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簡介

地源熱泵系統(tǒng)本身一個zui大的特點是節(jié)能，如果出現(xiàn)非常耗電的情況，就要認真分析原因，地源熱泵節(jié)能系統(tǒng)是由三部分組成，負荷側(cè)能源消費端，地源側(cè)能源獲取提供方以及能源轉(zhuǎn)換提升中心地源熱泵主機。從面上來講，可以總結(jié)為以下３點：地源熱泵系統(tǒng)不節(jié)能就必須從這幾個方面分析?！　?/span>

1、負荷側(cè)能源消費端，如果這邊消耗得多了必然就不節(jié)能。首先，負荷側(cè)循環(huán)水泵要適配，越大流量或揚程水泵耗電量也越大，所以不要以為水泵大了就占了便宜。其次，負荷側(cè)每個房間溫度夏天是否太低，冬天是否太高？室內(nèi)制冷采暖系統(tǒng)溫度設(shè)低1℃或設(shè)高1℃能耗升高5%可不是駭人聽聞，而是真實的。

2、地源側(cè)能源提供系統(tǒng)，如果這邊提供得多必然消耗的少，肯定更節(jié)能一些。首先，地源側(cè)循環(huán)水泵也要選擇適配，選擇了過大流量和揚程水泵一定耗電量更大。其次，地源熱泵換熱系統(tǒng)越足裕，即地埋管總量越大，提供的換熱量越多，顯然更節(jié)能，這么說多鉆幾口井做裕量是再好不過了。　　

3、能源轉(zhuǎn)換提供中心地源熱泵主機也應(yīng)適配，和負荷側(cè)能源消耗系統(tǒng)之需要一致即可。因為能源提升是需要壓縮機做功的，需要多就提供多一些，需要少就提供少一些，如果一味選大，不僅會增加壓縮機做功消耗，還會在運輸過程中消耗更多的能量，得不償失。相反，增加地源熱泵自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能，通過設(shè)計幾臺主機或多臺壓縮機型，輔以溫度自控加以調(diào)節(jié)，相信一定會節(jié)約能源，這也是淺層地熱能節(jié)能的關(guān)鍵問題之一?！　?/span>

再從節(jié)點上來談淺層地熱能節(jié)能問題，地源熱泵技術(shù)本身沒有問題，具體問題基本上都是出在設(shè)計、施工、選型等細節(jié)上。這也是體現(xiàn)一個公司水平的地方，

具體有以下幾點：　　

一、設(shè)計負荷不正確，可能設(shè)計的太大了，導致主機選的太大，建筑在主機選型上是很有學問的，經(jīng)常出現(xiàn)主機選型太大，而實際使用只需要其中很小的一部分能量，導致大量的浪費。我們都知道一般建筑其實絕大部分時間同時使用率都是在50%的以內(nèi)，所以合理的主機選型非常重要，地大熱能在實際項目中也非常重視這個環(huán)節(jié)。　　

二、水泵選型上有問題，水泵是整個系統(tǒng)里面耗電比較大設(shè)備，很多公司并沒有真正吃透地源熱泵系統(tǒng)，所以在對水泵選型上沒有研究，對整個系統(tǒng)的節(jié)能性影響很大。

三、室內(nèi)風機盤管的選型不合理，造成即達不到效果，還非常浪費能量，而且在選用的一些配件時沒有實際經(jīng)驗，這也會很大程度上造成大量能量的浪費，這需要專業(yè)的公司來進行對風機盤管安裝位子的設(shè)計以及選型?！　?/span>

四、整個系統(tǒng)的保溫如果沒有做好的話，也是對能耗影響非常大的因素。另外建筑本身的保溫性能也是要重點考慮的。據(jù)調(diào)查,我國建筑運行能耗約占全社會總能耗的30%,采暖空調(diào)的能耗已占建筑總能耗的55%,抓好建筑節(jié)能特別是抓好采暖空調(diào)的節(jié)能已成當前必要之舉,發(fā)展地源熱泵已成為建筑工程中采暖空調(diào)節(jié)能的重要方向。

地源熱泵技術(shù)是一種可再生能源技術(shù),利用地下淺層地熱資源,通過輸入少量的高品位能源(如電能),實現(xiàn)熱能由低溫位向高溫位轉(zhuǎn)移,以解決采暖和制冷問題。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展成熟,地源熱泵技術(shù)在采暖空調(diào)中的應(yīng)用發(fā)展迅速。

