地源热泵施工与设计.ppt

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1、地源热泵施工与设计,陈浩,2015.12,第一章 方案确定前的工程勘察 第二章 土壤源热泵的施工与设计 第三章 地下水源热泵的施工与设计 第四章 地表水源热泵的施工与设计,目 录,一、地源热泵系统方案设计前，应进行工程场地状况调查，并应对浅层地热能资源进行勘查。1、工程场地状况调查应包括下列内容：1）场地规划面积、形状及坡度；2）场地内已有建筑物的占地面积及其分布；3）场地内树木植被、池塘、排水沟及架空输电线、电信电缆的分布；4）场地内已有的、计划修建的地下管线和地下构筑物的分布及其埋深；5）场地内已有水井的位置。工程场地可利用面积应满足修建地表水抽水构筑物(地表水换热系统)或修建地下水抽水井

2、和回灌井(地下水换热系统)或埋设水平或竖直地埋管换热器(地埋管换热系统)的需要。同时应满足置放和操作施工机具及埋设室外管网的需要。2、浅层地热资源的勘察包括以下内容：1）地埋管换热系统勘察包括：,第一章 方案确定前的工程勘察,岩土层的结构；岩土体热物性；岩土体温度；地下水静水位、水温、水质及分布；地下水径流方向、速度；冻土层厚度。采用水平地埋管换热器时，地埋管换热系统勘察采用槽探、坑探或研探进行。槽探是为了了解构造线和破碎带宽度、地层和岩性界限及其延伸方向等在地表挖掘探槽的工程勘察技术。探槽应根据场地形状确定，探槽的深度一般超过埋管深度1m。采用竖直地埋管换热器时，地埋管换热系统勘察采用钻探进

3、行。钻探方案应根据场地大小确定，勘探孔深度应比钻孔至少深5m。岩土体热物性指岩土体的热物性参数，包括岩土体导热系数、密度及比热等。若埋管区域已具有权威部门认可的热物性参数，可直接采用已有数据，否则应进行岩土体导热系数、密度及比热等热物性测定。,第一章 方案确定前的工程勘察,测定方法可采用实验室法或现场测定法。实验室法:对勘探孔不同深度的岩土体样品进行测定，并以其深度加权平均，计算该勘探孔的岩土体热物性参数;对探槽不同水平长度的岩土体样品进行测定，并以其长度加权平均，计算该探槽的岩土体热物性参数。现场测试法:现场测试岩土体应在测试埋管状况稳定后进行。根据埋管深度或长度，测试一般应在测试埋管安装完

4、毕72h后进行。对两个勘探孔(槽)及两个以上勘探孔(槽)的测试，其测试结果取算术平均值。2）地下水换热系统勘察应包括下列内容：地下水类型；含水层岩性、分布、埋深及厚度；含水层的富水性和渗透性；地下水径流方向、速度和水力坡度；,第一章 方案确定前的工程勘察,地下水水温及其分布；地下水水质；地下水水位动态变化。3）地下水换热系统勘察应进行水文地质试验。包括：抽水试验；回灌试验；测量出水水温；取分层水样并化验分析分层水质；水流方向试验；渗透系数计算。渗透系数指单位时间内通过单位断面的流量(m/d)，一般用来衡量地下水在含水层中径流的快慢。,第一章 方案确定前的工程勘察,4）地表水换热系统勘察应包括下

5、列内容：地表水水源性质、水面用途、深度、面积及其分布；不同深度的地表水水温、水位动态变化；地表水流速和流量动态变化；地表水水质及其动态变化；地表水利用现状；地表水取水和回水的适宜地点及路线。地表水水温、水位及流量勘察应包括近20年最高和最低水温、水位及最大和最小水量;地表水水质勘察应包括:引起腐蚀与结垢的主要化学成分，地表水源中含有的水生物、细菌类、固体含量及盐碱量等。,第一章 方案确定前的工程勘察,二、对已具备水文地质资料或附近有水井的地区，应通过调查获取水文地质资料。调查区域半径宜大于拟定换热区100200m。调查以收集资料为主，除观察地形地貌外，应调查已有水井的位置、类型、结构、深度、地

