垂直地埋管地源热泵空调系统设计
浅谈竖直地埋管地源热泵系统工程的管理
【 摘要 】 源 热泵 技 术 是一 种 既节 能 、 环 保 的实 用 空调 新 技 术 。本 文 介 绍作 者 在 中国人 民银 行 定 西市 中心 支 行 地 又
综 合办 公 楼工 程 中 ， 力于 这 一 新技 术 的应 用 和 推广 ， 行 了 一些 有 益 的探 索和 实践工 作 。 致 进
１ 工 程概 况
中国人 民银行定 西市 中心支行 综 合办 公楼 工程
位于安 定 区西环 路 东侧 ，为南 北 走 向呈一 字型展 布
竖 直井 的水平 间距 布 置为 ４５ 钻 探 孔 深 １０ 设 ．ｍ， ２ ｍ：
计 取 孔 深 为 １０ ０ ｍ，孔 径 ２ ０ ０ ｍｍ，孔 数 设计 为 １８ ３
维普资讯
囵技ｃ ｉｃ ｅ 园ｏ ｃａ ｐ ｈｌ ｅ 术 ｎ地 Ｓ
浅 谈 竖 直 地 埋 管地 源 热 泵 系 统 工 程 的管 理
张 品青 陈利 清
（ 西市 建 筑 管理 总 站 ） （ 肃 方 圆工 程 监理 有 限 公 司 ） 定 甘
个 ， 井尽 量 布 置在 以机 房 为 中心 的周 围 。 孔
的框 架结 构 ， 主楼 为 地 上 ８层代 帽 ， 裙楼 为 ２层 ， 建
筑面积 为 ７ ｌｍ 。 ９ ２
２ 工程 勘察
工 程场 地状 况及 浅层 地热 能 资源 条件 ，是 能 否
地源热泵系统共有三种形式：① 地埋管热交换 器地 源热泵（ 也称土壤热交换器地 源热泵 ）② 地下 ： 水地源热泵： ③地表水地源热泵。 根据定西市城区地
地 源热 泵系统通 过 吸收大地 的能量 ， 包括 土 壤 、 井水 、 泊 、 河 等 天 然能 源 ， 季从 大地 自然界 吸 湖 江 冬
地埋管地源热泵系统
室内采用水系统，舒适性最好；氟利昂不进房间，不存在氟利昂泄漏引起的窒息等问题；室外机采用水冷，没有冷热风扰民等问题；
室内采用氟系统，舒适性一般；氟利昂进房间，存在氟利昂泄漏引起的窒息等问题；室外机采用风冷，存在冷热风扰民等问题；
安装位置
主机体积小，不用考虑排气顺畅等问题，主机安装有利于环境美观设计，但需考虑埋管的空间
同方技术
系统设计
地埋管地源热泵系统设计
阅读勘察报告，了解地质情况:岩土层结构、岩土体的热物性、岩土体初始温度、冻土层厚度、地下水的情况等
了解和估算建筑物的最大冷负荷、最大热负荷、生活热水需求量、运行时间等
根据以往的经验数据对能否采用地埋管地源热泵进行可行性分析
方案设计阶段需要了解的内容
系统设计
系统散(吸)热量计算：
循环泵
盘管
环路集管
地 表 水 体
机组
用户
机组
用户
板换
系统介绍
开式地表水地源热泵系统
水处理
换热器
用户
回水口
地表水体
取水口
热泵
热泵
地埋管地源热泵系统
地埋管地源热泵系统
垂直地埋管地源热泵系统
水平地埋管地源热泵系统
系统拓展性
可以和地板采暖系统、生活热水做成一个系统，实现初投资和运行费用的最有利化
可以和地板采暖系统、生活热水做成一个系统
系统配电
由于系统EER比较高，故建筑配电小
和地源热泵配电相当,但需要额外增加天然气
环保与舒适性
室内采用水系统，舒适性好；室外机采用水冷，没有冷热风扰民等问题；
室内采用水系统，舒适性好；主机采用水冷，存在冷却塔飘水和噪音扰民,还需要另设排烟气管道等问题
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
• • •
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
•
建筑能耗动态模拟计算
•
场地勘Hale Waihona Puke 孔施工•场地勘测孔施工
•
岩土层结构堪查 •
•
岩土体热响应测试