地源熱泵的分類

根據(jù)所利用的地熱資源分為土壤源熱泵系統(tǒng)、地下水源熱泵系統(tǒng)和地表水熱泵系統(tǒng)三類。土壤源熱泵系統(tǒng),以大地作為熱源,通過循環(huán)液在一個由水平或垂直地下埋管組成、封閉的換熱器內(nèi)流動,實現(xiàn)冬季向周圍土壤吸熱,夏季向周圍土壤放熱,合理布置地下?lián)Q熱管網(wǎng)和保持地下溫度場長期穩(wěn)定是項目成功的關(guān)鍵。地下水源熱泵系統(tǒng),地下水熱泵系統(tǒng),是一種以水體為低位熱源,通過抽取地下水在熱泵中放出熱量后再回灌到地下水層,實現(xiàn)系統(tǒng)與地下水之間的傳熱,應(yīng)用中避免地下水資源的流失和保證地下水層不受污染是項目實施的前提。地表水源熱泵系統(tǒng),通過池塘、湖泊或河溪中地表水水面以下、多重并聯(lián)的塑料管組成的熱交換器,實現(xiàn)系統(tǒng)與地表水之間的傳熱,這種熱泵的換熱對水體中生態(tài)環(huán)境的影響需預(yù)先加以考慮。

地源熱泵的節(jié)能減排優(yōu)勢

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)70%的能量來源于土壤,30%的能量來自電力,用于將土壤中的熱量“搬運”至室內(nèi)。與鍋爐(電、燃料)供熱系統(tǒng)相比,鍋爐供熱只能將90%以上的電能或70—90%的燃料內(nèi)能轉(zhuǎn)換為熱量供用戶使用,因此它要比電鍋爐加熱節(jié)省三分之二以上的電能,比燃料鍋爐節(jié)省二分之一以上的能量,其運行費用僅為普通*空調(diào)的50—60%。采用地源熱泵系統(tǒng),冬季無燃燒過程,無污染物排放,夏季減少了冷卻塔的飄水損失,減緩了城市的熱島效應(yīng),具有極為顯著的經(jīng)濟和社會效益。

地源熱泵*空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計地源熱泵*空調(diào)是一個完整的系統(tǒng),采用地源熱泵系統(tǒng),一定要因地制宜,根據(jù)建筑物的功能、環(huán)境和土質(zhì)水文條件,計算建筑物冷熱負荷,精心開展水文地質(zhì)勘查和地下巖土熱物性參數(shù)檢測,合理選擇地源熱泵機組類型和規(guī)模,并進行細致的工程投資和節(jié)能效益分析,以此為基礎(chǔ),精心設(shè)計地源熱泵系統(tǒng),才能發(fā)揮地源熱泵系統(tǒng)的節(jié)能減排優(yōu)勢,取得良好的經(jīng)濟效益。

總之,因地制宜地采取不同形式的地源熱泵技術(shù)可以有效地利用低溫地熱資源,同時克服傳統(tǒng)采暖空調(diào)技術(shù)的局限和不足,在節(jié)能減排和城市現(xiàn)代化建設(shè)方面有著重要的意義。地源熱泵系統(tǒng)室內(nèi)側(cè)分成分散式系統(tǒng)和集中式系統(tǒng)。分散式系統(tǒng)是將多臺熱泵機組分散在空調(diào)房間內(nèi)，每臺機組承擔所在區(qū)域內(nèi)的冷、熱負荷；集中式系統(tǒng)是在機房內(nèi)設(shè)置一臺或幾臺熱泵機組，通過管道傳輸冷、熱量，承擔整個建筑物內(nèi)的負荷。

1.集中式地源熱泵系統(tǒng)及特點

集中式地源熱泵機組運行方式如下：

夏季運行時：主機的蒸發(fā)器為室內(nèi)的風機盤管系統(tǒng)供應(yīng)冷水，冷凝器將熱量排放到室外地源系統(tǒng)中；冬季運行時：主機通過水路轉(zhuǎn)換，將來自蒸發(fā)器的冷水通入地源系統(tǒng)吸取地下熱量，將冷凝器排出的熱水供入室內(nèi)風機盤管系統(tǒng)里。

這種熱泵系統(tǒng)制冷/制熱的功能是通過水路上8個閥門組轉(zhuǎn)換完成的。由于大型熱泵機組中制冷劑流量較大，所以不使用四通換向閥。而且大型熱泵機組換熱器多為殼管式，冷凝器和蒸發(fā)器的規(guī)格不同，所以還是通過水路切換更經(jīng)濟。