6、层剖面、出水量、水位、水温及水质情况，还应了解水井的用途，开采方式、年用水量及水位变化情况等。三、工程勘察应由具有勘查资质的专业队伍承担。工程勘察完成后，应编写工程勘察报告，并对资源可利用情况提出建议。,第一章 方案确定前的工程勘察,第二章 土壤源热泵的施工与设计,第一节 基本原则第二节 地埋管管材与传热介质第三节 地埋管换热系统设计第四节 地埋管换热系统施工,第二章 土壤源热泵的施工与设计,第一节 基本原则地埋管换热系统设计前，应根据岩土体地质勘察结果评估地埋管换热系统实施的可行性及经济性。岩土体的特性对地埋管换热器施工进度和初投资有很大影响。坚硬的岩土体将增加施工难度及初投资，而松软岩土体

7、的地质变形对地埋管换热器也会产生不利影响。为此，工程勘察完成后，应对地埋管换热系统实施的可行性及经济性进行评估。2.埋管区域和建筑物之间的距离，应符合地下构筑物与建筑物间距的相关规定，且埋管距离不得小于2m。3.地埋管施工时，应避让并严禁损坏其它地下管线及构筑物。管沟开挖施工中遇有管道、电缆、地下构筑物或文物古迹时，应予以保护，并及时与有关部门联系协同处理。4.地埋管换热器安装完成后，应在埋管区域做出标志或表明管线的定位带，并以现场的2个永久目标进行定位。,第二章 土壤源热泵的施工与设计,第二节 地埋管管材与传热介质地埋管管材及管件应符合以下规定：地埋管应采用化学稳定性好、耐腐蚀、导热系数大、

8、流动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（PB）,不宜采用聚氯乙烯（PVC）管。管件与管材应为相同材料。地埋管质量应符合国家现行标准中的各项规定，管材的承压能力应不小于设计工作压力的1.5倍，且不应小于1.0MPa。工作温度应满足设计供回水温度要求。地埋管壁厚宜按附录A选择。埋入土壤中的地埋管应能按设计要求长度定长供应，除U型管底部外，中间不应有机械接口及金属接头。,第二章 土壤源热泵的施工与设计,传热介质应以水为首选，也可选用符合下列要求的其它介质：安全，腐蚀性弱，易于购买、运输和储藏；较低的冰点；良好的传热特性，较低的摩擦阻力损失；与地埋管管材无化学反应

9、。传热介质的安全性包括毒性、易燃性及腐蚀性;良好的传热特性和较低的摩擦阻力是指传热介质具有较大的导热系数和较低的钻度。,第二章 土壤源热泵的施工与设计,3.在有可能冻结的地区，传热介质应添加防冻剂。防冻剂的类型、浓度及有效期应在充注阀处注明。可选择防冻剂包括:盐类:氯化钙和氯化钠;乙二醇:乙烯基乙二醇和丙烯基乙二醇;酒精:甲醇，异丙基，乙醛;钾盐溶液:醋酸钾和碳酸钾。,第二章 土壤源热泵的施工与设计,4.选择防冻剂时，添加防冻剂后的介质的冰点宜比设计最低使用水温低35；同时应考虑防冻剂对管道、管件的腐蚀性以及防冻剂的安全性、经济性及其对换热的影响。添加防冻剂后的传热介质的冰点宜比设计最低使用水

10、温低3-5，是为了防止出现结冰现象。地埋管换热系统的金属部件应与防冻剂兼容。这些金属部件包括循环泵及其法兰、金属管道、传感部件等与防冻剂接触的所有金属部件。,第二章 土壤源热泵的施工与设计,第三节 地埋管换热系统设计地埋管换热系统设计前应明确待埋管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区域进出重型设备的车道位置。地埋管换热系统设计应进行周期动态负荷计算，计算最小计算周期宜为1年。计算周期内，地源热泵系统总释热量应与其总吸热量相平衡。全年冷、热负荷平衡失调，将导致地埋管区域岩土体温度持续升高或降低，从而影响地埋管换热器的换热性能，降低地埋管换热系统的运行效率。

11、因此，地埋管换热系统设计应考虑全年冷热负荷的影响。地埋管换热器换热量应满足计算周期内地源热泵系统实际最大吸热量或释热量的要求。在技术经济合理时，可采用辅助热源或冷却源与地埋管换热器并用的调峰形式。,第二章 土壤源热泵的施工与设计,地源热泵系统最大释热量与建筑设计冷负荷相对应。包括:空调负荷和机组压缩机耗功、循环水在输送过程中得到的热量、水泵释放到循环水中的热量。将上述三项热量相加就可得到供冷工况下释放到循环水的总热量。即:最大释热量=空调负荷（1+1/cop)+循环水输送中的得热量+水泵释放到循环水中的热量。地源热泵系统最大吸热量与建筑设计热负荷相对应。包括:空调热负荷、循环水在输送过程中失去

