地源热泵地埋管换热器形式与布置方法
地埋管地源热泵原理及施工技术
地埋管地源热泵原理及施工技术目录：一、术语二、地源热泵技术简介1、地源热泵原理2、地源热泵技术特点3、地源热泵优点4、地源热泵缺点三、地埋管式地源热泵系统四、地埋管式地源热泵系统安装要点五、地埋管地源热泵系统安装工艺流程六、地埋管换热系统的检验与验收附录一、术语：1、地源热泵系统：以岩土体、地下水和地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统，根据地热能交换形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。
2、地埋管换热系统传热介质通过水平或竖直地埋管换热器与岩土体进行热交换的地热能交换系统，又称土壤热交换系统。
3、地埋管换热器供传热介质与岩土体换热用的，由埋在地下的密闭循环管组构成的换热器，又称土壤热交换器。
根据管路埋设方式不同，分为水平地埋管换热器和垂直地埋管换热器。
4、地下水换热系统与地下水进行热交换的地热能交换系统，分为直接地下水换热系统和间接地下水换热系统。
5、直接地下水换热系统由抽水井取出的地下水，经处理后直接流经水源热泵机组热交换后返回地下同一含水层的地下水换热系统。
6、间接地下水换热系统由抽水井取出的地下水，经中间换热器热交换后返回地下同一含水层的地下水换热系统。
7、地表水换热系统与地表水进行热交换的地热能交换系统，分为开式地表水换热系统和闭式地表水换热系统。
8、开式地表水换热系统地表水在循环泵的驱动下，经处理直接流经水源热泵机组或通过中间换热器进行热交换的系统。
9、闭式地表水换热系统将封闭的换热盘管按照特定的排列方法放入具有一定深度的地表水体中，传热介质通过换热管管壁与地表水进行热交换的系统。
10、环路集管连接各并联环路的集合管，通常用来保证各并联环路流量相等。
二、地源热泵技术简介1、地源热泵原理地源热泵是一种利用地下浅层地热资源既能供热又能制冷的高效节能环保型空调系统。
地源热泵通过输入少量的高品位能源（电能），即可实现能量从低温热源向高温热源的转移。
地源热泵系统u型地埋管换热器的选型要点及施工技术
地源热泵系统U型地埋管换热器的选型要点及施工技术一、选型要点1.确定热负荷和冷负荷：根据建筑物的使用功能和当地的室外气候条件，确定地源热泵系统的热负荷和冷负荷，从而选择合适型号的U型地埋管换热器。
2.确定换热器长度和直径：根据系统的热负荷和冷负荷，以及土壤的热性能参数，计算出所需的换热面积，进而确定换热器的长度和直径。
3.选择合适的管材：U型地埋管换热器的管材应具有良好的耐腐蚀性、热传导性和较高的机械强度，常用的管材有高密度聚乙烯(HDPE)等。
4.确定管间距：在土壤中，管间距的确定应考虑土壤的热传导性能、地下水位以及施工条件等因素，一般管间距在3-5米之间。
5.选择连接方式：U型地埋管换热器的连接方式分为单U型和双U型两种，根据实际情况选择合适的连接方式，以确保系统的正常运行。
二、施工技术1.施工前准备：清理施工现场，确保施工现场干净整洁，并对管道、管件、阀门等材料进行检查，确保符合设计要求。
2.测量定位：根据设计图纸和现场实际情况，确定U型地埋管换热器的位置，并进行准确的测量定位。
3.钻孔：使用钻机在地下钻孔，孔径和深度应符合设计要求, 并确保钻孔的位置、角度和深度准确无误。
4.下管：将U型管放入孔中，确保管道的连接牢固可靠，并按照设计要求进行固定。
5.回填：使用合适的回填材料将孔洞填满，并确保回填材料密实、均匀，以减小热阻。
6.管道连接与试压：按照设计要求将管道连接起来，并进行试压检验，确保管道无泄漏。
7.系统调试与运行：对整个地源热泵系统进行调试和运行，确保系统运行正常、稳定，达到设计效果。
需要注意的是，U型地埋管换热器的施工需要在专业技术人员指导下进行，严格遵守相关施工规范和技术要求，确保施工质量符合设计要求和使用安全。
同时，施工过程中应加强质量控制和安全管理,确保施工人员的安全和健康。
地埋管换热系统安装
地埋管换热系统安装地源热泵系统的地埋管换热器是供传热介质与岩土体换热用的，由埋于地下的密闭循环管组构成的，又称为土壤热交换器。
根据管路埋置方式不同，分为水平地埋管换热器和竖直地埋管换热器。
水平地埋管换热器在安装时可不设置坡度。
最上层埋管顶部应在冻土层以下0.4m，且距地面不宜小于0.8m。
竖直地埋管换热器埋管深度宜大于20m，钻孔孔径不宜小于0.11m，钻孔间距应满足换热需要，间距宜为3-6m。
水平连接管的深度应在冻土层以下0.6m，且距地面不宜小于1.5m。
地埋管应采用化学稳定性好、耐腐蚀、导热系数大、流动阻力小的塑料管材及管件，宜采用聚乙烯管(PE80或PE100)或聚丁烯管(PB)，不宜采用聚氯乙烯(WC)管。
管件与管材应为相同材料。
地埋管质量应符合国家现行标准中的各项规定。
管材的公称压力及使用温度应满足设计要求，且管材的公称压力不应小于1.0MPa。
(1)地埋管换热系统安装前的准备工作1)地埋管换热系统施工前应了解埋管场地内已有地下管线、其他地下结构物的功能及其准确位置，并应进行地面清理。
2地埋管换热系统施工过程中，应严格检查并做好管材保护工作。
进人现场的地埋管及管件应逐件进行外观检查，宜采用刚制造出的管材，地埋管运抵工地后，应用空气试压进行检漏试验。
(2)管道连接1)按设计要求的尺寸，用热熔或电熔的方法连接地埋管组。
2)地埋管换热器的U形弯管接头，宜选用定型的U形弯头成品件，尤其是对竖直地埋管换热器。
3)对管道进行冲洗。
4)及时对管组开口端部进行密封。
(3)地埋管换热器的安装1)水平地埋管换热器安装:①按设计要求的位置、水平尺寸及深度，开挖沟槽。
②在沟槽底部铺设相当于管径厚度的细砂。
③对准备埋人沟槽的水平地埋管换热器做第一次水压试验。
在试验压力下，稳压至少l5ndn，稳压后压力降不应大于3，且无泄漏现象。
④将水平地埋管换热器放入沟槽内，与环路集管连接，并进行固定。
⑤进行第二次水压试验。
地埋管地源热泵系统的设计及优化.
