地源热泵系统解决方案

三合一地源热泵系统由一台地源热泵机组即可制出三个工况的水温度;分别是7℃的冷水供夏季的空调;45℃的热水供冬季的地暖;55℃的生活热水供洗浴和厨房;实现制冷/风暖，地板采暖，供应生活热水这三大功能，完全实现一机多用，不用再繁琐的购买三套不同的设备来实现这些功能。从降低运行费用、节省能源、环保方面来看，传统中央空调和燃油、燃煤采暖设备将逐步受到制约，而地源热泵空调系统是一个不错的选择;

三合一地源热泵空调系统采用了全新再生能源利用技术，利用地球表面浅层地热能作为冷热源，进行能量转换的制冷采暖空调和地热系统，地表浅层地热能不受地域、资源等限制。这套技术的应用，改变了以往消耗大量电能才能实现的三大家居功能，现在完全取源大地能量，是真正的“低碳”设计。

地源热泵遵循逆卡诺原理，即从外部供给热泵较小的耗功W，同时从低温环境TL中吸收大量的低温热QL，热泵就可以输出温度高得多的热能QH，并送到高温环境TH中去，从而达到不能直接利用的低温热回收利用起来。地源热泵根据地下换热器的形式不同可以分为开式和闭式。闭式循环系统有水平埋管和直埋式两种，其循环介质完全被封闭在管路中，不受外界环境干扰。垂直埋管式地源热泵适合于用地比较紧张的城市地区，而且恒温效果好，维护费用少。一般采用φ100~φ150的孔径，孔深100~300m，空间距为4~10m。地下管线采用高密度聚乙烯（HDPE）管或聚丁烯（PB）管，管线口径φ25~φ35mm，钻孔总长度由建筑面积大小而定。正常是每平方米建筑面积钻孔1m左右。各孔内管线的连接方式有并联和串联。每一钻孔内可以放单“U”型管，也可以放双“U”型管。孔内用与地层岩土成分相近的材料（一般为膨润土水泥或硅砂）充填。　　埋入地下钻孔中的地下换热器一进一回形成回路与大地进行换热。地源热泵在于夏季利用冬季蓄存的冷量供冷，同时蓄存热量，以备冬用；冬季利用夏季蓄存的热量供热，同时蓄存冷量，以备夏用。夏热冬冷地区供冷和供暖天数大致相同，冷暖负荷基本相当，可用同一地下埋管换热器实现建筑的冷暖联供，实属一种节能又保护环境的绿色空调。通常地源热泵消耗1kW的能量，用户可以得到4kW左右的热量或冷量。

设计：

1.前期准备：确认空调冷热负荷、生活热水负荷等；收集项目所在地地质资料，获得土壤的换热量资料；

2.确认运行模式：想好怎么供热、怎么供冷、怎么供生活热水；

3.选择设备：根据冷热负荷及你的运行模式，确定由热泵提供的负荷，从而选择热泵主机，然后选择水泵；

4.室外工程设计：按规范要求，室外工程设计需要做全年8760小时的逐时负荷变化模拟，一般工程中很难做到，按大家常用的设计方法，根据负荷计算出想土壤的取热量、排热量，在根据收集到的土壤换热资料计算出所需要的埋管长度，根据地质条件确定打孔深度，计算出换热孔数量。

施工：

1.施工前准备

A、系统施工前应具备区域的工程勘察资料、设计文件和施工图纸，并有经审批的施工组织设计。

B、对埋管场地应进行地面清理，铲除杂草、杂物，平整场地。

C、进入现场的地埋管及管件应逐件检查，破损和不合格产品严禁使用，宜采用制造不久的管材、管件；地埋管运抵现场后应用空气试压进行检漏试验。存放中，不得在阳光下曝晒。搬运和运输中，应小心轻放，不得划伤管件，不得抛摔和沿地拖曳。

2.地埋管的连接要求

A、应采用热熔或电熔连接;

B、竖直地埋管换热器的U形弯管接头，应选完整的U形弯头成品件，不应采用直管煨制弯头;

