別墅地源熱泵設計方案

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，還為社會低碳生活，節(jié)能無排放作出了自己的貢獻，體現(xiàn)出了一種社會擔當。

地源熱泵使用案例設計應用說明

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（通常為水或者是加入防凍劑的水）作為熱載體，使中間介質在埋于土壤內部的封閉環(huán)路中循環(huán)流動，進行空調系統(tǒng)與外界土壤之恒定冷熱交換。室內部分以一臺或多臺整體直接送風、冷媒水加風機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)勢更為明顯。該形式在北美及歐洲被普遍采用，并受當?shù)卣e極推廣支持。尤其對于高檔別墅中的空調選擇，該空調形式有著無可比擬的優(yōu)勢。

隨著我國國民經(jīng)濟飛速發(fā)展，國內別墅市場也迅速擴大，這為地埋管地源熱泵系統(tǒng)的發(fā)展提供了很好的機遇。本文結合筆者參與的一個工程實例，探討此類工程中常見問題，并總結采用該技術在設計施工中的一些實際經(jīng)驗。

圖1 別墅外景

一、工程概況

本工程為私人別墅，地點位于北京市大興區(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，遠離市政熱力，因此業(yè)主要求空調系統(tǒng)須冷暖兩用，且不破壞庭院景致和不影響室內裝修。

筆者通過對設備初投資及運行費用的分析并結合業(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，所以室內送風采用臥式暗裝風機盤管加暖氣片；為避免因氣體流動影響室內空氣質量，廚房、衛(wèi)生間用暖氣片供暖。別墅建筑總設計熱負荷26.4KW，總設計冷負荷22KW；地埋管豎孔6個，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 主要機房設備

三、 施工中應注意的問題

鉆孔

）施工前應了解埋管場地內已有的地下管線、地下構筑物的功能及其準確位置，每個豎孔開鉆前都應人工開挖探坑，探坑直徑不小于300 mm，深度不小于

）鉆孔時保證鉆桿的垂直以確保每個豎孔平行，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，鉆孔進行中適時向鉆孔內注入黏土，以提高成孔質量和縮短成孔時間

圖2 地埋管成孔圖

豎直下管

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

）下管后回填前應及時對PE管試壓，合格后方可進行下一個孔的開鉆；（因筆者疏忽，在鉆第三個孔時才對前兩個下孔的管進行試壓，結果有一個不合格，管子無法拔出，浪費了一個豎孔，只好再增鉆一個豎孔）

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

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

水平鋪管、管道聯(lián)接

）水平地埋管可不設坡度，上層埋管頂部應在凍土層以下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備進行電熔焊接和熱熔焊接。電熔焊接有專用儀器控制時間，焊接工藝好，但電熔焊接件價格較高；熱熔焊接時尤為注意，掌握好時間，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紗的混合漿或專用材料，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，無空腔。否則會降低傳熱效果，影響工程質量

）水平聯(lián)接管回填土應細小、松散、均勻且不含石塊及土塊，回填壓實過程應均勻，且不得使管道架空

）外線管道與機房設備的連接，外線管道進入機房時應設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做好防水，然后進行外線回填

機房與末端

）機房設在地下室，不占用有效空間；熱泵機組采用永源熱泵公司專門針對地埋管系統(tǒng)設計的地源熱泵機組，機組整體緊湊，機房面積小，整個機房面積不到5㎡；

）末端采用風機盤管送風，局部功能房間采用散熱器

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

四、小結

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

地埋管地源熱泵系統(tǒng)一機兩用，同時解決建筑物的供冷、采暖。對遠離市政熱力，又對環(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；機房置于地下室，占地面積小；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)的疏忽都會影響整套系統(tǒng)的運行和節(jié)能效果，因此施工過程中結合現(xiàn)場情況嚴格按照規(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，必將在未來的建筑——尤其在別墅供暖中得到更廣泛地應用。