12、的热量、扣除因机组压缩机耗功、水泵耗功释放到循环水中的热量。将上述四项热量代数求和就可得到供热工况下从循环水的所要吸的总热量。即:最大吸热量=空调负荷（1-1/cop)+循环水输送中的散热量+水泵释放到循环水中的热量。对于最大释热量与最大吸热量相差不大的工程，可以根据换热量最大者来确定换热器的长度。如果两者的换热量差距很大时，应该通过技术比,第二章 土壤源热泵的施工与设计,教，采用辅助散热(冷却塔、板换）或辅助供热（锅炉加板换)的方式来解决，这样一方面解决了初期投资高的经济问题，另一面也解决了土壤源热泵的冷热不平衡问题。地埋管换热器应根据可使用地面面积、岩土体地质勘察结果及挖掘成本等因素确定埋

13、管方式。地埋管换热器有水平和竖直两种埋管方式。当可利用地表面积较大，浅层岩土体的温度及热物性受气候、雨水、埋设深度影响较小时，宜采用水平地埋管换热器。否则，宜采用竖直地埋管换热器。图1为常见的水平地埋管换热器形式，图2为新近开发的水平地埋管换热器形式，图3为竖直地埋管换热器形式。在没有合适的室外用地时，竖直地埋管换热器还可以利用建筑物的混凝土基桩埋设，即将U形管捆扎在基桩的钢筋网架上，然后浇灌混凝土，使U形管固定在基桩内。,第二章 土壤源热泵的施工与设计,第二章 土壤源热泵的施工与设计,第二章 土壤源热泵的施工与设计,第二章 土壤源热泵的施工与设计,地埋管换热器设计应通过计算确定。计算宜根据现

14、场测试数据采用专用软件进行。计算时应考虑岩土体及回填材料热物性的影响。在缺乏测试条件时，垂直地埋管换热器可按附录B的方法进行计算。地埋管换热器设计计算时，环路集管不应包括在地埋管换热器长度内。水平地埋管换热器可不设坡度。最上层埋管顶部应在冻土层以下0.4m，且距地面不宜小于0.8m,竖直地埋管换热器埋管深度宜大于20m，钻孔孔径不宜小于0.llm，钻孔间距应满足换热需要，间距宜为3-6m。水平连接管的深度应在冻土层以下0.6m，且距地面不宜小于1.5m。为避免换热短路，钻孔间距应通过计算确定。岩土体吸、释热量平衡时，宜取小值;反之，宜取大值。,第二章 土壤源热泵的施工与设计,地埋管换热器管内流

15、体应保持紊流流态，水平环路集管坡度宜为0.002。目的为确保系统及时排气和加强换热。地埋管换热器内管道推荐流速:双U形埋管不宜小于0.4m/s，单U形埋管不宜小于0.6m/s。地埋管环路两端应分别于供、回水环路集管相连接，且宜同程布置。每对供、回水环路集管连接的地埋管环路数宜相等。供、回水环路集管的间距不应小于0.6m。利于水力平衡及降低压力损失。供、回水环路集管的间距不小于0.6m，是为了减少供回水管间的热传递。地埋管换热器安装位置应远离水井及室外排水设施，并宜靠近机房或以机房为中心设置。地埋管换热器远离水井及室外排水设施，是为了减少水井及室外排水设施的影响。靠近机房或以机房为中心设置是为了

16、缩短供、回水集管的长度。,第二章 土壤源热泵的施工与设计,地埋管换热系统应设自动充液及泄漏报警系统。需要防冻的地区，应设防冻保护装置。目的在于增加系统的安全性、可靠性。便于系统充液，一般在分水器或集水器上预留充液管。连接地埋管换热器系统的室内送、回液联管上要安装闭式膨胀箱、充放液设施、压力表、温度计等基本仪器与部件。地埋管换热系统应根据地质特征确定回填料配方，回填料的导热系数不应低于钻孔外或沟槽外岩土体的导热系数。保证地下埋管的导热效果，但对于地质情况多为岩石的区域，回填料导热系数可低于岩土体导热系数。地埋管换热系统设计时应根据实际选用的传热介质的水力特性进行水力计算。参照附录C,第二章 土壤