钻 孔 区 域 、 埋 管 形 式
其 他 便 于 利 用 的 能 源
系统投资与 运行费用
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地源热泵设计任务 资料收集及现场踏勘 制定地源测试方案
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建筑能耗动态模拟计算
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场地勘Hale Waihona Puke 孔施工•场地勘测孔施工
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岩土层结构堪查 •
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岩土体热响应测试
试验成果分析和报告撰写
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使用专业软件进行地下换热系统设计和热平衡模拟
工程经验修正
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与建筑、结构等各专业配合
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地源热泵系统初步设计
地源热泵设计工作程序框图
地埋管地源热泵系统设计的主要步骤 1、建筑物冷热负荷及冬夏季地下换热量计算 建筑物冷热负荷计算与常规空调系统冷热负荷计算方法相同，可参考有关 空调系统设计手册，在此不再赘述。
夏季向土壤排放的热量和冬季从土壤吸收的热量。可以由下述公式计算：
上海富田空调冷冻设备有限公司 地源热泵事业部
地埋管地源热泵系统 • 地埋管地源热泵系统是利用地下 岩土（土壤、岩石等）作为热源 或热汇，它是由地埋管换热系统 与热泵机组构成。 • • 土壤温度在地面15米以下温度接 近当地全年平均气温，常年保持 恒定的温度，远高于冬季的室外 温度，又低于夏季的室外温度， 因此地源热泵是利用土壤“冬暖 夏凉“的特性来制冷/供热的节能 中央空调，和利用空气源制冷/供 热相比较，效率大大提高，且不 受环境温度影响。
水平埋管
• 垂直埋管：（已成为工 程应用中的主导形式） 1. 垂直埋管分为单U和 双U两种埋管方式
• • 优点：占地面积较小， 工作性能稳定， • 缺点：造价相对较高
垂直埋管
垂直埋管还分为单U和双U两种埋管方式
地源热泵系统U型地埋管换热器的选型要点及施工技术
地源热泵系统U型地埋管换热器的选型要点及施工技术摘要：本文在工程施工的基础上，对该系统的选型及施工技术进行了探讨与研究，其中包括地下换热器的布置形式、环路方式及管材的选择，管径、管长及数目、钻孔间距确定，管内传热介质、钻孔深度、回填料的选择等。
此文可以应用在该系统的设计、施工中，对实际工程有较强的指导意义。
关键词：地源热泵；地下换热器；选型；施工技术1、概述地源热泵是指将传统空调器的冷凝器与蒸发器延伸至地下，使其与浅层地能（浅层土壤、地下水和地表水）进行热交换来提供冷热源，或是通过中间介质（如水或以水为主要成份的防冻液）在封闭的环路里在土壤中循环流动，实现利用浅层地能为建筑物内供暖或制冷的一种节能、环保型的新能源技术。
地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定，是热泵很好的供热热源和供冷能源。
地源热泵系统可分为地下换热器的设计施工和地上设备管道的设计施工两部分，地上设备管道的安装施工与设计和传统暖通空调设备的设计与安装并无太大差别，而地下换热器的设计与施工比较有特点，作者结合无锡某项目地源热泵工程的设计与施工的特点，对地埋管换热器的的设计选型及施工问题进行研究与经验讨论。
2、U型地埋管换热器的选型埋管处地质情况和岩土传热性能是地埋管换热器设计选型与施工的重要参数。
设计地埋管换热器时，首先需要确定当地的岩土类型、导热系数、比热容等参数。
2.1 地埋管的管材、管径与传热介质2.1.1 地埋管管材地源热泵系统地埋管管材的选择非常重要。
一般来说，一旦将地埋管换热器埋入地下后，基本就不可能进行维修或更换。
地埋管应采用化学稳定性好、耐腐蚀、导热系数大、流动阻力小的塑料管材及管件，我国国家标准[1]给出了地埋管换热器地埋管管道外径尺寸标准和管道的压力级别，地埋管外径及壁厚可按规定选用。
2.1.2 管径的选择原则管径的选择应根据热泵本身的换热器的流量要求以及选用的串联或并联的形式确定。
埋管管径不能太大，要保证管中流体的流速足够大，保证管中流体处于紊流区（Re≥2100），有利于强化流体与管壁的换热效率[2]；一般并联环路用小管径，集管用大管径，地下热交换器埋管常用管径有20mm、25mm、32mm、40mm、50mm，管内流速控制在1.22m/s 以下（经验数字是0.3-1.0m/s之间），对更大管径的管道，管内流速控制在2.44m/s 以下或一般把各管段压力损失控制在4mH2O/100m 当量长度以下。
