水地源熱泵施工要點(diǎn)

1.設(shè)計(jì)地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
1.水平和垂直埋管。
2.地下?lián)Q熱器設(shè)計(jì)。
串聯(lián)方式
單流通路，空氣容易排除大直徑管道，換熱量大，但成本高，適用于小型系統(tǒng)。
并聯(lián)方式
管徑小，成本低，設(shè)計(jì)安裝必須注意保持較高的流體流量，以充分消除空氣應(yīng)同時(shí)設(shè)計(jì)，并聯(lián)管道長(zhǎng)度相同。
垂直U型埋管并聯(lián)系統(tǒng)實(shí)例。
了解埋管材料。
不同土質(zhì)對(duì)換熱的影響。
密度越大，導(dǎo)熱系數(shù)越大。
3.埋管管徑。
兩個(gè)要求：
滿足換熱量(管徑大)的要求
保持管道內(nèi)紊流，保證流體和管道傳熱。
一般并聯(lián)環(huán)路用小管徑，集管用大管徑。
常用管徑有：20/25/32/40/50mm。
管內(nèi)流速控制在1.22m/s以下，對(duì)于大管徑(DN5以上)，流速為0.44m/s。
間距：
目的：防止埋管間熱干擾。
工程規(guī)模小，埋管單排布置，間隙運(yùn)行，間距3.0m；
工程規(guī)模大，間隙運(yùn)行，U型垂直埋管間距一般為4.5m；
連續(xù)運(yùn)行，多排埋管布置，間距6m。
4.確定埋管形式。
類型:單U型管和雙U型管。
工程規(guī)模小，建議采用單U埋管。
工程規(guī)模大，埋管面積不足，建議采用雙U埋管。
埋管深度：
水平埋管
單層管最好埋深為0.8~1.0m。
雙層管最好埋深為1.2~1.9m。
應(yīng)埋在當(dāng)?shù)貎鐾辽疃纫韵隆?br /> 適用于間隙。
垂直埋管
鉆井60m內(nèi)井深成本低；
普通承壓塑料管可在井深80m內(nèi)使用，大于80m，需要高壓塑料管(1.6~2.0mpa)，成本大大增加。
井深50m比井深100米低30~50%。
淺埋(≤30m)，中埋(31~80m)，深埋(≥80m)，中埋是最常見的選擇。
確定埋管所需的主管長(zhǎng)度。
經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：
垂直埋管70~110W/m(井深，對(duì)U型管)，或35~55W/m長(zhǎng)。
水平埋管采用20~40W/m管長(zhǎng)。
主要問題及解決方案。
南方夏季冷負(fù)荷遠(yuǎn)大于冬季熱負(fù)荷，若采用地源熱泵，將造成兩個(gè)問題：
土壤熱不平衡，長(zhǎng)期運(yùn)行系統(tǒng)效果較差。
夏季冷負(fù)荷導(dǎo)致地?zé)釗Q熱器投資巨大。
解決方法
冬季熱負(fù)荷的120%設(shè)計(jì)了土壤換熱量。
冷卻塔用于散熱。
5.確定換熱器換熱量。
冬夏地下?lián)Q熱量按建筑物冷熱負(fù)荷計(jì)算。
6.計(jì)算管道壓力損失。
各管段壓力損失為30~50KPa/100。
最大不超過50KPa/100m。
表格可以查看沿程阻力和局部阻力值。
水泵消耗功率P與熱泵容量名稱冷噸之比控制在50~75W/冷噸(14.2~21.3W/kW。
7.檢查管道的承壓能力。
閉式系統(tǒng)承受最大壓力P。
P=P0+gh+0.5ph。
P0大氣壓Pa。
流體密度，kg/m3。
g重力加速，9.8m/s2。
h地下埋管最低點(diǎn)與閉式循環(huán)最高點(diǎn)高度差，m。
Ph水泵揚(yáng)程Pa。
對(duì)于埋管50m、水泵揚(yáng)程40m的系統(tǒng)，最大壓力為0.76MPa。
設(shè)計(jì)舉例
上海某住宅空調(diào)面積212m2。
計(jì)算空調(diào)冷熱負(fù)荷，考慮房間同時(shí)使用系數(shù)，總冷負(fù)荷25kW，總熱負(fù)荷17kW。
設(shè)備能效比按3.5計(jì)算，夏季向土壤排放熱量=25*(1+1/3.5)=32kW。
1)確定管道及埋管管徑。
PE63(SDR11)選用并聯(lián)環(huán)路管徑DN20，取溫差為10度，單回路流量=0.045*32*3.6/10/2=0.26m3/h。
DN25、DN32、DN40、DN5032、DN40、DN50(見布置圖)
2)確定豎井結(jié)構(gòu)。
根據(jù)保守最小數(shù)據(jù)35W/m管長(zhǎng)。
埋管總長(zhǎng)度L=32000/35=914m。
確定豎井的數(shù)量和間距。
取井深50m，井?dāng)?shù)N=914/2/50=9.14。
取整數(shù)10個(gè)，豎井間距4.5m。
3)計(jì)算壓力損失。
各管道并聯(lián)布置，根據(jù)流量檢查阻力表，計(jì)算任何管段總壓力損失為40kPa。
計(jì)算熱泵機(jī)組的水阻。其它設(shè)備的阻力，選擇的泵揚(yáng)程為15mH2O。