集中式地源熱泵系統(tǒng)和分散式地源熱泵系統(tǒng)都具有以下優(yōu)點：

1). 清潔環(huán)保：將大地作為一個巨大的蓄熱體，夏季將建筑物的廢熱排放到土地中儲存起來，冬季再將儲存的熱提取出來，為建筑物供熱。所以無污染，無排放，無熱島現(xiàn)象。

2). 一機多用：一臺機器可解決采暖、空調(diào)和生活熱水問題。

3). 節(jié)能：地下巖土溫度較恒定，使得地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運行效率要高40%，比空氣源熱泵系統(tǒng)的運行效率要高60%，因此節(jié)省運行費用40%～60%，系統(tǒng)具有性和經(jīng)濟性。

4). 運行平穩(wěn)：一年四季不受大氣環(huán)境溫度影響，機組運行平穩(wěn)，安全可靠。

5). 舒適品質(zhì)：系統(tǒng)安裝后不破壞建筑物外觀，采用新風除濕工藝，具有*的室內(nèi)舒適性。

集中式地源熱泵系統(tǒng)也有一些缺點：

1). 整臺*機組運行，在同一時刻只能制冷或供熱。適用于無同時供熱/制冷需求的建筑物。

2). 部分負荷時也要運行整臺主機，需要結(jié)合變頻等技術(shù)，否則系統(tǒng)效率低下，不節(jié)能。

3). 主機房占用面積大，機房土建投資和機房設(shè)備的安裝投資大。

4). 使用商業(yè)用電，電價高。

5). 啟動電流大，對電網(wǎng)沖擊大。

6). 室內(nèi)管道必須保溫，維護費用高。

7). 費用均攤，不利于調(diào)動用戶節(jié)能使用積極性。

8). 主機損壞時，整個空調(diào)系統(tǒng)將會部分或全部，維護、維修成本高。

9). 能進行智能化控制，但主機和末端控制點多，系統(tǒng)復雜，工程量大。

10). 須在新樓建設(shè)時一次性完成安裝，不適合舊樓改造工程。

2.分散式地源熱泵系統(tǒng)及特點

分散式地源熱泵系統(tǒng)是以地源系統(tǒng)為輔助冷熱源的一種水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，每個空調(diào)房間內(nèi)單獨設(shè)置小型水源熱泵機組，其運行方式如下：

夏季運行時： 每個房間里的熱泵機組吸取房間的熱量，并將其排放到水路系統(tǒng)中，zui終在地源系統(tǒng)里排熱；冬季運行時：每個房間里的熱泵機組從水路系統(tǒng)中吸熱，向房間內(nèi)放量。zui終在地源系統(tǒng)里吸熱。

在有內(nèi)外分區(qū)的大型建筑中，在過渡季或不太冷的冬季，外區(qū)的部分房間需要供暖，而內(nèi)區(qū)的部分房間需要制冷。需要制冷的房間將余熱排放到水路中，需要供暖的房間再利用這些余熱。當供熱量不等于制冷量時，系統(tǒng)從地源側(cè)取熱值只是供熱量與制冷量的差值。水泵無需長時間運行；當制冷房間所排放的熱量與供暖房間所需要的熱量相等時，系統(tǒng)里的水溫保持在一定的溫度范圍內(nèi)，此時無需地源系統(tǒng)取熱。

小型水源熱泵機組制冷、制熱的功能是通過制冷劑環(huán)路上四通閥的轉(zhuǎn)換來完成的。不存在水路上的切換問題，所以也不存在污染室內(nèi)管路的問題。

實際上，分散式地源熱泵系統(tǒng)是以回收建筑物內(nèi)部余熱為主要特性的水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)。它除具有集中式地源熱泵系統(tǒng)的優(yōu)勢以外，還具有以下特性：

1）、房間內(nèi)的熱泵承擔該房間內(nèi)的冷、熱負荷，可按用戶需求，獨立調(diào)節(jié)到不同的溫度，從而提高舒適度，避免常規(guī)空調(diào)的能源浪費。

