地源熱泵的特點及施工難點解析

趙陽　田洪男

1 地源熱泵的特點

1）地源熱泵空調技術屬經濟、高效、可再生的能源利用技術；

2）地源熱泵基本為零排放；

3）地源熱泵效率高；

4）地源熱泵空調一機多用，應用范圍廣；

5）地源熱泵空調系統維護、運行費用低；

6）地源熱泵空調系統全年溫度波動小，適合極冷和極熱地區。

2 地源熱泵的應用條件

1）地源熱泵系統最適用采暖/制冷比較均衡的地區；

2）建筑物周圍有可供埋管的較大面積的空地；

3）建筑物周圍有可供利用的河流或湖水（水源熱泵）。

3 地源熱泵推廣中存在的問題

3.1 設計難度大

設計前需要關注的問題多：

①地埋管換熱器的全軟件計算全年進、出口溫度；

②土壤溫度的全年變化；

③地質勘察資料（巖土層的結構、熱物性及溫度、地下水位、徑流方向、水溫及流速、凍土層厚度等）。

設計需計算的內容復雜：

①傳熱介質與U型管內壁的對流換熱熱阻計算、U型管的管壁熱阻計算；

②鉆孔回填材料的熱阻計算及地層熱阻、從孔壁到無窮遠處的熱阻計算；

③短期脈沖負荷引起的附加熱阻計算、垂直地埋管換熱器鉆孔的長度計算。

影響地埋管設計的因素多：

①埋管區域巖土體的初始溫度、巖土體的導熱系統；

②回填料的導熱系統、地源熱泵系統的負荷；

③傳熱介質與U型管內壁的對流換熱系統、土層深度，可埋管面積等。

3.2 施工工藝特殊的問題

目前，地源熱泵的主機多為進口機組，而各種管件、集分水器多為國產產品，造成材料和設備的設計、制作規范不一致，給施工和使用帶來困難。

在設計、材料、設備、規范等方面有配合問題，使得地源熱的施工相對復雜。

3.3 相關驗收規范、配套政策滯后的問題

①缺乏完善的產品制造標準和應用技術規范；

②技術標準來自歐美，與中國還有適應和配合問題；

③多頭管理：歸口部門不清晰，推廣管理部門多種多樣；

④中央政府部門缺乏明確的鼓勵政策及配套措施。

3.4 系統衰減快，修復困難的問題

地源熱泵技術本身沒有問題，但由于存在地區不同，制冷/采暖的負荷不同，造成土壤的熱不平衡問題。

另外，由于地源熱泵系統有大量的埋地管與土壤進行熱交換，使用一段時間后始終存在埋地管堵塞、損壞等影響換熱，造成系統功率衰減的問題，這些給推廣地源熱泵帶來了障礙。

4 地源熱泵的施工難點

4.1 施工準備階段

①進場的材料與設計文件及施工圖紙所要求的（管徑、壁厚。承壓能力、材質等）不一致；

②進場后發現場地條件不滿足施工（雜草叢生、雜物眾多、場地不平整。沒有臨時水電等）；

③材料進場后不進庫、隨意亂放、露天下曝曬；管材劃傷、摔傷嚴重等；

④使用破損、不合格產品、制造時間超時的管材、管件。

4.2 鉆孔階段

①鉆孔的深度不夠、孔徑塌方嚴重、孔傾斜嚴重、孔徑偏小等；

②孔下方有異物（如大型石塊等）雜質（如有大量垃圾等）、異常情況（如暗河等）不利于下管和換熱；

③豎井成孔順序不合理，相互影響。

4.3 保壓下管階段

①成孔后長時間不下管、不保壓下管、下管深度不夠

由于大連地區地下水位都比較高，成孔后有大量積水，而且由于水中含有大量的泥沙，如果成孔后長時間不下管，泥沙沉積會減少孔洞（井）的有效深度，降低U型管的換熱量；

②下管后，U型管等變形嚴重

在下管過程中，應注意保持套管的內外管同軸度和U型管進出水管的距離。對于U型管換熱器，可采用專用的彈簧把U型管的兩個支管撐開，以減小兩支管間的熱量回流。

4.4 集、分水器安裝階段

①集、分水器四周所砌的井太小，不便于操作和維修；

②所砌集、分水器井的基礎沒有留足沉降的縫隙，造成由于沉降過大對埋地管的破壞；

③集、分水器井排水不暢通，致使長期盛水。

4.5 回填封井階段

①U型管保壓不合格就匆忙封井；

②回填物不符合要求；

③回填時灌漿管抽出太快。

5 地源熱泵施工管理建議

5.1 建立好材料倉庫，嚴把材料質量關

一定要按照設計（合同）中明確的型號、規格、材質等要求采購材料，現場重點對管材、管件、閥門等進行檢查；材料進場、驗收合格后，一定要入庫管理，不允許露天堆放材料；對管材連接，一定要先做樣品，通過檢測、驗收后才開始施工。

5.2 合理安排進場施工的時間及順序

地源熱泵進場施工的時間、順序，如果安排不合理，不僅會造成工種之間相互破壞，不利于成品保護，增加成本，還由于反復維修而造成人工及工期浪費。

具備施工的條件：主體施工結束，腳手架已拆除，有綜合管線圖，室外管網開始施工。

豎井鉆孔時間：室外管網施工前或者與其交叉進行。

水平管施工：室外管網施工（主要是雨、污水管埋管完成，還未回填）時交叉進行。

5.3 加強對施工工藝流程的過程監管、控制

施工的關鍵點在室外，主要控制打井、下管、回填、管子連接等。

5.4 加強成品保護

成品保護難點在室外，包括管孔、U型管、集分水器井、水平匯總管等。

管孔的保護：成孔后立即下管；打孔順序；避免重型設備碾壓等。

U型管的保護：保壓下管；保壓回填；防凍、防折、防扁、防碾壓；保持間距等。

集分水器井的保護：U型管保壓連接；防（井）坍塌；留足沉降縫等。

水平管的保護：管底基礎（細砂、密實、無異物）；保持管間距；施工時間和順序；回填的質量；避免重型設備碾壓等。

系統安裝完畢后，做好警示標志并加強現場巡視，盡量減少成品損壞。

[責任編輯：丁艷]