan)地源(yuan)熱泵系統(tong)為成(cheng)套系統(tong)，施(shi)工中(zhong)任一環節(jie)的疏忽都會影響整套系統(tong)的運行(xing)和節(jie)能效(xiao)果(guo)，因此施(shi)工過程中(zhong)結合(he)現(xian)場(chang)情況(kuang)嚴格按(an)照(zhao)規范要求(qiu)施(shi)工；

）地(di)埋管地(di)源熱泵系統充分利用可再生(sheng)的(de)淺層地(di)能，具(ju)有顯著的(de)節能環保優勢，必將(jiang)在(zai)未來的(de)建(jian)筑——尤其(qi)在(zai)別墅供暖中(zhong)得到更(geng)廣泛地(di)應用。