C、竖直地埋管换热器的U形管的组对应满足设计要求，组对好的U型管的开口端部应及时完封;

3.钻孔

钻孔是竖埋管换热器施工最重要的工序。为保证钻孔施工完成后孔壁保持完整，如果施工区地层土质比较好，可以采用裸孔钻进；如果是砂层，孔壁容易坍塌，则必须下套管，孔径的大小略大于U型管与灌浆管组件的尺寸为宜，一般要求钻机的钻头直径根据需要在100毫米～150毫米之间，钻进深度可达到40米～150米，钻孔总长度由建筑的供热面积大小、负荷的性质以及地层及回填材料的导热性能决定，对于大中型的工程应通过仔细的设计计算确定，地层的导热性能最好通过当地的实测得到。钻孔施工时，要注意不得损坏原有地下管线和地下构筑物。

4.下管

下管是工程的关键之一，因为下管的深度决定采取热量总量的多少，所以必须保证下管的深度。下管方法有人工下管和机械下管两种，下管前应将U型管与灌浆管捆绑在一起，在钻孔完毕后立即进行下管施工。钻孔完毕后孔内有大量积水，由于水的浮力影响，会对放管造成一定的困难，而且由于水中含有大量泥沙，泥沙沉积会减少孔内的有效深度。为此，每钻完一孔，应及时把U型管放入，并采取防止上浮的固定措施。在安装过程中，应注意保持套管的内外管同轴度和U型管进出水管的距离。对于U型管换热器，可采用专用的弹簧把U型管的两个支管撑开，以减小两支管间的热量回流。下管完毕后，要保证U型管露出地面，在埋管区域做出标志并定位，以便于后续施工。

5.灌浆封井

灌浆封井也称为回填工序。在回填之前应对埋管进行试压，确认无泄漏现象后方可进行回填。正确的回填要达到两个目的：一是要强化埋管与钻孔壁之间的传热，二是要实现密封的作用，避免地下含水层受到地表水等可能的污染。为了使热交换器具有更好的传热性能，一般选用特殊材料制成的专用灌注材料进行回填，钻孔过程中产生的泥浆沉淀物也是一种可选择的回填材料。回填物中不得有大粒径的颗粒，回填时必须根据灌浆速度的快慢将灌浆管逐步抽出，使混合浆自上而下回灌封井确保回灌密实，无空腔，减少传热热阻。当上返泥浆密度与灌注材料密度相等时，回填过程结束。系统安装完毕后，应进行清洗、排污，按要求对管道进行冲洗和试压，确认管内无杂质后，方可灌水。

6.安装水平地埋管换热器

铺设前沟槽底部应先铺设相当于管径厚度的细沙，安装时管道不应折断、扭结，沙中不得有石块，转弯处应光滑，并有固定措施。在室外环境温度低于0℃时不应进行地埋管换热器的施工。

维护：

地源热泵的维护是极其重要的正确的保养不仅可以延长产品的寿命，还可以带给我们最佳的效果，对于地源热泵的维护，我们有几点建议：

第一，压缩机的保养很重要：

1)压缩机的外观检查 检查方法：目测检查标准：检查压缩机进出口阀门的连接可靠性，是否有泄露情况；试验时应该注意压缩机运行的声音来判断是否有异常。

2)电压及电流测量 测量工具：钳形电流表用钳形电流表工作电压，运行电流。测量运行电流时电缆应 该位于测量环路的中心。 测量标准：运行电压范围为 380V(±10%)，运行电流不应该大于电机铭牌的额定输入电流。

3)绝缘电阻的测量测量工具：兆欧表测量方法：在机组切断电源的情况下，用兆欧表检测压缩机的三相对地阻值是否符合标准。如果机组长时间未启用，则应该先将机组的曲轴箱电加热启动，加热机组的油腔，使机组机油内的氟利昂蒸发，提高测量电阻的准确度测量注意：严禁在真空状态下测量绝缘度，防止绝缘层被击穿引起事故 测量标准：压缩机电机的绝缘标准为不低于500兆欧，实际测量值应大于 100 兆欧 为合格，热态和冷态下绝缘值大于8兆欧才允许运行。