17、源热泵的施工与设计,地埋管换热系统宜采用变流量设计。地埋管换热系统根据建筑负荷变化进行流量调节，可以节省运行电耗。地埋管换热系统设计时应考虑地埋管换热器的承压能力，若建筑物内系统压力超过地埋管换热器的承压能力时，应设中间换热器将地埋管换热器与建筑物内系统分开。地埋管换热器承受的压力计算式:P=P0+gh+0.5Ph式中，P管路最大压力，Pa;P0当地的大气压，Pa;埋管中液体的密度，kg/m3;g-当地重力加速度,m2/s；h地埋管最低点与闭式循环最高点的高度差，m;Ph水泵的扬程。,第二章 土壤源热泵的施工与设计,地埋管换热系统宜设置反冲洗系统，冲洗流量宜为工作流量的2倍。目的在于防止地埋管

18、换热系统堵塞。,第二章 土壤源热泵的施工与设计,第四节 地埋管换热系统施工 地埋管换热系统施工前应具备埋管区域的工程勘察资料、设计文件和施工图纸，并完成施工组织设计。地埋管换热系统施工前应了解埋管场地内已有地下管线、其它地下构筑物的功能及其准确位置，并应进行地面清理，铲除地面杂草、杂物和浮土，平整地面。地埋管及管件应符合设计要求，且应具有质量检验报告和生产厂的合格证。施工过程中，应严格检查并做好管材保护工作。地埋管运抵工地后，应用空气试压进行检漏试验。地埋管及管件存放时，不得在阳光下曝晒。搬运和运输时，应小心轻放，采用柔韧性好的皮带、吊带或吊绳进行装卸，不应抛摔和沿地拖曳。4.管道连接应符合以

19、下规定；所有埋地管道应采用热熔或电熔连接。管道连接应符合埋地聚乙烯给水管道工程技术规程CJJ101的有关规定。对于所有埋入,第二章 土壤源热泵的施工与设计,地下的管道均应采用热熔连接或电容连接。管道环路集管与各环路连接时，若管径小于DN110,采用电容套筒链接；若管径大于DN110,宜采用热熔对接方式。如需金属件丝扣连接时，必须对连接件作防腐处理，并做地下检查井维护。垂直地埋管换热器的U型弯管接头，宜选用定型的U型弯头成品 件，不宜采用直管道煨制弯管接头，也不宜采用两个900的弯管对接的方式构成U型弯管接头。c）U型管的组对长度应能满足插入钻孔后与环路集管连接的要求，组对好的U型管的两开口端部

20、，应及时密封。地埋管换热系统施工时，应避免雨水和施工用水浸入管沟或钻孔。水平地埋管换热器安装时，应防止块石等重物撞击管身。管道不应有折断、扭结等问题，转弯处应光滑，且应采取固定措施。水平地埋管换热器回填土应细小、松散、均匀且不含石块及土块。回填压实过程应均匀，回填土应与管道接触紧密，且不得损伤管道。,回填料应采用网孔不大于15mmX15mm的筛进行过筛，保证回填料不含有尖利的岩石块和其他碎石。为保证回填均匀且回填料与管道紧密接触，回填应在管道两侧同步进行，同一沟槽中有双排或多排管道时，管道之间的回填压实应与管道和槽壁之间的回填压实对称进行。各压实面的高差不宜超过30cm。管腋部采用人工回填，确

21、保塞严、捣实。分层管道回填时，应重点做好每一管道层上方15cm范围内的回填。管道两侧和管顶以上50cm范围内，应采用轻夯实，严禁压实机具直接作用在管道上，使管道受损。8.竖直地埋管换热器安装应在钻孔钻好且孔壁固化后立即进行。当钻孔孔壁不牢固或者存在孔洞、洞穴等导致成孔困难时，应设护壁套管。下管过程中，U型管内宜充满水，并宜采取措施使U型管两支管处于分开状态。护壁套管为下人钻孔中用以保护钻孔孔壁的套管。钻孔前，护壁套管应预先组装好，施钻完毕应尽快将套管放人钻孔中，并立即将水充满套管，以防孔内积水使套管脱离孔底上浮，达不到预定埋设深度。,第二章 土壤源热泵的施工与设计,下管时，可采用每隔2-4m设