试验成果分析和报告撰写
•
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
•
与建筑、结构等各专业配合
•
•
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
地源热泵系统地埋管换热器设计标准
地源热泵系统地埋管换热器设计标准
地源热泵系统地埋管换热器设计需要遵循以下标准：
1. 地埋管长度：地埋管的长度应该根据项目的热负荷来确定。
通常来说，每平方米的供热面积需要1.5到2米的地埋管长度。
2. 地下管道材料：地下管道材料应该是防腐蚀、耐压、耐高温的材料。
常见的材料有PE管、PVC管、玻璃钢管等。
3. 地下管道布局：地下管道应该布置在深度大于1米的土层中，管道间距应该不小于1米。
4. 地下管道安装：地下管道的安装应该避免出现弯曲、压扁等情况，管道与管道之间应该加装防水胶带以避免漏水。
5. 管道维护：地下管道应该有定期的维护和检测。
通常来说，每一年至少要进行一次管道的清洗和排气。
6. 管道的导热性能：地下管道应该具有较好的导热性能以保证换热效果。
7. 管道的热损失：地下管道的热损失应该较小，通常应控制在3%以内。
以上是地源热泵系统地埋管换热器设计时需要遵循的标准。
垂直双U地埋管地源热泵系统施工工法(2)
垂直双U地埋管地源热泵系统施工工法垂直双U地埋管地源热泵系统施工工法一、前言垂直双U地埋管地源热泵系统是一种利用地下温度稳定的地热能源，通过地源热泵将地下热能转换成可用于供暖、制冷和热水供应的能量的系统。
该工法在建筑节能领域有着广泛应用和重要价值。
二、工法特点垂直双U地埋管地源热泵系统的主要特点包括以下几点：1. 在深层土壤中安装双U形地埋管，提高系统的热交换效率。
2. 利用地下稳定的温度提供稳定的能量供给，减少对外部环境的依赖。
3. 具有环保节能的特点，减少对传统能源的消耗，降低碳排放。
4. 可同时供暖和制冷，满足不同季节和不同地区的需求。
5. 适用范围广，可以用于居民楼、写字楼、商业建筑等多种建筑类型。
三、适应范围垂直双U地埋管地源热泵系统适用于以下场合：1. 土地资源紧张的城市和城市郊区，可以充分利用地下土壤的热能。
2. 对供暖与制冷要求较高的建筑，如高层建筑、大型商业中心等。
3. 追求环保节能的建筑，对能源消耗和碳排放有一定要求的场所。
四、工艺原理垂直双U地埋管地源热泵系统通过地埋管将地下的温度转化为热能，然后通过地源热泵进行热能的转换。
具体工艺原理如下：1. 地下温度的利用：地埋管安置在适当的深度，利用地下温度的稳定性将该温度传递给管道内的工质。
2. 管道内热交换：管道内的工质与地下温度进行热交换，吸收地下的热能使其升温或降温。
3. 工质循环：地源热泵将工质循环起来，将吸收到的热能通过压缩、膨胀等技术手段转化为可用能量。
4. 功能供给：转化后的能量通过热水和冷水分别供给供暖和制冷系统，满足建筑的需求。
五、施工工艺垂直双U地埋管地源热泵系统的施工工艺主要包括以下几个阶段：1. 设计与准备阶段：根据项目需求和场地条件进行系统设计，确定地埋管的布置方案和安装位置。
2. 地面施工：包括挖掘坑位、安装支架、铺设地埋管。
3. 管道连接与压力测试：将地埋管与地源热泵之间的管道进行连接，并进行压力测试，确保管道系统的完整性和稳定性。
地埋管地源热泵空调系统设计施工中应注意的问题
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地源热泵中央空调系统地埋管施工技术
地源热泵中央空调系统地埋管施工技术发布时间：2022-04-19T08:54:16.388Z 来源：《时代建筑》2022年1月中作者：朱国民[导读] 近些年，地源热泵中央空调系统的发展速度提高，这项技术具有节能、环保舒适、空气污染程度低等特点，并且经济性良好。
