別墅地源熱泵設(shè)計(jì)方案

地源熱泵因其為新能源產(chǎn)品，綠色無污染系統(tǒng)，能為別墅提供制冷采暖、生活熱水，特別適合有條件的別墅使用。別墅使用地源熱泵系統(tǒng)不僅享受了地源熱泵所帶來的舒適，還為社會(huì)低碳生活，節(jié)能無排放作出了自己的貢獻(xiàn)，體現(xiàn)出了一種社會(huì)擔(dān)當(dāng)。

地源熱泵使用案例設(shè)計(jì)應(yīng)用說明

前 言

地埋管地源熱泵系統(tǒng)也稱地耦合系統(tǒng)或土壤源地源熱泵系統(tǒng)，GB50366-2005（地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范）定義為地埋管地源熱泵系統(tǒng)。 該系統(tǒng)的工作原理：系統(tǒng)采用閉式方式，通過中間介質(zhì)（通常為水或者是加入防凍劑的水）作為熱載體，使中間介質(zhì)在埋于土壤內(nèi)部的封閉環(huán)路中循環(huán)流動(dòng)，進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)與外界土壤之恒定冷熱交換。室內(nèi)部分以一臺(tái)或多臺(tái)整體直接送風(fēng)、冷媒水加風(fēng)機(jī)盤管等多種形式通過水系統(tǒng)形成水網(wǎng)環(huán)路。

由于合理利用了清潔可再生能源，符合人類利用能源的產(chǎn)業(yè)策略，并有效提供高效、穩(wěn)定的能源利用，尤其是在采暖模式優(yōu)勢(shì)更為明顯。該形式在北美及歐洲被普遍采用，并受當(dāng)?shù)卣e極推廣支持。尤其對(duì)于高檔別墅中的空調(diào)選擇，該空調(diào)形式有著無可比擬的優(yōu)勢(shì)。

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，國內(nèi)別墅市場(chǎng)也迅速擴(kuò)大，這為地埋管地源熱泵系統(tǒng)的發(fā)展提供了很好的機(jī)遇。本文結(jié)合筆者參與的一個(gè)工程實(shí)例，探討此類工程中常見問題，并總結(jié)采用該技術(shù)在設(shè)計(jì)施工中的一些實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。

圖1 別墅外景

一、工程概況

本工程為私人別墅，地點(diǎn)位于北京市大興區(qū)某小區(qū)，其建筑面積為430㎡，地下一層地上兩層；該別墅主要功能為客廳、臥室、廚房、視聽間、衛(wèi)生間、書房、健身房、陽光房等多種功能，該工程采用地源熱泵系統(tǒng)滿足各房間夏季制冷、冬季供暖的需求。

二、 方案選定

由于本工程地處大興，遠(yuǎn)離市政熱力，因此業(yè)主要求空調(diào)系統(tǒng)須冷暖兩用，且不破壞庭院景致和不影響室內(nèi)裝修。

筆者通過對(duì)設(shè)備初投資及運(yùn)行費(fèi)用的分析并結(jié)合業(yè)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(diào)系統(tǒng)為該別墅夏季制冷冬季供暖。又因該別墅有多種功能，所以室內(nèi)送風(fēng)采用臥式暗裝風(fēng)機(jī)盤管加暖氣片；為避免因氣體流動(dòng)影響室內(nèi)空氣質(zhì)量，廚房、衛(wèi)生間用暖氣片供暖。別墅建筑總設(shè)計(jì)熱負(fù)荷26.4KW，總設(shè)計(jì)冷負(fù)荷22KW；地埋管豎孔6個(gè)，每孔直徑為150 mm，深100 m，孔間距5 m，地埋管采用雙U高密度聚乙烯（PE）管，豎孔管DN32，水平管DN40。

表1 主要機(jī)房設(shè)備

三、 施工中應(yīng)注意的問題

鉆孔

）施工前應(yīng)了解埋管場(chǎng)地內(nèi)已有的地下管線、地下構(gòu)筑物的功能及其準(zhǔn)確位置，每個(gè)豎孔開鉆前都應(yīng)人工開挖探坑，探坑直徑不小于300 mm，深度不小于