2).可用兩管制系統(tǒng)代替四管制系統(tǒng)，按照建筑物不同分區(qū)的熱需求，實現(xiàn)同時供冷、熱的能力。

3).部分負荷下能運行，可用建筑物內(nèi)區(qū)余熱為外區(qū)供熱，運行費用僅為傳統(tǒng)*空調(diào)的60～80 ％；

4).重量輕，熱泵吊裝在各房間內(nèi)，節(jié)省機房面積；

5).按民用電收費，電價低；

6).啟動電流小，對電網(wǎng)沖擊小，并可起“削峰”作用。

7).室內(nèi)管道無需保溫，維護費用低。

8).可分戶計量核算，計費合理、方便，降低了物業(yè)管理費用

9).維修時不必給整個系統(tǒng)停機。其它機組可正常工作。

10).每臺機組均有智能接口，易于進行智能分戶控制（如分時控制、遙控等）。

11).增容方便，可分期投資購買設(shè)備，只須先安裝循環(huán)水系統(tǒng)，個別機組可根據(jù)實際情況個別遞增。

12).在樓層翻修工程中，可分層分區(qū)進行安裝，適合舊樓改建空調(diào)系統(tǒng)。

3.分散式地源熱泵系統(tǒng)的適用條件及其工程應(yīng)用案例

雖然分散式地源熱泵系統(tǒng)比集中式地源熱泵系統(tǒng)更為節(jié)能，使用靈活，但是由于其初投資高，我們要根據(jù)實際情況選擇使用。文獻3中論及的水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用問題，在分散式地源熱泵系統(tǒng)中也存在相似的問題。比較在哈爾濱、北京、上海、廣州四個城市氣象條件下，不同負荷特點的建筑物中的水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)的運行能耗，得出以下結(jié)論：

分散式系統(tǒng)全年絕大部分時間按制冷工況運行時，不比集中式系統(tǒng)節(jié)能。因為小型水-風熱泵機組的制冷系數(shù)普遍比大型螺桿機和離心機的制冷系數(shù)低。所以我國南方的一些城市（如廣州）不宜選用分散式系統(tǒng)。

在冬季有采暖需求地區(qū)，建筑物內(nèi)區(qū)冷負荷大的場合使用分散式系統(tǒng)是具有節(jié)能和環(huán)保意義的。但是若建筑物內(nèi)區(qū)余熱小，遠遠滿足不了外區(qū)采暖所需熱量時，分散式系統(tǒng)就沒有優(yōu)勢，可能比集中式系統(tǒng)的能耗還要高。在這種情況下，集中式系統(tǒng)是更好的選擇。

2004年開業(yè)的倫敦Zetter酒店被評為“歐洲酒店設(shè)計獎項”的新設(shè)計獎。該酒店占地面積2620㎡，共6層，使用分散式地源熱泵系統(tǒng)。其末端空調(diào)機組是變頻式水源熱泵機組，使用地下水（溫度13℃-14℃）作為輔助冷、熱源。實際運行結(jié)果表明，在環(huán)路水溫32℃、水流量5m3/h，系統(tǒng)滿負荷運行時，平均制冷EER為3.48；如果循環(huán)水流量提高到7.5 m3/h，環(huán)路水溫降到20℃時，系統(tǒng)的EER能增加到5.1。

4. 結(jié)合其它綠色低溫熱源，降低地源系統(tǒng)初投資

地源熱泵系統(tǒng)的系統(tǒng)初投資在300-450元/米2之間（地下水源熱泵系統(tǒng)初投資約300-400元/米2，地埋管地源熱泵系統(tǒng)初投資約350-450元/米2），其中地源側(cè)的施工費用占用了地源熱泵系統(tǒng)大部分的初投資。為了降低這部分費用，我們可以結(jié)合使用其它綠色低溫熱源，安裝調(diào)峰用的備用冷、熱源。太陽能、空氣源熱泵都是比較綠色節(jié)能的選擇。可喜的是，目前國內(nèi)太陽能與地源熱泵技術(shù)相結(jié)合的實際項目越來越多。水環(huán)熱泵系統(tǒng)與空氣源熱泵聯(lián)合使用也是一個不錯的解決方案。與空氣源熱泵聯(lián)合供暖時，由空氣源熱泵制備10℃-20℃低溫水，通過水環(huán)路送至室內(nèi)各個水源熱泵機組中，水源熱泵機組再從水中汲取熱量，加熱室內(nèi)空氣?？諝庠礋岜脄ui大的缺點在于它在冬季運行時效率低，但是當它制備10℃-20℃低溫水時，效率遠比制備常規(guī)50℃熱水高得多。而且此時建筑物散失到空氣里的熱量也可以得到部分的再利用。

1、開采水層所采取方案：

為了充分滿足用水單位對水質(zhì)、水量、水溫及水用途（地溫空調(diào)用水）的要求，方案設(shè)計如下：開采淺層潛水及微承壓水含水組。成井后預(yù)計單井出水量 m3/t，水溫**℃。