地源热泵中央空调系统在建筑物中运用能够有效地提高建筑功能。
本文是针对地源热泵中央空调系统实施中的施工技术进行分析，分析技术运用中需要注意的问题，希望为施工人员开展工作提供指导。
北京金茂人居环境科技有限公司朱国民摘要：近些年，地源热泵中央空调系统的发展速度提高，这项技术具有节能、环保舒适、空气污染程度低等特点，并且经济性良好。
地源热泵中央空调系统在建筑物中运用能够有效地提高建筑功能。
本文是针对地源热泵中央空调系统实施中的施工技术进行分析，分析技术运用中需要注意的问题，希望为施工人员开展工作提供指导。
关键词：地源热泵；中央空调系统；地埋管施工技术一、地源热泵中央空调系统地埋管施工技术概述地源热泵中央空调系统是一种综合性比较强的技术，主要是通过内部散热和热泵等系统实现换热的功能。
地源热泵中央空调系统能够调节建筑物的温度，其性能良好。
地埋管施工技术的实施可以实现空调调控的功能，在供热的施工可以将气体排出输入冷凝器内部冷却为气体，之后与气体蒸发。
而制冷是通过压缩机排出制冷气体，进入冷凝器中水的温度会不断的生长，进行蒸发循环制冷。
地源热泵中央空调系统能够实现能源的重复利用，可以再生，利用水和土壤就可以实现制冷和制热等，其应用价值比较高。
并且采用这种方式能够有效地改善环境污染情况，这项技术的运用能够降低对环境的压力，改变传统制冷装置和制热装置对于周围环境的影响。
地源热泵中央空调系统的运行效率比较高，室内外的环境对于系统运行的影响并不大，在地下就可以实现对建筑物室内温度的控制。
这项技术的运用能够有效地降低制冷和制热的成本，节省费用能够达到50%左右。
二、地源热泵中央空调系统地埋管施工技术（一）钻井施工地源热泵中央空调系统建设中要先进行钻井使用，结合地质情况钻孔，并且要制定埋管的方案，按照实际情况钻井施工。
关于地埋管地源热泵系统的设计
粤 ｝ ２ ） ｉ ） Ｃ Ｈ Ｐ — Ｂ Ｉ — ｚ 一 １ ￣ Ｄ Ｃ Ｈ Ｐ — Ｂ Ｉ — Ｚ － ｊ ｌ ＊ 斟
根 据空 调 负荷 计 算 ， 空 调计 算 冷负 荷 为３ ３ ７ １ ｋ Ｗ， 热负 荷 为２ １ ３ ６ ｋ Ｗ。采用 三 台 土壤 源 热泵 机 组 。一 台为标 准 机 组 ， 标 准工 态运 行 ； 两 台为 全 热 回收 机 型， 其 中一 台夏 季 热 回 收运 行 提 供 生 活热 水 （ １ ０ ０ ０ Ｋ Ｗ） ， 另 一 台 日常 标 准 工 态
１ 、 地 埋管 地源 热泵 空调 系统 概述
地 源热 泵 系 统是 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 据地 热 能交换 系 统形 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 。 地埋 管 地源 热 泵系 统 的传 热介 质 是通 过 竖直 或水 平 埋管 换 热器 与 岩土 体进 行 热交 换 。
能对建筑物实现 ， 这是一项同时具备节能和环保的新型可再生能源技术。
注： １ 、 冷却 塔 不运 行 ， 仅 地 埋管 系 统 提供 冷 却 水 时 ， 阀 门开 启状 态 为 ： 关
闭 阀门 １ ２ 、 １ ２ ’ ； 开启 阀 门 １ １ 、 １ １ ‘ 。
２ 、 冷 却塔 运行 时 ， 有 冷 却塔 提供 部 分冷 却水 ， 阀门 开启 状态 为 ： 开启 阀门
１ ２ 、 １ ２ ’ ； 关 闭 阀门 １ １ 、 １ １ ’ 。
地埋管地源热泵的设计
浅谈地埋管地源热泵的设计摘要:本文将论述地埋管地源热泵系统的设计体要点。