）鉆孔時(shí)保證鉆桿的垂直以確保每個(gè)豎孔平行，防止竄孔

）本工程地處大興，砂層較多，為防止豎孔塌陷和滲水，鉆孔進(jìn)行中適時(shí)向鉆孔內(nèi)注入黏土，以提高成孔質(zhì)量和縮短成孔時(shí)間

圖2 地埋管成孔圖

豎直下管

）下管前必須對(duì)所有管材進(jìn)行試壓，不小于0.6MPa，穩(wěn)壓15分鐘，壓力不降，不滲不漏，認(rèn)為合格

）下管后回填前應(yīng)及時(shí)對(duì)PE管試壓，合格后方可進(jìn)行下一個(gè)孔的開鉆；（因筆者疏忽，在鉆第三個(gè)孔時(shí)才對(duì)前兩個(gè)下孔的管進(jìn)行試壓，結(jié)果有一個(gè)不合格，管子無法拔出，浪費(fèi)了一個(gè)豎孔，只好再增鉆一個(gè)豎孔）

）為防止孔內(nèi)泥沙沉積，減少孔的有效深度，鉆孔完畢后，應(yīng)及時(shí)下管，并采取防止PE管上浮的固定措施

）試壓合格后，及時(shí)密封U形管的四個(gè)開口端部，U形管以每組對(duì)分別綁好，方便以后管道聯(lián)接

水平鋪管、管道聯(lián)接

）水平地埋管可不設(shè)坡度，上層埋管頂部應(yīng)在凍土層以下0.4m，且距地面不小于0.8m,供回水環(huán)路集管的間距不小于

）管道聯(lián)接目前常采用專用設(shè)備進(jìn)行電熔焊接和熱熔焊接。電熔焊接有專用儀器控制時(shí)間，焊接工藝好，但電熔焊接件價(jià)格較高；熱熔焊接時(shí)尤為注意，掌握好時(shí)間，避免焊接后縮孔，甚至堵塞管道

回填

）豎孔灌漿材料宜采用膨潤土和細(xì)紗的混合漿或?qū)Ｓ貌牧?，也可用鉆孔過程中產(chǎn)生的泥漿沉淀物（本工程采用此種方法），確保鉆孔灌漿密實(shí)，無空腔。否則會(huì)降低傳熱效果，影響工程質(zhì)量

）水平聯(lián)接管回填土應(yīng)細(xì)小、松散、均勻且不含石塊及土塊，回填壓實(shí)過程應(yīng)均勻，且不得使管道架空

）外線管道與機(jī)房設(shè)備的連接，外線管道進(jìn)入機(jī)房時(shí)應(yīng)設(shè)穿墻套管且套管伸出外墻壁不小于50 mm，套管與外墻、套管與外線管道間均應(yīng)做好防水，然后進(jìn)行外線回填

機(jī)房與末端

）機(jī)房設(shè)在地下室，不占用有效空間；熱泵機(jī)組采用永源熱泵公司專門針對(duì)地埋管系統(tǒng)設(shè)計(jì)的地源熱泵機(jī)組，機(jī)組整體緊湊，機(jī)房面積小，整個(gè)機(jī)房面積不到5㎡；

）末端采用風(fēng)機(jī)盤管送風(fēng)，局部功能房間采用散熱器

）施工注意事項(xiàng)：別墅項(xiàng)目施工面對(duì)的多是業(yè)主個(gè)人，隨著裝修的進(jìn)行，業(yè)主難免會(huì)有新的想法，所以末端施工中不能只憑圖紙單干，要配合裝修，并做到及時(shí)與業(yè)主溝通。

四、小結(jié)

地埋管地源熱泵系統(tǒng)正在我國得到推廣應(yīng)用，本文對(duì)其發(fā)展和施工中的一些問題進(jìn)行了探討：

地埋管地源熱泵系統(tǒng)一機(jī)兩用，同時(shí)解決建筑物的供冷、采暖。對(duì)遠(yuǎn)離市政熱力，又對(duì)環(huán)境和舒適度要求很高的別墅來說，地源熱泵系統(tǒng)無疑是好的選擇；

地埋管地源熱泵系統(tǒng)外線埋于地下；機(jī)房置于地下室，占地面積??；系統(tǒng)完工后別墅外墻和庭院無任何附屬物，整體大方、整潔；

） 地埋管地源熱泵系統(tǒng)為成套系統(tǒng)，施工中任一環(huán)節(jié)的疏忽都會(huì)影響整套系統(tǒng)的運(yùn)行和節(jié)能效果，因此施工過程中結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況嚴(yán)格按照規(guī)范要求施工；

）地埋管地源熱泵系統(tǒng)充分利用可再生的淺層地能，具有顯著的節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢(shì)，必將在未來的建筑——尤其在別墅供暖中得到更廣泛地應(yīng)用。