4)油品的测定方法：可从机组内提取少许冷冻油装入容器，取一滴装入酸试剂瓶观察酸度，与比色卡进行对照。符合比色卡对照颜色的不需要更换冷冻油可从机组内提取少许冷冻油装入容器，尽量减少在空气中的暴露时间，然后用PH试纸判别油的酸度。符合油酸度要求的不需要更换冷冻油用吸水纸检查油中的杂质，如有碳析出或其它杂质，应更换冷冻油。

第二，机械清洗需要注意以下问题：

1)关闭冷却水进出口阀门

2)拆开冷凝器前后端盖

3)清理冷凝器端盖、水室腔内结垢和锈蚀

4)用管路清洗机清洗传热管路

5)清洗完后用清水冲洗，直到达到标准，然后盖好端盖 保养标准：保养后水室、传热管目测整体干净，管壁无明显结垢。

设计地源热泵系统的地热换热器需要知道地下岩土的热物性参数。如果热物性参数不准确，则设计的系统可能达不到负荷需要；也可能规模过大，从而加大初期投资确定地下岩土热物性参数的传统方法是首先根据钻孔取出的样本确定钻孔周围的地质构成，再通过查有关手册确定导热系数。然而地下地质构成复杂，即使同一种岩石成分，其热物性参数取值范围也比较大。况且不同地层地质条件下的导热系数可相差近十倍，导致计算得到的埋管长度也相差数倍，从而使得地源热泵系统的造价会产生相当大的偏差。另外，不同的回填材料、埋管方式对换热都有影响，因此只有在现场直接测量才能正确得到地下岩土的热物性参数。但是由于在以往的工程实践中很少涉及这样的问题，既缺乏这方面的数据积累，也缺乏现成的测试方法。针对此问题，我司和相关科研机构合作进行了深入的研究，开发出了具有自主知识产权的便携式地源热泵单孔换热量测试仪，并应用到实际工程中; 对于于3000m2至5000 m2的建筑所使用的垂直式地热交换器系统，建议至少使用一个测试井。建筑面积大于5000m2的建筑至少应钻3个测试井；每个测试井的深度应钻到最深的设计热交换器设计深度下10米。

地源热泵遵循逆卡诺原理，即从外部供给热泵较小的耗功W，同时从低温环境TL中吸收大量的低温热QL，热泵就可以输出温度高得多的热能QH，并送到高温环境TH中去，从而达到不能直接利用的低温热回收利用起来。地源热泵根据地下换热器的形式不同可以分为开式和闭式。闭式循环系统有水平埋管和直埋式两种，其循环介质完全被封闭在管路中，不受外界环境干扰。垂直埋管式地源热泵适合于用地比较紧张的城市地区，而且恒温效果好，维护费用少。一般采用φ100~φ150的孔径，孔深100~300m，空间距为4~10m。地下管线采用高密度聚乙烯（HDPE）管或聚丁烯（PB）管，管线口径φ25~φ35mm，钻孔总长度由建筑面积大小而定。正常是每平方米建筑面积钻孔1m左右。各孔内管线的连接方式有并联和串联。每一钻孔内可以放单“U”型管，也可以放双“U”型管。孔内用与当地地层岩土成分相近的材料（原浆）充填。埋入地下钻孔中的地下换热器一进一回形成回路与大地进行换热。

地源热泵在于夏季利用冬季蓄存的冷量供冷，同时蓄存热量，以备冬用；冬季利用夏季蓄存的热量供热，同时蓄存冷量，以备夏用。夏热冬冷地区供冷和供暖天数大致相同，冷暖负荷基本相当，可用同一地下埋管换热器实现建筑的冷暖联供，实属一种节能又保护环境的绿色空调。通常地源热泵消耗1kW的能量，用户可以得到4kW左右的热量或冷量。