关键词：“卡诺循环”“制热系数”“单口井换热量”“换热热阻”中图分类号： th3 文献标识码： a 文章编号：1.引言近年来，地埋管地源热泵系统在建筑工程中得到广泛应用。
一提到地埋管地源热泵系统，人们立刻想到“节能”、“环保”、“绿色”、“减排”，但是根据工程回访（京津地区），很多业主反应地埋管地源热泵系统没有想象中的那么节能。
本文将追根溯源，讨论地埋管地源热泵系统为什么节能，怎样才能节能，提出建筑物地埋管地源热泵系统比传统空调系统经济节能是靠精细、合理、优化的设计来保证的。
2.地埋管地源热泵系统的概念地埋管地源热泵系统是一种以大地作为冷、热源，以水溶液作为媒介，通过垂直或水平封闭管路与大地交换热量，并把交换的热量提供给地源热泵机组，维持地源热泵机组正常工作，向建筑物供冷或供热的集中空调系统。
在冬季，地埋热泵系统通过埋在地下的封闭管道（亦称地下换热系统）从大地收集自然界热量，而后由环路中的循环水溶液把热量带到室内，再由室内的地源热泵系统提升热的品位，把热量释放到室内。
在夏季，为达到给室内降温目的，地源热泵系统将从室内吸收的多余热量排入水溶液环路中，再经过地下换热系统，讲多余热量释放给大地。
在一年里，对大地而言，冬季大地在放热，夏季大地在蓄热，这种独特的工况使地埋管地源热泵系统成为跨季节的蓄能空调系统。
3.热泵原理和根本优势地埋管地源热泵系统首先是一种热泵技术。
热泵技术的基本原理基于卡诺循环，它采用电能（或其它方式）驱动，耗功n,从低温热源中吸取热量q’，并通过高温热源输送热量q，我们把输送的热量与驱动热泵消耗的功之比称为制热系数，即。
我国火力发电网输送到用户的综合效率为33%左右，理论上只要工程中地源热泵制热系数>3.3 , 热泵供暖对一次能源的利用率>1.0。
实际上，大多数情况下，地源热泵制热系数是可以达到 3.0~3.5 的。
地源热泵系统室外竖直地埋管施工工法
地源热泵系统室外竖直地埋管施工工法地源热泵系统室外竖直地埋管施工工法一、前言地源热泵系统是一种利用地下温度稳定的能源进行供暖、制冷和热水使用的系统。
而竖直地埋管施工工法是地源热泵系统中最常见的一种施工方法。
本文将介绍该施工工法的特点、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、经济技术分析以及工程实例。
二、工法特点竖直地埋管施工工法是将地埋管垂直埋入地下，利用地下稳定的温度来实现地源热泵的换热作用。
该工法具有以下特点：1.占地面积小：由于地埋管是垂直埋入地下，所以占地面积相对较小，能够在有限的场地中实现地源热泵系统的布置。
2.适应性强：竖直地埋管施工工法适用于各种地质条件，不受地下水位、土质和地下建筑物的影响。
3.能效高：地下温度相对稳定，竖直地埋管能够充分利用地源能源，实现高效能源利用。
4.维护方便：竖直地埋管通常采用聚乙烯管道，具有抗腐蚀性能好、使用寿命长的特点，维护方便经济。
三、适应范围竖直地埋管施工工法适用于各种建筑物的供暖、制冷和热水使用，包括住宅、商业建筑、办公楼等。
它在地下空间相对有限的场所中尤为适用，如高层建筑和城市密集区域。
四、工艺原理竖直地埋管施工工法的工艺原理是利用地下稳定的温度来实现地源热泵的换热作用。
施工工法与实际工程之间的联系包括以下几个方面的技术措施：1.选址与勘察：根据工程设计要求和场地条件，选择合适的地点进行竖直地埋管施工，进行地质勘察和地下管道布置规划。
2.孔钻施工：使用钻探机进行孔钻施工，钻孔深度一般为50-100米，孔径直径根据地埋管的规格而定。
3.钻孔清理：钻孔施工完成后，需对孔内的碎石、水泥皮进行清理，以确保地埋管的顺利安装。
4.地埋管安装：将预先制作好的聚乙烯地埋管通过低速旋转方式安装到钻孔中，并进行牢固固定。
5.回填材料：将钻孔中的空隙部分通过灌浆方式进行回填，以提高地埋管的散热效果和稳定性。