22、一弹簧卡(或固定支卡)的方式将U形管两支管分开，以提高换热效果。U型管安装完毕后，应立即用灌浆材料回灌封孔。当埋管深度超过40m时，回灌应在周围临近钻孔均钻凿完毕后进行。立即灌浆回填封孔以隔离含水层。灌浆即使用泥浆泵通过灌浆管将混合浆灌人钻孔中的过程。泥浆泵的泵压足以使孔底的泥浆上返至地表，当上返泥浆密度与灌注材料的密度相等时，认为灌浆过程结束。灌浆时，应保证灌浆的连续性，应根据机械灌浆的速度将灌浆管逐渐抽出，使灌浆液自下而上灌注封孔，确保钻孔灌浆密实，无空腔，否则会降低传热效果，影响工程质量。当埋管深度超过40m时，灌浆回填宜在周围邻近钻孔均钻凿完毕后进行，目的在于一旦孔斜将相邻的U形管钻伤

23、，便于更换。10.灌浆材料宜采用膨润土和细沙（或水泥）的混合浆或专用灌浆材料。当地埋管换热器设在密实或坚硬的岩土体中时，宜采用水泥基料灌浆。,第二章 土壤源热泵的施工与设计,灌浆回填料一般为膨润土和细砂(或水泥)的混合浆或其他专用灌浆材料。膨润土的比例宜占4写-6%。钻孔时取出的泥砂浆凝固后如收缩很小时，也可用作灌浆材料。如果地埋管换热器设在非常密实或坚硬的岩土体或岩石情况下，宜采用水泥基料灌浆，以防止孔隙水因冻结膨胀损坏膨润土灌浆材料而导致管道被挤压节流。地埋管换热器安装过程中应进行水压试验。安装前后应对管道进行冲洗，充注防冻和防腐液前，应进行排气。系统冲洗是保证地埋管换热系统可靠运行的必须

24、步骤，在地埋管换热器安装前、地埋管换热器与环路集管装配完成后及地埋管换热系统全部安装完成后均应对管道系统进行冲洗。室外环境温度低于0时，不宜进行地埋管的施工。室外环境温度低于0时，塑料地埋管物理力学性能将有所降低，容易造成地埋管的损害，故当室外环境温度低于0时，尽量避免地埋管换热器的施工。,第二章 土壤源热泵的施工与设计,第二章 土壤源热泵的施工与设计,第五节 地埋管换热系统的检测与验收 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：管材、管件等材料应符合国家现行标准的规定；钻孔、水平埋管的位置、深度以及地埋管的直径、壁厚及长度均应符合设

25、计要求；回填材料及其配比应符合设计要求；水压试验应合格；各环路流量达到平衡要求；防冻剂和防腐剂的特性及浓度应符合设计要求；循环水流量及进出水温差及流态均应符合设计要求。,第二章 土壤源热泵的施工与设计,2.水压试验应符合以下规定：试验压力:当工作压力小于等于1.OMPa时，应为工作压力的1.5倍，且不应小于0.6MPa;当工作压力大于1.OMPa时，应为工作压力加0.5MPa。水压试验步骤:1)竖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15min，稳压后压力降不应大于3%，且无泄漏现象；将其密封后，在有压状态下插入钻孔，完成灌浆之后保压1h。水平地埋管换热器放入沟槽

26、前，应做第一次水压试验。在试验压力下，稳压至少15min，稳压后压力降不应大于3%，且无泄漏现象。2)竖直或水平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30min,稳压后压力降不应大于3%，且无泄漏现象。3)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,第二章 土壤源热泵的施工与设计,水压试验。在试验压力下，稳压至少2h,且无泄漏现象。4)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12h，稳压后压力降不应大于3%。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，不得有渗漏;不得

27、以气压试验代替水压试验。3.对回填过程的检验应与安装地埋管换热器同步进行。回填过程的检验内容包括回填料配比、混合程序、灌浆及封孔的检验。,第三章 地下水源热泵的施工与设计,第一节 基本原则第二节 地下水源换热系统设计第三节 地下水源换热系统施工第四节 地下水源换热系统的检测与验收,第三章 地下水源热泵的施工与设计,第一节 基本原则地下水换热系统设计前，应根据地下水水文地质勘察结果，采取可靠措施使置换冷量或热量后的抽取水全部回灌到同一含水层，且回灌水的水质应好于抽取水的水质，不得对地下水资源造成浪费及污染。系统投入运行后，应按照当地水资源管理部门的要求，对抽水量、回灌量及回灌水水质进行监测，并评