2、鉆井工程施工要求：

1）、設(shè)計井深：**米。

2）、開鉆后，應(yīng)保持輕壓勻速鉆進，不得突然加壓和搶進尺，防止發(fā)生井斜事故。

3）、在鉆到目的含水層以前，泥漿密度控制在1.10克/厘米3；在鉆開目的含水層以后，泥漿密度控制在1.05-1.10克/厘米3。

4）、完鉆后，應(yīng)全井段均勻破壁一次，在遇阻井段更應(yīng)反復劃眼至井孔暢通為止。

5）、測井曲線經(jīng)測井驗收員驗收合格后，由地質(zhì)技術(shù)人員會同工程技術(shù)人員共同確定取水段。

6）、井管規(guī)格：井管使用φ400×10mm鋼筋水泥管。

7）、井管下井采用提吊法，井管對焊連接。

8）、洗井方法：先用鉆具對含水層部位進行沖冼，起出鉆具后，下入潛水泵進行抽水洗井，洗井到水清無砂為止。

3、施工質(zhì)量要求：

1)鉆孔質(zhì)量：井孔圓直，井深250米以內(nèi)井斜應(yīng)小于1度。

2)濾水管采用繞絲包網(wǎng)管。

3)設(shè)計沉砂層、沉砂管長度都不小于20米，洗井沖砂后，沉砂高度應(yīng)小于沉砂管長度的1/2。

4)抽水試驗時水位、水量穩(wěn)定標準：水位波動不大于5cm，水量波動不大于3%，在抽水穩(wěn)定期間水位和水量無明顯下降和上升趨勢。

5)施工用料的規(guī)格和數(shù)量必須滿足設(shè)計要求。

☆施工方案：

（1）現(xiàn)場布局，機械設(shè)備：

A、鉆機安裝甲方位置，占地約80㎡。

B、泥漿池設(shè)在鉆機附近，能容納40m3泥漿的一個池子和泥漿循環(huán)的渠道。

C、堆放管材和濾料的場地60㎡。

（2）安全措施：

A、認真學習貫徹執(zhí)行《中華人民共和國安全法》和《地方性法律、法規(guī)》，學習安全知識，掌握安全要素、增強安全意識。

B、施工現(xiàn)場在醒目位置懸掛安全標語，時刻提醒工作人員和外來人員注意安全，非工作人員禁止進入現(xiàn)場。

C、在機器、電器、井口易發(fā)生不安全因素的地方，設(shè)置警示標志。

D、工地要安全防范，安全員要切實盡職盡責，經(jīng)常檢查，及時排除又安全隱患。

E、工作期間戴好安全帽，高空作業(yè)系好安全帶。

F、嚴格操作規(guī)程，規(guī)范施工，確保機械正常運轉(zhuǎn)和安全。

（3）進度安排：

A、機械進入工地作好開鉆前的準備工作時間2天。（包括機械穩(wěn)固，泥漿池開控、場地平整，上部井孔人工開挖）。

B、正式機械鉆井進5天。

C、下管、填礫、洗井3天。

D、抽水試驗2天。

（4）鉆進工藝：

A、按照管進施工規(guī)范，保證質(zhì)量，認真施工。

B、機械為回轉(zhuǎn)式、泥將固壁，鉆具牙輪鉆，合金鉆，終孔鉆具不小于650mm。

C、井孔上部位鉆機通過速度慢，采取人工開控。

D、根據(jù)地層構(gòu)造選用合適的鉆具和泥漿，動檢查鉆具磨損情況、及時更換。

E、根據(jù)不同硬度的地層掌握鉆進速度，增加或減輕鉆桿對鉆頭的壓力，保證井孔垂直。

F、嚴格掌握地層變化，及時采取巖樣，認真作好記錄，在成孔前形成探測報告。

（5）成井工藝：

A、正孔，取直鉆進中突變部位，保證井孔垂直。

B、破壁，用大于原鉆具20mm的鉆具掃孔，除掉粘在含水層妥上的泥壁，保證出水量。

C、換漿：把鉆進中的稠泥漿適當換稀。

D、電測井，準確含水層的位置，作好排置，濾水管的工作。

E、下管：認真檢查井管質(zhì)量、升降機，尤其是承載負荷，偏排井身結(jié)構(gòu)，確定升降機操作人員。對接要求垂直，焊接無缺陷，達到足夠強度。水位以下每桶20米要放置一組扶正器，材料為四根50×50×700mm的方木，用鐵絲捆綁在兩管連接處的下方，使井管置于孔中心，使填入濾能勻稱的分布在井管與孔壁的環(huán)形空間。

F、填入濾料：要緩慢，均勻，又能中斷，一次投完，填礫高度，要超過頂部濾水管上端10-15m。

G、洗井、抽水試驗：使用活塞、空壓機、深吉泵相互配合洗井，達到要求標準。按規(guī)定采取水樣。

（6）竣工驗收