4)檢查管道承壓能力。
P=P0+gh+0.500*9.8*50+0.5*15=668959Pa。
(約0.7MPa)在PE額定承壓能力內(nèi)。
總結(jié)
埋管換熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)包括在內(nèi)。
設(shè)計(jì)依據(jù)及計(jì)算方法。
埋管方法.埋管長(zhǎng)度及埋管間距。
垂直埋管鉆孔分布.數(shù)量.深度.孔徑及間距。
水平埋管溝槽分布.寬度.深度及管道間距。
換熱器及集管規(guī)格.材料。
換熱器環(huán)路及系統(tǒng)布置圖。
傳熱介質(zhì).防凍液及防凍溫度。
注：能量樁名詞解釋。
能量樁：通過在預(yù)制鋼筋混凝土方樁中埋設(shè)各種形狀的管式換熱器裝置。擋土支撐。在基礎(chǔ)加固的同時(shí)，可以進(jìn)行淺低溫地?zé)崮苻D(zhuǎn)換，直接將管式換熱器埋在樁基和地源熱泵預(yù)成孔中。這將縮短施工周期，節(jié)省施工成本，更有效地利用建筑底板下的面積。
二、地表水/地下水形式地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
各種水源
熱源井設(shè)計(jì)應(yīng)符合當(dāng)?shù)厮懿块T的要求，設(shè)計(jì)單位應(yīng)具備水文地質(zhì)勘察資質(zhì)。
熱源井設(shè)計(jì)應(yīng)符合GB50296《供水管井技術(shù)規(guī)范》
1.必要的水源條件。
可用水量是否滿足(井出水量)
水源溫度是否滿足。
水源回灌是否順利(水井回灌)
注:1)出。回水井輪流使用，提高使用壽命。
2)單井回灌時(shí)地下水要求十分豐富。
2.實(shí)際設(shè)計(jì)條件-水溫條件。
室內(nèi)循環(huán)水溫差為5℃。
不同的換熱器和井水可以用來(lái)?yè)Q熱，具體溫差取決于實(shí)際情況(大溫差小流量，盡量減少地下水提取.回灌)
例:井水溫度為16℃。
制冷時(shí)：溫差可達(dá)16℃16-32℃。
加熱時(shí)：溫差可達(dá)11℃16-5℃。
3.經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
井水設(shè)計(jì)與施工的幾個(gè)重要參數(shù)：
井水溫度：15~30℃。
井距50~70m，井深應(yīng)保證水溫。
水質(zhì)條件為水環(huán)水量的50%~100%。
取水井和回灌井的數(shù)量不得小于1:1。
水量衰減：三年衰減20%
地面沉降：三年內(nèi)5mm。
取井量=主機(jī)總熱量*0.75/單井取熱量。
標(biāo)準(zhǔn)井孔直徑800mm，井管直徑500mm，深85m，循環(huán)水量100T/H，水溫10~20℃，取水溫差5℃，取熱能力580kW。
4.水源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用條件。
5.計(jì)算實(shí)際設(shè)計(jì)條件-水量。
制冷時(shí)需要水量：溫差.冷量→水量。
加熱時(shí)需要水量：溫差.熱量→水量。
提取最大可用溫差。
對(duì)所需水量(高峰用量)提出最低要求
6.水質(zhì)。
7.地表水源取水。
地下水源取水。
8.地下水處理。
9.地下水回灌。
目的-熱能再生再利用，保護(hù)水資源，穩(wěn)定地質(zhì)結(jié)構(gòu)。
條件-取決于含水層的滲透性。
水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(建議達(dá)到下表)
回灌類型-無(wú)壓(回流).負(fù)壓(真空).加壓(正壓)。
回灌指標(biāo)
3.埋地管系統(tǒng)施工工藝(以下工藝及作業(yè)圖片，僅供參考，僅供參考，不對(duì)作業(yè)水平進(jìn)行評(píng)價(jià))
鉆孔施工工藝。
1.1鉆孔前的準(zhǔn)備工作。
1.1.1.1在施工前了解并確定土壤地質(zhì)條件。
1.1.2確定地下綜合管道的分布和設(shè)置，并做好明顯的標(biāo)記。
1.1.3平整土地，根據(jù)埋管施工圖，用白灰標(biāo)明具體鉆孔位置和主管坑位置。
1.1.4確定鉆孔支架的搭設(shè)位置。
1.1.5確定鉆孔機(jī)械的電源容量和供應(yīng)情況。
1.1.6向鉆孔現(xiàn)場(chǎng)提供水源。
1.2工程鉆孔。
1.2.1.根據(jù)工程情況確定鉆孔位置，鉆孔直徑不小于150mm。鉆孔深度以設(shè)計(jì)要求為準(zhǔn)。
1.2.2.每次鉆孔前，必須組裝套管。鉆孔后，套管應(yīng)盡快放入鉆孔中，套管應(yīng)立即充滿水，防止孔內(nèi)積水使套管從孔底浮起，達(dá)不到預(yù)定埋深。
1.2.3在泥漿或空氣中旋轉(zhuǎn)鉆孔。