別墅地源熱泵設計方案

地源熱泵因其為新能源產品，綠色無污染系統，能為別墅提供制冷采暖、生活熱水，特別適合有條件的別墅使用。別墅使用地源熱泵系統不僅享受了地源熱泵所帶來的舒適，還為社會低碳生活，節能無排放作出了自己的貢獻，體現出了一種社會擔當。

地源熱泵使用案例設計應用說明

前 言

地埋管地源熱泵系統也稱地耦合系統或土壤源地源熱泵系統，GB50366-2005（地源熱泵系統工程技術規范）定義為地埋管地源熱泵系統。 該系統的工作原理：系統采用閉式方式，通過中間介質（通常為水或者是加入防凍劑的水）作為熱載體，使中間介質在埋于土壤內部的封閉環路中循環流動，進行空調系統與外界土壤之恒定冷熱交換。室內部分以一臺或多臺整體直接送風、冷媒水加風機盤管等多種形式通過水系統形成水網環路。

由于合理利用了清潔可再生能源，符合人類利用能源的產業策略，并有效提供高效、穩定的能源利用，尤其是在采暖模式優勢更為明顯。該形式在北美及歐洲被普遍采用，并受當地政府積極推廣支持。尤其對于高檔別墅中的空調選擇，該空調形式有著無可比擬的優勢。

隨著我國國民經濟飛速發展，國內別墅市場也迅速擴大，這為地埋管地源熱泵系統的發展提供了很好的機遇。本文結合筆者參與的一個工程實例，探討此類工程中常見問題，并總結采用該技術在設計施工中的一些實際經驗。

圖1 別墅外景

一、工程概況

本工程為私人別墅，地點位于北京市大興區某小區，其建筑面積為430㎡，地下一層地上兩層；該別墅主要功能為客廳、臥室、廚房、視聽間、衛生間、書房、健身房、陽光房等多種功能，該工程采用地源熱泵系統滿足各房間夏季制冷、冬季供暖的需求。

二、 方案選定

由于本工程地處大興，遠離市政熱力，因此業主要求空調系統須冷暖兩用，且不破壞庭院景致和不影響室內裝修。

筆者通過對設備初投資及運行費用的分析并結合業主的要求、別墅的舒適度等綜合因素，選定采用地埋管地源熱泵空調系統為該別墅夏季制冷冬季供暖。又因該別墅有多種功能，所以室內送風采用臥式暗裝風機盤管加暖氣片；為避免因氣體流動影響室內空氣質量，廚房、衛生間用暖氣片供暖。別墅建筑總設計熱負荷26.4KW，總設計冷負荷22KW；地埋管豎孔6個，每孔直徑為150 mm，深100 m，孔間距5 m，地埋管采用雙U高密度聚乙烯（PE）管，豎孔管DN32，水平管DN40。

表1 主要機房設備

三、 施工中應注意的問題

鉆孔

）施工前應了解埋管場地內已有的地下管線、地下構筑物的功能及其準確位置，每個豎孔開鉆前都應人工開挖探坑，探坑直徑不小于300 mm，深度不小于

）鉆孔時保證鉆桿的垂直以確保每個豎孔平行，防止竄孔

）本工程地處大興，砂層較多，為防止豎孔塌陷和滲水，鉆孔進行中適時向鉆孔內注入黏土，以提高成孔質量和縮短成孔時間

圖2 地埋管成孔圖

豎直下管

）下管前必須對所有管材進行試壓，不小于0.6MPa，穩壓15分鐘，壓力不降，不滲不漏，認為合格

）下管后回填前應及時對PE管試壓，合格后方可進行下一個孔的開鉆；（因筆者疏忽，在鉆第三個孔時才對前兩個下孔的管進行試壓，結果有一個不合格，管子無法拔出，浪費了一個豎孔，只好再增鉆一個豎孔）

）為防止孔內泥沙沉積，減少孔的有效深度，鉆孔完畢后，應及時下管，并采取防止PE管上浮的固定措施

）試壓合格后，及時密封U形管的四個開口端部，U形管以每組對分別綁好，方便以后管道聯接

水平鋪管、管道聯接

）水平地埋管可不設坡度，上層埋管頂部應在凍土層以下0.4m，且距地面不小于0.8m,供回水環路集管的間距不小于

）管道聯接目前常采用專用設備進行電熔焊接和熱熔焊接。電熔焊接有專用儀器控制時間，焊接工藝好，但電熔焊接件價格較高；熱熔焊接時尤為注意，掌握好時間，避免焊接后縮孔，甚至堵塞管道

回填

）豎孔灌漿材料宜采用膨潤土和細紗的混合漿或專用材料，也可用鉆孔過程中產生的泥漿沉淀物（本工程采用此種方法），確保鉆孔灌漿密實，無空腔。否則會降低傳熱效果，影響工程質量

）水平聯接管回填土應細小、松散、均勻且不含石塊及土塊，回填壓實過程應均勻，且不得使管道架空

）外線管道與機房設備的連接，外線管道進入機房時應設穿墻套管且套管伸出外墻壁不小于50 mm，套管與外墻、套管與外線管道間均應做好防水，然后進行外線回填

機房與末端

）機房設在地下室，不占用有效空間；熱泵機組采用永源熱泵公司專門針對地埋管系統設計的地源熱泵機組，機組整體緊湊，機房面積小，整個機房面積不到5㎡；

）末端采用風機盤管送風，局部功能房間采用散熱器

）施工注意事項：別墅項目施工面對的多是業主個人，隨著裝修的進行，業主難免會有新的想法，所以末端施工中不能只憑圖紙單干，要配合裝修，并做到及時與業主溝通。

四、小結

地埋管地源熱泵系統正在我國得到推廣應用，本文對其發展和施工中的一些問題進行了探討：

地埋管地源熱泵系統一機兩用，同時解決建筑物的供冷、采暖。對遠離市政熱力，又對環境和舒適度要求很高的別墅來說，地源熱泵系統無疑是好的選擇；

地埋管地源熱泵系統外線埋于地下；機房置于地下室，占地面積??；系統完工后別墅外墻和庭院無任何附屬物，整體大方、整潔；

） 地埋管地源熱泵系統為成套系統，施工中任一環節的疏忽都會影響整套系統的運行和節能效果，因此施工過程中結合現場情況嚴格按照規范要求施工；

）地埋管地源熱泵系統充分利用可再生的淺層地能，具有顯著的節能環保優勢，必將在未來的建筑——尤其在別墅供暖中得到更廣泛地應用。