地源热泵系统地埋管换热器施工工艺
地源热泵系统地埋管换热器施工工艺引言地源热泵系统是一种利用地下土壤或地下水作为热源或热汇的节能环保的供热供冷系统。
其中地埋管换热器是地源热泵系统的核心部件，承担着在地下环境中完成热传递的重要工作。
本文将介绍地源热泵系统地埋管换热器的施工工艺。
施工准备在开始地埋管换热器的施工前，需要进行一系列的准备工作。
1. 材料准备地埋管换热器的主要材料是PE-Xa管材，一般采用规格为32mm或25mm。
此外，还需要准备连接管件、夹具、固定件等辅助材料。
2. 设计图纸根据地源热泵系统设计要求，制定地埋管换热器的施工图纸，包括地埋管的布置方式、连接方式等。
3. 施工工具准备常用的施工工具，如切割工具、测量工具、焊接工具等。
4. 天气考虑地埋管的施工一般在春、秋季进行，需要考虑天气的影响，尽量避免恶劣天气条件下的施工。
施工步骤1. 土壤准备首先需要进行地埋管铺设的土壤准备工作。
施工前应清除地表杂物，并进行土壤的平整处理，确保地表平整。
2. 管道铺设根据设计图纸，开始进行地埋管的铺设工作。
首先确定好管道的布置方式，然后进行测量，在地表上划出管道的位置。
接下来，使用切割工具将PE-Xa管材按照设计尺寸进行切割。
然后，将切割好的管材按照设计布置方式进行铺设，注意保持管材的平整，并保持管材之间的间距一致。
3. 管道固定地埋管铺设完成后，需要进行管道的固定工作，以确保管道的稳固性和安全性。
使用固定件将管道固定在地下，固定件的位置应根据设计图纸确定，一般在管道的中间位置进行固定。
4. 保护层施工完成地埋管的固定后，需要进行保护层的施工，以保护地埋管不受外界环境的影响。
常用的保护层材料有砂浆、沙土等。
首先在管道的周围铺设一层砂浆或沙土，厚度一般为20-30cm，然后进行压实，使保护层紧密贴合地埋管。
5. 断热层施工在完成保护层施工后，需要进行断热层的施工，以减少地埋管与地下环境之间的热交换。
常用的断热层材料有聚氨酯泡沫、玻璃纤维棉等。
地埋管换热器的设计与施工
• 引言 • 地埋管换热器的基本原理 • 地埋管换热器的设计 • 地埋管换热器的施工 • 地埋管换热器的应用案例 • 地埋管换热器的未来发展与挑战
01
引言
背景介绍
地埋管换热器是一种高效、环保 的地源热泵系统中的关键部件， 用于实现地下土壤中的热量与冷
量的提取和排放。
随着全球能源危机和环境问题的 日益严重，地源热泵系统作为一 种可再生能源利用方式，受到广
03
地埋管换热器的设计
设计原则
01
02
03
04
高效性
地埋管换热器应具有较高的传 热效率，确保热量能够快速、 有效地从地下提取或排放。
可靠性
设计时应考虑各种工况和环境 因素，确保换热器的长期稳定
运行。
经济性
在满足功能和安全性的前提下 ，应尽量降低换热器的成本， 包括材料、施工和运行费用。
环保性
设计时应考虑减少对周围环境 和地下水资源的负面影响，选
放线定位
根据设计图纸，确定地埋管换 热器的位置和走向，并进行放 线定位。
管材安装
将预制好的管材按照设计图纸 铺设在沟槽内，确保管材连接 牢固、密封良好。
质量检测
对安装好的地埋管换热器进行 压力测试、气密性检测等质量 检测，确保施工质量合格。
质量检测与验收
外观检测
对地埋管换热器的外观进行检查，确保无明 显损伤、锈蚀等现象。
择环保材料和施工方法。
设计流程
需求分析
明确地埋管换热器的 用途、规模和性能要 求，了解当地地质、 气候等条件。
方案设计
根据需求分析，制定 多个设计方案，进行 初步的技术和经济评 估。
详细设计
选定方案后，进行详 细的结构设计、热工 计算和材料选择。
地源热泵地埋换热管系统施工工法
地源热泵地埋换热管系统施工工法地源热泵地埋换热管系统施工工法一、前言地源热泵地埋换热管系统是一种利用地下土壤温度稳定的特点进行能量转换的新型能源利用技术。
本文将对该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施和经济技术分析进行详细介绍。
二、工法特点地源热泵地埋换热管系统的特点主要有：1. 高效节能：地下土壤温度相对较稳定，可以提供较为稳定的热能，能够大幅度降低能源消耗。
2. 环保可持续：地热能是一种清洁的可再生能源，使用地源热泵系统能减少温室气体排放，对环境友好。
3. 空调供热一体化：地源热泵地埋换热管系统可以实现冬季供热、夏季供冷、生活热水等多种功能的一体化，提高系统的整体效益。
三、适应范围地源热泵地埋换热管系统适用于各种建筑物，尤其是低层建筑。
不同类型的土壤对系统的散热有一定影响，通常来说，蓄热层良好、地热层丰富的地区适用性更强。
四、工艺原理地源热泵地埋换热管系统利用地下土壤温度稳定的特点，通过换热管和地下热交换器实现热能的吸收和释放。
具体工艺原理如下：1. 孔洞准备：首先，进行基坑开挖和土方开挖以准备地埋换热管的安装空间。
2. 管路铺设：在基坑或土方开挖空间中按照设计要求将地埋换热管进行布置和安装。
通常采用回填土或沙土的方法固定管道，并保证管道间距均匀，以提高热能传递效果。