28、估同层回灌水的比例及对地下水资源的影响。可靠回灌措施是指将地下水通过回灌井全部送回原来的取水层的措施，要求从哪层取水必须再灌回哪层，且回灌井要具有持续回灌能力。同层回灌可避免污染含水层和维持同一含水层储量，保护地热能资源。热源井只能用于置换地下冷量或热量，不得用于取水等其他用途。抽水、回灌过程中应采取密闭等措施，不得对地下水造成污染。,第三章 地下水源热泵的施工与设计,2.地下水的持续出水量应满足地源热泵系统设计最大吸热量或释热量的要求。直接进入水源热泵机组的地下水，其水量、水温及水质应满足机组的使用要求。地下水源热泵系统最大吸热量或释热量按土壤源热泵设计中说明的公式计算。3.地下水供水管不得

29、与市政供水管连接；回灌管不得与市政排水管连接。地下水供水管不得与市政管道连接是为了避免污染市政供水和使用自来水取热;地下水回灌管不得与市政管道连接，是为了避免回灌水排人下水，保护水资源不被浪费。,第三章 地下水源热泵的施工与设计,第二节 地下水源换热系统的设计热源井的设计单位应具有水文地质勘察资质。热源井设计应符合现行国家标准供水管井技术规范GB 50296的相关规定，并应包括下列内容:热源井抽水量和回灌量、水温和水质;热源井数量、井位分布及取水层位;井管配置及管材选用，抽灌设备选择;井身结构、填砾位置、滤料规格及止水材料;抽水试验和回灌试验要求及措施;井口装置及附属设施。热源井设计时应采取减

30、少空气侵人的措施。氧气会与水井内存在的低价铁离子反应形成铁的氧化物，也能产生气体勃合物，引起回灌井阻塞，为此，热源井设计时应采取有效措施消除空气侵人现象。,第三章 地下水源热泵的施工与设计,4.抽水井与回灌井宜能相互转换，其间应设排气装置。抽水管和回灌管上均应设置水样采集口。抽水井与回灌井相互转换以利于开采、洗井、岩土体和含水层的热平衡。抽水井具有长时间抽水和回灌的双重功能，要求不出砂又保持通畅。抽水井与回灌井间设排气装置，可避免将空气带入含水层。热源井数目应满足持续出水量和完全回灌的需求。一般为了保证回灌效果，抽水井与回灌井比例不小于1：2。,第三章 地下水源热泵的施工与设计,热源井位的设置

31、应避开有污染的地面或地层。热源井井口应严格封闭，井内装置应使用对地下水无污染的材料。为了避免污染地下水。热源井井口处应设检查井。井口之上若有构筑物，应留有检修用的足够高度或在构筑物上留有检修口。地下水换热系统应根据水源水质条件采用直接或间接系 统;水系统宜采用变流量设计;地下水供水管道宜保温。地下水可直接进入水源热泵机组需要满足以下要求：含砂量小于1/200000,PH值为，CaO小于200mg/L,矿化度小于3g/L,CI-小于100mg/L,SO42-小于200mg/L,Fe2+小于1mg/L,S2H小于0.5mg/L.当水质达不到要求时，应进行水处理。经过处理后仍达不到规定时，应在地下水

32、与水源热泵机组之间加设中间换热器。对于腐蚀性及硬度高的水源，应设置抗腐蚀的不锈钢换热器或钦板换热器。在使用海水时，建议在进人换热器前增加氯气处理装置以防止藻类在换热器内部滋生。,第三章 地下水源热泵的施工与设计,当水温不能满足水源热泵机组使用要求时，可通过混水或设置中间换热器进行调节，以满足机组对温度的要求。变 流 量 系统设计可降低地下水换热系统的运行费用，且进人地源热泵系统的地下水水量越少，对地下水环境的影响也越小。,第三章 地下水源热泵的施工与设计,第三节 地下水源换热系统施工1.热源井的施工队伍应具有相应的施工资质。2.地下水换热系统施工前应具备热源井及其周围区域的工程勘察资料、设计文

33、件和施工图纸，并完成施工组织设计。3.热源井施工过程中应同时绘制地层钻孔柱状剖面图。4.热源井施工应符合现行国家标准供水管井技术规范GB 50296的规定。5.热源井在成井后应及时洗并。洗井结束后应进行抽水试验 和回灌试验。6.抽水试验应稳定延续12h，出水量不应小于设计出水量，降深不应大于5m;回灌试验应稳定延续36h以上，回灌量应大于设计回灌量。,第三章 地下水源热泵的施工与设计,第四节 地下水源换热系统的检测与验收1.热源井应单独进行验收，且应符合现行国家标准供水管井技术规范GB 50296及供水水文地质钻探与凿井操作规程CJJ 13的规定。2.热源井持续出水量和回灌量应稳定，并应满足设