6.水泥浆封孔：对钻孔顶部进行水泥浆封孔处理，以避免泥浆外溢和污染地下水。
地埋管地源热泵系统设计中几个问题的看法
地埋管换热器的需求 ， 征得业主 同意 ， 在库房房 心地 面下 桩基之间埋设地埋管换热 器 １ ４组。库房 由北 ４
向南共分 ３跨 ， 每跨埋设地埋管换热器 ３组 ， 每组 １ ２
泵空调 系统设计 需要认 真分析 的。
１ 井 位 设 计
天 津 中冷暖通 洁净工 程技 术 有 限公 司于 ２ ０ ０６ 年 ６月 承接 了天 津 市 汇源 印刷 有 限公 司地 埋 管 地 源 热泵空调 工程 的设计 和 施工 工作 。这是 一个 工 业 项 目， 调 面 积 １ ０ ２ 空 调 总 冷 负 荷 为 空 ４００ ｍ ，
个， 沿东西方 向布置 ， 行距 ５ ６ｍ， 距 ５ ９ｍ， １ ． 孔 ． 共 ２ 组 。库房东山墙 外设有 地下 分水 器 ３个 ， 跨 １ 每 个
热 泵 机组 进 行 讨 论 ， 分 析 热泵 机 组 采 用 满 液 式 蒸 发 器 ， 能 效 果更 加 明显 。 并 节 关键 词 地 埋 管地 源热 泵 满 液 式蒸 发 器 防冻 液
Ｔｈ ｒ ｐｅ ｔｖ ｆｓ ｖ ｒ ｌｄ ｓｇ ｒ ｂ ｅ ｓ ｏ ｌ ｓ ｄ ｌ ｏ ｅ ｐｅ ｓ ｃ ｉ ｅ ｏ ｅ ｅ ａ ｅ ｉ ｎ ｐ ｏ ｌｍ ｆｃ ｏ ｅ －ｏ ｐ ｇ ｏ ｎｄ ｓ ｕ ｃ ｅ ｔｐｕ ｐ ｓ ｓｅ ｒ ｕ ｏ ｒ ｅ ｈ ａ ｍ ｙ ｔ ｍ
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地源热泵地埋管设计
地源热泵地埋部分设计一、管材一般来讲，一旦将地下埋管系统换热器埋入地下后，基本不可能进行维修或更换，因此地下的管材应首先要保证其具有良好的化学稳定性、耐腐性。
1、聚乙烯〔PE〕和聚丁烯〔PB〕在国外地源热泵系统中得到了广泛应用。
2、PVC〔聚氯乙烯〕管的导热性差和可塑性不好，不易弯曲，接头处耐压能力差，容易导致泄漏，因此在地源热泵系统中不推荐用PVC 管。
3、为了强化地下埋管的换热，国外有的提出采用薄壁〔0.5mm〕的不锈钢钢管，但目前实际应用不多。
4、管件公称压力不得小于1.0Mpa，工作温度应在-20℃～50℃范围内。
5、地埋管壁厚宜按外径与壁厚之比为11倍选择。
6、地埋管应能按设计要求长度成捆供给，中间不得有机械接口及金属接头。
二、连接1、热熔联接〔承接联接和对接联接，对于小管径常采用〕2、电熔联结三、流体介质及回填料流体介质南方地区：由于地温高，冬季地下埋管进水温度在0℃以上，因此多采用水作为工作流体；北方地区：冬季地温低，地下埋管进水温度一般均低于0℃，因此一般均需使用防冻液。
〔①盐类溶液——氯化钙和氯化钠水溶液；②乙二醇水溶液；③酒精水溶液等〕。
埋管水温：1、热泵机组夏季向末端系统供冷水，设计供回水温度为7—12℃，与普通冷水机组相同。
地埋管中循环水进入U管的最高温度应<37℃，与冷却塔进水温度相同。
2、热泵机组冬季向末端系统供水温度与常规空调不同，在满足供热条件下，应尽量减低供热水温度，这样可改善热泵机组运行工况、减小压缩比、提高cop值，并降低能耗。
地埋管中循环水冬季进水温度，以水不冻结并留安全余地为好，可取3—4℃。
当然为了使地埋管换热器获得更多热量，可加大循环水与大地间温差传热，然而大地的温度是不变的，因此只有将循环水温降至0℃以下，为此循环水必须使用防冻液，如乙二醇溶液或食盐水。
但这样会提高工程造价、增加对设备的腐蚀。
在严寒地区不得不这样做，而在华北地区的工程中用水就可满足要求，不一定要加防冻液。
地埋管地源热泵空调系统设计案例分析
４ ２冷 却塔 的 选型 设计
一
台闭式 冷 却塔 与 地埋 管 换 热