3. 管道封装：将安装完成的地埋换热管进行密封和封装，避免热能的损失和外部环境的干扰。
4. 动力系统连接：将地源热泵系统的动力系统与地埋换热管进行连接，确保系统的正常运行。
五、施工工艺地源热泵地埋换热管系统的施工过程包括以下几个阶段：1. 基坑开挖：按照设计要求进行基坑的开挖，确保基坑尺寸和深度符合系统需求。
2. 土壤改良：根据地下土壤的情况进行土壤改良，以提高土壤的导热性能，促进热能的传导。
3. 管道安装：按照布置设计，进行地埋换热管的安装，注意保证管道的均匀布置和正确连接。
4. 管道密封：对安装完成的地埋换热管进行密封和封装，确保热能不受外界干扰和损失。
地源热泵埋管方案
地源热泵埋管方案1. 简介地源热泵系统是一种利用地下热能进行取暖和制冷的环保能源利用技术。
在地源热泵系统中，埋管是一个关键的组成部分，它与地下热能的交换密切相关。
本文将介绍地源热泵系统中的埋管方案，包括埋管类型、埋管布置、埋深选择等内容。
2. 埋管类型地源热泵系统使用的埋管一般包括导热塑料管和U型管两种类型。
导热塑料管是将导热介质填充至塑料管道内，具有较高的导热性能，适合在小范围内进行敷设。
U型管是将导热管材弯曲成U形，适合用于大范围的敷设。
根据具体需求和场地条件，选择合适的埋管类型是确保地源热泵系统正常运行的关键。
3. 埋管布置埋管的布置方式会直接影响地下热能的交换效果。
一般来说，埋管的布置方式有水平布置和垂直布置两种。
3.1 水平布置水平布置是将埋管敷设于地表以下一定深度的平行水平管道中。
这种布置方式适用于土地面积较大的场地。
在水平布置中，埋管之间的间距应足够，以确保地下热能的充分交换，一般要求每米间距不小于5-10米。
3.2 垂直布置垂直布置是将埋管作成U型，或直接挖掘竖向孔穴或井孔，将埋管垂直敷设于孔穴或井孔中。
这种布置方式适用于土地面积较小的场地。
在垂直布置中，埋管的深度一般应达到15-30米，以确保地下热能的充分利用。
4. 埋深选择埋深是指埋管敷设的深度，它的选择要考虑到地下水位、土壤的热导率等因素。
一般来说，埋深越深，地下热能的交换效果越好，但也会增加工程的成本。
根据实际情况，一般可以选择埋深在1-3米之间。
在选择埋深时，还需要考虑到埋管对地下设施的影响，避免损坏地下管线等问题。
5. 埋管保护地源热泵系统中的埋管需要进行保护，以避免受到外力破坏或受损。
一般来说，可以采取以下几种措施进行埋管保护：•在埋管周围填土或覆盖保护层，以增加埋管的机械强度；•在埋管周围设置防护隔离层，以防止埋管受到腐蚀；•定期检查埋管状态，并及时修复或更换受损的埋管。
6. 总结地源热泵系统中的埋管方案是确保系统正常运行的重要环节。
地源热泵桩间埋管布置原则及施工做法
地源热泵桩间埋管布置原则及施工做法引言随着世界能源危机日益严重,绿色可再生能源越来越多的被人们所认知,地源热泵空调系统,地源热泵空调系统因其节能效果显著、绿色环保等优势，在工程中得到广泛应用。
地源热泵空调系统是利用浅层地能进行供热制冷的新型能源技术。
根据地热交换系统不同，地源热泵空调系统分为两种形式，一种采用地下水的方式；另一种是埋管式。
抽取地下水地源热泵，由于技术限制，全部回灌不易做到会影响地基下沉，对地下水和地质有不好的影响，保护不好会污染地下水。
目前大面积推广使用的是埋管式地源热泵技术，但由于地埋管热交换器是在地下进行的，其使用受到场地限制。
对于蓝钻项目建筑物以外场地面积不能满足设计需要的竖直地埋管换热器使用，因此采用在建筑的基础桩间埋设竖直地埋管换热器，其布置原则、施工做法及分析将作为本文论述的重点。
1. 工程概况1.1工程概述本工程位于天津市滨海新区，距天津中心城区45公里，距北京150公里。
本项目位于中新天津生态城南部片区核心位置，是整个城市的次中心，用地性质为商业金融业用地。
项目用地北起和韵路，南至生态谷，西到规划混合用地，东达和旭路。
总建筑面积 109863.8 m2,其中地上建筑面积78701 m2,地下建筑面积 31162.8 m2，占地面积7973.75 m2。
1.2 暖通系统概述本工程空调冷负荷：9560kW，空调热负荷：6230kW夏季冷源由地源热泵系统、电制冷水冷离心式冷水机组联合提供。
冬季热源由地源热泵系统、电锅炉联合蓄热系统共同提供。
由于本项目用地范围有限，地基基础复杂，地埋管数量受到限制。
最终确定采用桩间钻孔方式。
实际布置钻凿换热孔数量约为418眼，换热孔深度为120米,夏季负荷不足部分由电制冷冷水机组提供空调冷水，并设有水蓄冷设施；冬季负荷不足部分由水蓄热设施提供，蓄热负荷首先由地源热泵提供，超出地源热泵供热能力时，采用地源热泵机组和电热水锅炉联合蓄热。
本工程地下二层设置了冷冻热力站。
地埋管型地源热泵系统组成及换热形式
地埋管型地源热泵系统组成及换热形式4.1系统组成地埋管型地源热泵冷暖空调系统由室外换热系统和室内换热系统两大部分组成，每一部分都有多种不同的系统形式。
室外换热系统有闭式与开式两种系统方式；室内换热系统有地埋管型地源热泵机组换热和土－水型地源热泵机组换热两种换热方式。
