一般来讲,浅埋管优点是:投资少,成本低,钻机要求不高,可使用普通承压(0.6~1.0MPa)的塑料管,由于受地面温度影响,一般地下岩土冬夏热平衡性较好。其缺点是占用场地面积大,管路接头多,埋管换热效率较中深埋者低。
地源热泵埋管深度则要根据可供埋管的场地和所在地的地质结构来确定,场地小则尽量钻深些,场地大则可以浅一些,地质结构是土层则尽可能钻深些,地质结构是岩石类则尽量浅一些。北京地区一般80~100米,也有120米以上的,大部分北方地区都在100米以上,但建议不要超过100米。南方地区则看地方,有些可以到100米,有些只能到60米左右,再往下就是岩石,成本很高,一般埋管深度建议在40~100米左右,看具体地质情况和场地来决定了。
上海地区80到100米,广东区域未做过不是十分了解,但是深度不够肯定是不可以的。
水平埋管埋设情况比较简单,前面已述。关于竖直埋管的埋设深度应根据当地地质情况,工程及场地的大小,投资及使用的钻机性能等情况综合考虑。结合国情,根据笔者的工程实践体会,其中有几点应注意到:①钻井深60m以内井深的钻机成本少,费用低,如果大于60m,其钻机成本会提高。②井深80m以内,可用国产普通型承压(承压1.0MP)塑料管,如深度大于80m,需采用高承压塑料管,其成本大大增加;⑧据比较,井深50m的造价比100m的要低30%~50%。上述是针对地面中央机房而言,如果采用分室型韵系统还要考虑建筑高度的影响。
地埋管100米以内的常见很多,200米的地源热泵埋管很少见,具体还要看你的埋管形式:分为单U管和双U管等;常见的是双U管,如果是双U管,200米的长度会给施工带来很大难度:首先是打井更困难,设备要求高;其次是下管前因为打压使馆内充满水,长度过长使下管困难,至于压力方面静压2.0MP,试验压力0.8到1.2,选16MP管子应该不成问题;实际施工中因为各种原因致使地埋管损坏的现在很多,根本无法修复,如果是200米,估计会使损失曾多!
深埋管优点是:占用场地面积小,地下岩土温度稳定,换热效率高,单位管长换热量大,管路接头少。其缺点是投资大,成本高,需采用高承压(1.6~2.0MPa)塑料管,钻机性能要求高;由于深层岩土温度场受地面温度影响很小,因此必须注意冬季吸热量和夏季排热量的平衡,否则将影响地源热泵的长期使用效果。在国外,有的采用在系统中加装冷却塔和辅助加热的措施,帮助地下岩土实现热平衡。
中埋管介于浅、深埋两者之间,塑料管可用普通承压型的。从统计的国内外工程实例看,中埋的地源热泵占多数。
水源热泵系统还要考虑建筑高度的影响。一般来讲,浅埋管优点是:投资少,成本低。钻机要求不高,可使用普通承压(0.6~1.0MP)的塑料管,由于受地面温度影响,一般地下岩土冬夏热平衡性较好,其缺点是占用场地面积大,管路接头多,埋管换热效率较中深埋者低。深埋管优点是:占用场地面积小,地下岩土温度稳定。
在实际工程中采用水平式还是垂直式埋管、垂直式埋管深度多大,取决于场地大小、当地岩土类型及挖掘成本。如场地足够大且无坚硬岩石,则水平式较经济,如果采用布管机进行多管布置还可减少场地占用面积。当场地面积有限时则应采用垂直式埋管,很多情况下这是唯一选择,如果场地中有坚硬的岩石,用钻岩石的钻头可成功钻孔。