系统并 联 连接 ，实 现夏 季 负荷 高 峰 表１ １ ＃钻 孔地 质 简介 期 时共 同排热 ，冷却 塔 还起 到 调节 （ １地 源热 泵主 机 ； ２冷却 水循 环 泵 ； ３ 地质 土 壤热 平 衡 的作 用 ，保 证地 源 热 泵 全 自动 电 子 水 处理 仪 ； ４闭式 冷 却塔 ； 系统长 期 稳定 高效 运 行 。冷 却 塔水 ５定压补 水罐 ； ６， ９集水器 ； ７， ８分 量 可按 下 式（ ３ ） 计算得出。
关键 词： 地埋管； 热 泵 空调 系统 ； 设计； 案例 分析
１ 工程概 况
某 工程 地块上建设有联排及 叠加别墅２ ６ 栋 ，地上建筑 面积４ ６ ４ ６ ５ ｒ ｒ ｆ ， 最高 为四层 ，建筑高度为 １ ６ ｍ，地 下建筑 面积３ ９ ７ ８ ８ ，主要包括地下车
库、 活动用房 、 设 备 用 房 。该 项 目户 内 建 筑 面 积 为 ６ ６ ４ ３ ５ ｒ ｄ， 共 计 有７ 个 户
３ 地埋 管换 热 系统 的设计 分析
３ ． １岩 土 体 热 响 应 的 测 试
计 ，可 以根据 负 荷侧 流 量 的变 化 调 整投 入使 用 的水 泵 台数 。 用户 侧 总
回水 管 路 间设 置压 差 旁通 阀 ， 以 工程项 目所在场地地势较平坦 ， 地层结构简单 ， 土层分布连续 ， 厚度不稳 供 、 定， 为 山前 倾斜 平 原地 貌 ， 详 细 的各 土层 指 标特 征 如 表 １ 。岩 土体 初始 平 均 温 保 证 水 泵 在 系 统 低 负 荷 时 稳 定 运
别 墅 区采 用地 埋 管地 源热 泵 空调 系 统 。包括 地 埋 管换 热 系统 、 分 散 式小
地源热泵系统竖直地埋管设计中的几个原则研究
地源热泵系统竖直地埋 管设 计 中的几个 原则研究
王 秀 明 （ 辽 宁省 交 通规 划设 计 院 ， 辽 宁 沈阳 １ １ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要： 地源热泵 系统在进行竖直埋管设计 的过程 中， 实际上其 中所 涉及到的设计关键就在于地下埋管的换 热器设计 ， 因此 ， 必须针 对其 中所涉及到 的多个设计原则引起足够的重视 。本篇 文章主要针对地 源热泵 系统竖直地埋管设计工作之 中的 多个原则进行 了全面深
入 的研 究。
关键词 ： 地热泵 ； 换热 器； 竖直埋管
有实例 中提到 Ｄ Ｎ ２ ５的 Ｕ型管 ， 其竖井水平间距为 ６ ｍ， 而Ｄ Ｎ ２ ０的 Ｕ 地源热泵的运行原理 ，实际上就是对于地下浅层的地热资源加以 型管 ， 其竖井水平间距为 ３ ｍ。若采用串联连接方式， 可采用三角形布 利用 ， 不仅能够供热 ， 还能够起到制冷的效果 ， 该技术只需要对 于供热 置 ， 来节约占地面积 。当然 ， 也需要综合考虑当地的地质及土壤 的传热 系统输入较少的能源后 ，便能够促使低温位的热能逐步的朝着高温位 情况。 所具备的热能加以转移。 而在这一过程中， 实际上就是地热交换器所带 ４竖直埋管换热器回填设计原则 来的效果 ，而要进行该项 目施工就需要对于竖直地埋管进行设计 ， 期 竖直埋管换热器在具体设计的过程中，实际上就是从地面向下进 间， 必须要对于多个重点环节利用重点原则来进行设计。 下文主要针对 行钻孔 ， 在达到了预计深度之后 ， 把已经制造完成的 Ｕ型管直接放人到 地热泵系统竖直埋管没汁过程中所涉及到的多个原则研究进行 了全面 孔洞内部， 之后再在孔洞之中进行不同材料填入， 而在与地表想接近的 详细的探讨。 位置 ，则需要使用分水管 、集水管来将各个部分的 ｕ型管进行并联之 １地源 热泵 系统的 介绍 后， 从而形成了相应的换热器。 