4.1.1 室外系统组成（1）闭式换热方式的组成闭式换热方式由埋设在地下或潜水在水中的PE管和循环水泵及相关附属部件组成。
由循环水泵驱动PE管路中的循环水，循环水作为热量的载体将热量在室内房间与室外土壤或地表水中进行转换。
（2）开式换热方式的组成开式换热方式由抽水井、回灌井、调节水池、板式换热器、潜水泵、回灌泵、循环水泵及相关附属部件组成。
由潜水泵将地下水抽取到调节水池中。
由循环水泵驱动调节水池中的水流经板式换热器后再送回调节水池。
板式换热器将地下水与室内循环水进行隔离性的热量交换。
当调节水池中的地下水失去利用价值后由回灌泵送回回灌井内。
调节水池将抽取上来的地下水进行暂时存放，当水温降低至不可利用的温度（冬季）或当水温升高至不可利用的温度（夏季）后再进行回灌，这样对地下水的抽取及回灌都是间歇性的，充分利用了抽上来的地下水的低位能源，减少了潜水泵的开机时间节约了电能，同时还降低了回灌的压力。
4.1.2 室内系统组成（1）地埋管型地源热泵机组的室内换热系统的组成地埋管型地源热泵机组的室内换热系统由地埋管型地源热泵机组、水路系统、电气自控系统、风路系统及相关附属部件等部分组成。
地埋管型地源热泵机组实现热量的转换及热量品质的提升。
水路系统连接PE管或板式换热器中的循环水路与机组内的换热器。
风路系统将各个需要制冷或供热房间的室内空气进行循环，以实现室内空气的降温（夏季）或升温（冬季）。
电气自控系统为机组内的动力设备提供电能及控制调节。
当对室内空气质量要求特别高时，可加装新风、保湿和负氧离子发生器等装置。
（2）土—水型地源热泵机组的室内换热系统的组成土—水型地源热泵机组的室内换热系统由土—水型地源热泵机组、水路系统、循环水泵、电气自控系统、风机盘管及相关附属部件等部分组成。
地源热泵基础埋管换热器型式分析及施工关键技术
降低 了初投 资。 施工技术要与桩基、 混凝 土、 地基与基础等 工 程技术 紧密结合 ， 关键控 制换 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ管连 接及绑 扎、 换热 管 与混凝土界面 处理 、 集 管穿基础底板收 口以及换热 管压 力 试验等施 工技术 。
参考文献 ： 【 １ 】 孙猛 ， 夏才初 ， 张国柱 ， 等． 地 下连 续墙 内埋 管换 热器传热 性 能 的试 验 研 究 ［ Ｊ ］ ． 中 国矿 业 大 学 学 报 ， ２ ０ １ ２ （ ４ １ ） ： ２ ２ ５ — ２ ３ ０ ．
般来说 ，混凝土 的导热 系数约为 １ ． ５ ６ Ｗ／ （ ｍ・ ｋ ） ， 土 及 时 设 置 套 壤 的导热 系数约 为 １ ． Ｉ Ｖ （ ／ （ ｍ・ ｋ ） ， 采用基础底板埋 管 ， 混凝 管保 护 。 土基础底板埋管换热器 的换热能 力得到加强。 要注意分 区 ３ ． ３ 换 设置 ， 不能使埋设的管道通过建筑沉降带。 布设管道 时， 要 热 管 穿 基 础
Ｇ ａ ｍ ｂ ｉ ｔ 软件 建立螺旋 桩埋管 的二维传 热几何模 型 ，并对 标 高 ， 因 此 对 模型 的网格进行划分 ， 然后采用 Ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｔ 软件对桩埋管 的换 桩 顶 周 边 一 热进行数值模拟。 数值模拟 方法更能充分体 现问题 的复杂 般 采 用 局 部 性和 可实现性 ， 并能直观地 反映桩埋管 的换热特 性 ， 可为 承 台设计 的 实际工程提供 可靠的设计参考。 处理 方式 。 换 ２ 基础 底板埋管换热器型式特点分析 热 管外露后 ，
３ ． １换 热 管选 择 、 连 接 及 绑 扎
道 防水包裹 。将 水平 集 管管道 出垫层位 置 处涂 抹 防 水油 膏 ， 然
图 ２交界面处理及承台处理法
地埋管换热系施工技术
地埋管换热系统施工技术（一）、换热器埋管技术闭式地源热泵系统将换热器管埋于地下，埋管形式有水平埋管和竖直埋管两种。
水平埋管通常浅层埋设，开挖技术要求不高，初投资低于竖直埋管，但其占地面积大，开挖工程量大。
这种形式在地源热泵技术的早期应用中较多，现国外工程己很少采用。
竖直埋管地源热泵系统占地面积小，受外界的影响极小，恒温效果好；施工完毕后，需要的维护费用极少，用电量也低，运行成本得到了大幅度降低。
它比较适合我国这样人多地少的国家建造，同时，它也是国际地热组织(1GS卿A)的推荐形式。
目前国外应用较多，发展也较快。
如何提高钻孔效率，降低初投资中的钻孔费用是当前该领域研究的重点。
1．竖直埋管换热器形式竖直埋管换热器根据埋设的方式不同大体可分为U 型管形式，套管形式，单管形式。
目前，以U型管的形式运用较多，U型管管径一般在50mm以下，流量不宜太大。
U型管换热器的埋深取决于可提供的场地面积以及施工技术，一般在60m—100m。
目前国外最深的U型管埋深己超过180m。
套管式换热器外管的直径可达200mm，由于增大了换热面积，可减少钻孔数和埋深。
但内管与外腔中的液体发生热交换会带来热损失，而且下管的难度和施工费用也增加。
单管型埋设方式可以降低安装费和运行费。