34、计要求。3.抽水试验结束前应采集水样，进行水质测定和含砂量测定。经处理后的水质应满足系统设备的使用要求。4.地下水换热系统验收后，施工单位应提交热源井成井报告。报告应包括管井综合柱状图，洗井、抽水和回灌试验、水质检验及验收资料。5.输水管网设计、施工及验收应符合现行国家标准 室外给水设计规范GB 50013及给水排水管道工程施工及验收规范GB 50268的规定。,第四章 地表水源热泵的施工与设计,第一节 基本原则第二节 地表水源换热系统设计第三节 地表水源换热系统施工第四节 地表水源换热系统的检测与验收,第四章 地表水源热泵的施工与设计,第一节 基本原则1、地表水换热系统设计前，应对地表水地源

35、热泵系统运行对水环境的影响进行评估。目的是减小对地表水体及其水生态环境和行船等的影响。2、地表水换热系统设计方案应根据水面用途，地表水深度、面积，地表水水质、水位、水温情况综合确定。地表水体应具有一定的深度和面积，具体大小应根据当地气象条件、水体流速、建筑负荷等因素综合确定。3、地表水换热盘管的换热量应满足地源热泵系统最大吸热量或释热量要。参照土壤源热泵设计中说明的公式确定,第四章 地表水源热泵的施工与设计,第二节地表水源系统的设计1、开式地表水换热系统取水口应远离回水口，并宜位于回水口上游。取水口应设置污物过滤装置。取水口应远离回水口，目的是避免热交换短路。2、闭式地表水换热系统宜为同程系统

36、。每个环路集管内的换热环路数宜相同，且宜并联连接;环路集管布置应与水体形状相适应，供、回水管应分开布置。有利于水力平衡。3、地表水换热盘管应牢固安装在水体底部，地表水的最低水位与换热盘管距离不应小于1.5m。换热盘管设置处水体的静压应在换热盘管的承压范围内。为了防止风浪、结冰及船舶可能对其造成的损害，要求地表水的最低水位与换热盘管距离不应小于l.5m。最低水位指近20年每年最低水位的平均值。,第四章 地表水源热泵的施工与设计,4、地表水换热系统可采用开式或闭式两种形式，水系统宜采用变流量设地表水换热系统采用开式系统时，从保障水源热泵机组正常运行的角度，地表水尽可能不直接进人水源热泵机组。直接进

37、入水源热泵机组的地表水水质应满足地下水源热泵说明的规定。水系统采用变流量设计有利于降低输送能耗。5、地表水换热盘管管材与传热介质与地埋管要求相同。6、当地表水体为海水时，与海水接触的所有设备、部件及管道应具有防腐、防生物附着的能力;与海水连通的所有设备、部件及管道应具有过滤、清理的功能。,第四章 地表水源热泵的施工与设计,第三节 地表水换热系统施工地表水换热系统施工前应具备地表水换热系统勘察资料、设计文件和施工图纸，并完成施工组织设计。地表水换热盘管管材及管件应符合设计要求，且具有质量检验报告和生产厂的合格证。换热盘管宜按照标准长度由厂家做成所需的预制件，且不应有扭曲。换热盘管任何扭曲部分均应

38、切除，未受损部分熔接后须经压力测试合格后才可使用。换热盘管存放时，不得在阳光下曝晒。3.地表水换热盘管固定在水体底部时，换热盘管下应安装衬垫物。换热盘管一般固定在排架上，并在下部安装衬垫物，衬垫物可采用轮胎等。4.供、回水管进入地表水源处应设明显标志。5.地表水换热系统安装过程中应进行水压试验。地表水换热系统安装前后应对管道进行冲洗。,第四章 地表水源热泵的施工与设计,第四节地表水换热系统检验与验收 1、地表水换热系统安装过程中，应进行现场检验，并应提供检验报告，检验内容应符合下列规定:管材、管件等材料应具有产品合格证和性能检验报告;换热盘管的长度、布置方式及管沟设置应符合设计要求;水压试验应

39、合格;各环路流量应平衡，且应满足设计要求;防冻剂和防腐剂的特性及浓度应符合设计要求;循环水流量及进出水温差应符合设计要求。2、水压试验应符合下列规定:试验压力:当工作压力小于等于1.OMPa时，应为工作压力的15倍，且不应小于0.6MPa;当工作压力大于l.OMPa时，应为工作压力加0.5MPa。,第四章 地表水源热泵的施工与设计,水压试验步骤:换热盘管组装完成后，应做第一次水压试验，在试验压力下，稳压至少15min,稳压后压力降不应大于3%，且无泄漏现象;换热盘管与环路集管装配完成后，应进行第二次水压试验，在试验压力下，稳压至少30min,稳压后压力降不应大于3%,且无泄漏现象;环路集管与机