在地下水位以上用钢管作为护套，直径和孔径一致，典型的孔径为150Dxn，地下水位以下为自然孔洞，不加任何设施。
这种方式受水文地质条件限制，使用有限。
2．换热器的回路形式及其优缺点换热器的回路有串联和并联布置两种形式。
两种形式各有优缺点：(1)串联系统。
优点是：①单一的流程和管径；②管道的线性长度有较高的换热性能；②系统的空气和废渣易排除。
缺点表现在：①需要较大的流体体积和较多的抗冻剂；②管道费用和安装费用较高；②单位长度压力降特性限制系统能力。
(2)并联系统。
优点是：①管径较小，管道费用较低；②抗冻剂用量较少；②安装费用较低。
缺点表现在：①一定要保证系统空气和废渣的排除：②在保证等长度环路下，每个并联路线之间流量要保持平衡。
地源热泵埋管方式及埋管深度常见问题
地源热泵埋管方式及埋管深度常见问题地源热泵地埋管在整个系统中起着集热散热的重要作用，地埋管要是安装不好就会直接对整个系统的效果造成影响。
现在随着人们生活的不断提高，人们对自己家庭的生活质量也有了新的要求。
现在人们普遍使用地源热泵，可是对于地源热泵埋管的方式却很少有人知道。
地源热泵埋管-地源热泵埋管的注意事项1、若建筑物周围可利用地表面积充足，应首先考虑采用比较经济的水平埋管方式；相反，若建筑物周围可利用地表面积有限，应采用竖直U型埋管方式。
2、尽管可以采用串联、并联方式连接埋管，但并联方式采用小管径，初投资及运行费用均较低，所以在实际工程中常用，且为了保持各并联环路之间阻力平衡，最好设计成同程式。
3、选择管径时，除考虑安装成本外，一般把各管段压力损失控制在4mH2O/100m （当量长度）以下，同时应使管内流动处于紊流过渡区。
4、地源热泵地埋管换热系统在设计时应该首先对当地的地质实际情况进行计算，并根据条件作出准确的判断，完成整个换热量的计算。
5、地源热泵地埋管换热器最好要设泄漏警报和自动补水系统，需要防冻的地方还要设置防冻保护装置，避免后期系统运行时出现各种问题。
6、在换热系统上最好是采用变流量的设计，管内传热介质流速最好不要低于最低流速限值。
7、关于地源热泵地埋管的安装最好是要靠近机房或是以机房为中心设置，避免过远导致热量在管路中的散失。
8、地源热泵管路在没有安装之前尽量避免阳光直射，最好是避光存放，以防止管道受热发生热形变问题。
9、若是地源热泵的使用地冬夏对热量的取放不均，那么可以根据具体的实际情况通过采用辅助冷源或热源的方式实现调节目的。
地源热泵地下埋管的几种形式目前地源热泵地下埋管换热器主要有两种形式，即水平埋管和垂直埋管。
水平埋管主要有单沟单管、单沟双管、单沟二层双管、单沟二层四管、单沟二层六管等形式，由于多层埋管的下层管处于一个较稳定的温度场,换热效率好于单层，而且占地面积较少。
水平埋管主要有单沟单管、单沟双管、单沟二层双管、单沟二层四管、单沟二层六管等形式，由于多层埋管的下层管处于一个较稳定的温度场，换热效率好于单层，而且占地面积较少，因此应用多层管的较多。
地埋管换热器的设计与施工
3）换热器长度的确定 地热换热器的负荷由热泵的负荷所决定,而热泵的负荷又与空调房 间的负荷有关。地热换热器的传热量与当地岩土温度、岩土的热物性、 埋管的形式、热泵运行时间等多种因素有关。因此换热器的长度不能 只由室内瞬时负荷来确定。当运行时间在数小时至数月的范围内,U 形 竖直埋管地热换热器的传热过程通常可用一维瞬态常热流线热源模型 进行简化 。通过输入全年各月冷热负荷,即可使热泵系统在数十年使 用期内均在满足设计负荷的前提下确定地热换热器的长度。当地热换 热器的总长度确定以后,根据埋管场地的大小来确定埋管的深度。确定 地下换热器长度除了要知道系统布置和管材外 ,还需要知道当地的土 壤物性参数资料 ,如地下温度、传热系数等。 在实际工程中 ,可以利用管材“换热能力”来计算管长。换热能 力即单位垂直埋管深度的换热量 ,一般垂直埋管为 40～70 W/ m 井深 水平埋管为 20～40W/ m 管长 。 设计时可取换热能力的下限值 ,即 40 W/ m垂直埋管管长 ,具体计算公 式如下: L = （Q′×1 000）/40 式中 L ———竖井埋管总长 ,m; 35 ———夏季每 m 井深散热量 ,W/ m。
2 管道连接 HPDE管道连接执行国家现行标准《埋地聚乙烯给水管道 工程技术规程》（CJJ101）的有关规定。 当室外温度低于5℃时，不宜进行管道连接、试压等操作 活动。 埋地的垂直单U形管垂直段中间部位禁止采用接头；U形 弯管接头采用定型的成品管件，不得采用直管煨制方法制 作弯头。 管道接头采用热熔或电熔连接。根据不同的管径及壁厚， 选择与之相适应的热（电）熔器。熔接前，必须彻底清理 管道里面，保证管道内无杂物；管接头内外表面必须擦拭， 保持干燥、无污染。 管接头加热时间必须严格按厂家提供的参数控制，确保熔 接质量。未熔透或过熔的接头必须清除后重新熔接，清除 长度不小于6倍管径。
地源热泵地埋换热器的施工安装
地源热泵地埋换热器的施工安装引言按照《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005的规定,地源热泵系统是指利用地下土壤、地表水、地下水温度稳定的特性,通过消耗少量电能,将土壤中低品位的能量进行提升,供末端空调采暖设备使用或提供生活热水的系统装置,包括3种不同的系统形式:利用土壤作为冷热源的土壤源热泵（也有资料文献称为地下耦合热泵系统或叫地下热交换器热泵系统）；以利用地下水为冷热源的地下水热泵系统；利用地表水为冷热源的地表水热泵系统。
地源热泵系统将制冷、制热功能合一，可以取代锅炉或热力及空调冷源为建筑供热、供冷和提供生活热水。
地源热泵系统最大优势是可以利用低品位的能源，并将其进行有效的能量提升并加以利用，是实现国家节能减排目标的有效应用技术。
在地源热泵的三种系统形式中，采用地埋热换器的土壤源热泵的施工难度最大，所以一直是地源热泵技术的核心技术所在，应进行合理的设计、施工与安装。
1 地埋管换热器的设计地埋管换热器必须与热泵机组和空调末端系统进行优化匹配，地源热泵系统才能正常工作。
因此，设计关键主要集中在地下部分，包括冷热负荷的确定、地下换热器的选型和布置形式等。
地埋管换热器不是两种流体之间的换热，而是埋管中的流体与固体（地层）的换热，因此与传统的换热器传热计算有着很大的不同。
计算宜根据现场实测岩土体和回填料热物性参数（可按照《地源热泵系统工程技术规范》附录B选取）进行计算，也可以采用专用的计算软件计算。
地埋管热换器的最终计算结果应结合换热器的具体形式以及地埋管道长度、井数、井间距和井深来描述。
在理论计算上，地埋热换器系统应按照全年动态负荷进行计算，最小计算周期为1年，当冷热负荷不平衡时，计算周期可取到十几年或更长时间，在计算周期内，总吸收热量应与总释放量相平衡。
设计时应注意最大释热量（末端最大冷负荷时）与最大吸热量（末端最大热负荷时）之间的关系，分别计算所需负荷计算埋地换热器管道长度，相差不大时，宜通过技术经济比较确定，有时需要采用辅助冷热源进行调峰。
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地源热泵地埋管换热器形式与布置方法
摘要：地热源热泵空调供热系统的能效比可达3-5，是效益最显著的节
能技术之一，地源热泵空调供热技术早在上一世纪50年代开始再欧美得到应用，在上一世纪90年代开始在中国应用。
地埋管地源热泵系统是引用最广泛的地源
热泵系统形式。
但是一般建筑占地面积有限，建筑用地红线范围以内，建筑地下
室之外的地埋管换热井布置面积相当有限。
要充分挖掘建筑可再生能源利用资源，必须利用建筑物下空间。
文章介绍地源热泵系统地埋管换热器形式，安全设计要点，应用案例。
指出正确的地埋管换热系统设计与施工方法，与建筑结构专业的
协调配合，可以在充分利用建筑地热资源同时，不影响结构与建筑物防水安全。
一、地源热泵系统地埋管管换热器
地源热泵系统是指以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。
根据热源体的性质，地源热泵系统可以分为地埋管地源热泵系统、地下水地
源热泵系统与地表水地源热泵系统。
地埋管地源热泵系统是使用性最广泛的地源
热泵系统形式。
地埋管地源热泵系统根据地埋管换热器布置方式不同分为水平埋管式与垂直
埋管式，当可利用地表面积较大，浅层岩土体的温度及热物性受气候、雨水、埋
设深度影响较小时，宜采用水平地埋管换热器。
否则，宜采用竖直地埋管换热器。
图1为常见的水平地埋管换热器形式，图2为新近开发的水平地埋管换热器形式，图3为竖直地埋管换热器形式。
a单或双环路 b 双或四环
路 c三或六环路
图1 几种常见的水平地埋管换热器形式
A垂直排圈式 b水平排圈式 c水平螺旋式
图2 几种水平地埋管换热器形式
a单U形管b双U形管c小直径螺旋盘管d大直径螺旋盘管
e立柱状 f蜘蛛
状 g套管式
图3 竖直地埋管换热器形式
在没有合适的室外用地时，竖直地埋管换热器还可以利用建筑物的混凝土基桩埋设，即将U形管捆扎在基桩的钢筋网架上，然后浇灌混凝土，使U形管固定在基桩内，多称之为“能量桩”。
地埋管换热器根据换热单元不同又可分为单U型换热器、双U型换热器、W 型换热器等。
目前国内下钻孔埋管较多采用双U型换热器，埋管深度多在80—120米。
二、地埋管换热系统布置
由于道路等公共用地地下空间长远发展的不确定性以及土地及地下空间使用
权属性，地埋管换热系统一般都布置于建筑红线范围内，并服务于红线内建筑。
不同地方不同项目建筑容积率、场地绿化率均有当地政府在土地出让条件或规划
要点中明确，一般住宅建筑容积率在3左右，公共建筑容积率一般大于3，场地
绿化率一般不小于30%，这样极大多数项目只在红线范围内、底板外的绿化用地
范围布置换热系统远远不能满足建筑供热空调负荷需要，所以，一般建筑的地埋
管换热系统大部分需要布置于建筑地下室底板下方。
当然，换热井应与建筑结构桩、承台保持一定距离，换热井的间距一般控制
在4-6米范围。
按设计规范要求设计、施工的底板下布置的地埋管换热系统，对
建筑结构、底板防水不会造成影响。
一定体量的建筑，采用地埋管地源热泵空调