40、房分集水器连接完成后，应进行第三次水压试验，在试验压力下，稳压至少12h,稳压后压力降不应大于3%。,附录A 地埋管外径及壁厚,A.0.1 高密度聚乙烯（PE）管外径及壁厚应符合表的规定。表高密度聚乙烯（PE）管外径及公称壁厚（mm）,A.0.2 聚丁烯（PB）管外径及壁厚应符合表A.0.的规定。表聚丁烯（PB）管材规格尺寸（mm）,注：表中数值引自冷热水用聚丁烯（PB）管道系统GB/T19473.2，管材使用条件级别为4级，设计压力为1.0MPa。,附录B 垂直地埋管换热器的设计计算 垂直地埋管换热器的设计计算宜按以下方法进行计算。垂直地埋管换热器计算的基础是单个钻孔的传热分析。在多个钻孔的

41、情况下，可在单孔的基础上运用叠加原理加以扩展。1、流体至管道内壁的对流换热热阻2、U形埋管的管壁热阻,3、钻孔封井材料的热阻 4、地层热阻，即从孔壁到无穷远处的热阻由N个平行钻孔（U型管）组成集群的地热换热器的地层热阻,短期连续脉冲负荷引起的附加热阻对于时间很长的情况，考虑深度方向的传热为稳定状态下的地层热阻 可用于确定垂直地埋管换热器长度的工程设计计算公式为制冷工况供热工况,运行份额是考虑热泵间歇运行的影响，供热运行份额Fh一个供热季中热泵的运行小时数/（一个供热季天数24）制冷运行份额Fc一个制冷季中热泵的运行小时数/（一个制冷季天数24）或当运行时间取作一个月时供热运行份额Fh最冷月份运

42、行小时数/（最冷月份天数24）制冷运行份额Fc最热月份运行小时数/（最热月份天数24）式中：下标c,h 分别表示制冷工况和供热工况。L：地热换热器所需的钻井总长度（m）；Qc,Qh：分别是热泵的额定冷热负荷（kW）；COP：热泵的性能系数，由热泵生产厂家提供；h：流体至管道内壁的对流换热系数（W/m2）；rb：钻孔的半径，（m）；ks 和a：地层的平均导热系数（W/m.k）和热扩散率m2/s；：运行时间，s；,xI：第i个钻孔与所考虑的钻孔之间的距离，（m）；p（s）：短期脉冲负荷连续运行的时间，例如8小时；di：U形埋管的内径，（m）；do：U形埋管的外径，（m）；db：钻孔的直径，（m）；

43、de：U形埋管的当量直径；kp：U型管导热系数，（W/m.k）；kb：灌浆材料导热系数，（W/m.k）；H：钻孔深度，（m）；I：指数积分：t：地热换热器中循环液的设计平均温度通常可选为tmax=37，tmin=-25。这两个温度的选取将影响地热换热器的设计长度，同时影响地源热泵系统的在运行时的性能系数。,为便于工程计算，表给出了几种典型土壤和岩石的热物性。表B.0.1 几种典型土壤和岩石的热物性,附录C 地埋管压力损失计算,地埋管压力损失宜按以下方法进行计算。确定流量G（m3/h），公称直径和流体特性。根据公称直径，确定管子的内径dj（m）。计算管子的断面面积A（m2）：A=4.计算流速v（

44、m/s）：,5.计算管内流体的雷诺数（Re），Re应该大于2300以确保紊流：6.计算单位管长的摩擦阻力Pd（Pa/m）Pd=0.1580.750.25dj1.25v1.75 PY=PdL 式中：PY：计算管段的沿程阻力损失，Pa；L：计算管段的长度，m。7.计算管段的局部阻力Pj（Pa）Pj=PdLj式中Lj：计算管段中局部阻力的当量长度，m。8.计算管段的总阻力PZ（Pa）PZ=PY+PjC.0.聚乙烯管单位管长摩擦阻力可按表计算。（传热介质（水溶液）：温度为10；粘度为8.67103 kg/m.s；密度为1050kg/m3）,表C.0.2 聚乙烯管单位管长摩擦阻力,续表,C.0.3 管件当量长度可按表计算。表C.0.3 管件当量长度表,