系统时，基本上都在建筑地下室底板下面布置了地埋管换热系统，如南京朗
诗·国际街区、南京锋尚国际公寓、宿迁海关大楼、盐城工学院新校区图书馆、
扬州“阳光美第”住宅小区等项目，这些项目运行多年都未发生因地源热泵埋管
引起的地下室底板或墙体明显的渗水情况。
地埋管换热系统与地源热泵系统连接
进入建筑内的主要做法，包括防水措施主要有：
1、地面管换热器通过检查井集中归并后，以集管形式，通过预埋防水套管
进入室内。
这种形式可以减少穿墙管数量，减少外墙渗水风险。
但会占用室外地下空间，影响室外综合管线布置，平时检查井防水比较困难，维护工作量较大。
图4 地面管换热器分集水器检查井做法
2、地埋管换热单元直接伸至地下室外墙一定高度，设集中预埋套管装置，各换热器
单元通过预埋套管（一般设于梁下）接入室内集管（分集水器），再通过干管接入热泵机房。
图5 换热器单元换热管穿墙做法
3、在地下水位不高、结构专业采取较好的自防水措施，可设置防水套管的前提下，
也有地埋管换热管或集管（连接4-8个换热器单元）直接穿地下室结构底板的做法，为减少或避免渗水影响，穿管底板位置分别布置在不影响地下车位、防水防潮要求高的设备用房布置的“边角”空间，该区域设排水沟，并用墙体与检修门围挡。
这种方式，可以减少地埋管布置难度，减少地埋管系统后期因建筑物沉降、回填土下陷等因数造成的二次破坏风险。
这种方法近年推广较快。
图6地埋管穿地下室底板做法
三：案例
案例1：南京某小区
图7 小区效果图
项目主要特点：采用地埋管地源热泵系统，地埋管多数布置在建筑物底板下，末端系统采用楼板埋管天面辐射空调加独立新风系统，住宅集中排风、集中送新风，排风能量回收，房间底部低速送新风，上部排风，形成良好的气流组织效果。
楼板辐射盘管水系统与新风机组水系统独立，楼板辐射盘管水系统夏季制冷工况
供回水温度分别为18℃、20℃，冬季供暖工况供回水温度分别为28℃、26℃。
新风机组水系统夏季制冷工况供回水温度分别为7℃、12℃，冬季供暖工况供回
水温度分别为35℃、30℃。
可实现温湿度独立控制。
建筑超低能耗围护结构系统（聚苯乙烯保温体系、双层Low-E中空玻璃隔热技术、卷帘遮掩技术等）为上述
空调末端形式及舒适空调效果的实现创造了条件。
项目达到了高舒适、低能耗的
预期，系统运行超过10年，取得了社会效益与商业效益的双丰收。
案例2盐城某图书馆
图 8 图书馆效果图
该图书馆工程位于盐城工学院新校区内，建筑功能主要以阅览室、图书库、
办公室为主。
建筑为地下一层、地上八层、局部九层；总建筑面积38462m2，占
地面积 6972.3 m2,为一类高层。
环绕图书馆有一条天然光荣河和一条人工河湖，分别从图书馆东北侧和西北侧流向南侧汇合。
湖面宽度在6-40m不等，可利用湖
水面积约为17840平方米，水深2-3.5m不等，其中水深3.5米的湖面面积约
5000平方米蓄水体积33180立方米。
结合当地气候、地质与地表水水文条件，本
项目采用地埋管换热系统+闭式地表水换热系统相结合的复合地源热泵空调系统，为确保冬季供暖效果，以冬季热负荷设计地埋管换热系统，充分利用地表水资源，采用U型闭式地表水换热系统，夏季辅助冷却，调节岩土体热平衡，节能的同时，最大限度节省自来水，改善建筑热环境。
项目列为住建部科技示范工程。
案例3苏北某医院
图9 医院建筑效果图
医院建筑面积6.95万平方米，空调冷负荷7511kW,热负荷3749kW,生活热水
负荷（最大小时设计负荷）2100kW；采用地埋管、锅炉、冷却塔复合能源系统；
共设计了511个双U地埋管（部分W型）换热器，换热井有效深度87米，主要
不至于地下室底板下方。
地埋管换热系统规模可满足设计工况全部生活热水负荷
及28%空调热负荷需要，系统设置了2台高温热回收热水机组，1台高温热回收
空调机组。
空调热负荷及冷负荷有复合能源系统共同承担。
多能互补提升了医院
供能系统的可靠性，地源热泵、热源塔热泵技术应用提升了医院的节能水平，减
少了医院日常能源费支出，提升了医院综合经济效益。
案例4：扬中某五星级酒店
图10 酒店效果图
项目为五星级酒店，建筑面积5.58万m 2 冷负荷5639KW，空调热负荷
3713KW，热水负荷1450KW，地埋管地源热泵系统+冷却塔+锅炉辅助供热。
项目多
年运行，取得良好节能减排社会与经济效益。
四、结语
1、建筑物下方土壤中同样拥有大量可再生低温地热资源，充分挖掘建
筑物下方土壤中拥有的大量可再生低温地热资源技术上是可行的。
2、为保证建筑结构安全与防水安全，地埋管换热系统应与结构专业同
步设计、施工。
按现行规范设计、施工，保证钻孔与结构桩基、承台保持足够安
全距离，施工单位按规定钻孔并做好换热井回填措施，可以满足不影响结构安全
要求。
建筑地下室底板、侧墙采取防水措施，穿底板或侧墙，应选择针对性的防
水套管与施工工艺，可以避免地埋管系统管道进入建筑物可能引起的地下室渗水
问题。
3、地面管系统钻孔布置、管道进入建筑的位置、防水做法，应由建筑、结构、暖通专业设计人员结合当地水温条件、建筑构造等因素一起研究，采取最
适用的方法与措施，确保安全使用地热资源。
1。