而依据具体结构有所差异以及条件不同 地源热泵是利用水与地能进行冷热交换来作为热泵 的冷热源 ， 通 的情况下 ， 使用砂石、 浇铸混凝土、 土壤等方面材料进行回填 ， 材料在进 过输入少量的高品位能源 ， 实现低温位热能向高温位转移， 冬季把地能 行选择的过程中， 最好是要保证质量 、 性能、 经济等多个方面都符合需 中的热量“ 取” 出来 ， 供给室内采暖， 此时地能为“ 热源” ； 夏季把室内热 求。而从大量的实际案例来看 ， 效果最为 良好的便是浇铸混凝土 ， 该材 量取出来， 释放到地下水 、 土壤或地表水中 ， 此时地能为“ 冷源” 。 料所呈现出的换热性能更好， 但是其中也有一定的缺陷 ， 那就是施工难 地源热泵供暖空调系统主要分三部分 ： 室外地能换热系统 、 水源热 度和施工费用较高， 在条件允许的情况下 ， 尽可能的选择混凝土浇铸措 泵机组和室内采暖空调末端系统。 其 中水源热泵机组主要有两种形式 ： 施。 水 一水式或水 一 空气式。 水源热泵与地能之间换热介质为水 ， 与建筑物 ５竖埋管回路形式的选择设计原则 采暖空调末端换热介质可以是水或空气。 地下热交换器之中的液体在流动的过程 中，所涉及到的流动回路 地源热泵与常规空调技术相比有着无可比拟的优势 ，具有利用可 形式 ， 实际上有并联以及串联两种措施 。使用串联的形式， 那么所呈现 再生能源、 高效节能 ， 运行费用低 、 节水省地、 环境效益显著 、 运行安全 出来的系统管径也就较大 ， 需要较大的造价 ， 并且 由于管径较大 ， 所呈 稳定等特点 。 现出的长度压降现象也较为明显 ，这直接影响到了系统本身的运行性 ２竖直埋管的管材与管径设计原则 能； 并联系统所呈现出的管径相 比串联来说 ， 要小得多 ， 并且管道费用 ２ ． １ 管材。 一般来讲， 一旦将换热器埋人地下后 ， 基本不可能、 进 行维 也更为便宜 ， 通常情况下是利用同程式来进行布置 ， 如此一来 ， 便能够 修或更换， 这就要求保证埋 ＾ 地下管材的化学性质稳定并且耐腐蚀。 常 保证各个不同部位的并联环路能够保持平衡 ，在这一状态下的供热 陡 规空调系统 中使用的金属管材在这方面存在严重不足 ，且需要埋 ＾ 地 能会得到较大幅度的提升。 所以， 绝大部分工程在实际进行竖直埋管 回 下的管道的数量较多， 应该优先考虑使用价格较低的管材。所以， 土壤 路选择 的过程中， 都是使用并联同程式的措施 。 源热泵系统 中一般采用塑料管材。 目 前最常用的是聚乙烯（ Ｐ Ｅ ） 和聚丁 ６竖直埋管换热器中传热的衰减设计原则 烯（ Ｐ Ｂ ） 管材 ， 它们可以弯曲或热熔形成更牢 固的形状 ， 可 以保证使用 在竖直埋管换热器之中所流动的水温实际上是持续不断进行变化 ５ ０ 年以 上； 而Ｐ Ｖ Ｃ 管材由于不易弯曲， 接头处耐压能力差 ， 容易导致泄 的。 特别是在夏季进行供冷运行的状况下 ， 会由于蓄热的地面温度不断 漏， 因此， 不推荐用于地下埋管系统。 提升 ， 而导致机组的水温也增高 ， 如果一来 ， 建筑最终得热量也就会升 ２ ． ２管径。 在实际工程中确定管径必须满足两个要求 ： （ １ ） 管道要达 到最高点 ； 冬季供热工况运行时则相反 ， 由于取热地温下降 ， 当建筑物 到足够保持最小输送功率 ； （ ２ ） 管道要小到足够使管道内保持紊流以保 失热最多时， 换热器中水温达到最低点 ， 对于浅埋管尤其严重。 证流体与管道内壁之间的传热。显然 ， 述两个要求相互矛盾 ， 需要综 设计时 ， 首先应设定换热器埋管中循环水最高温度和最低温度。同 合考 虑。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 时， 由于埋管换热器的表面结垢等影响， 设计时要考虑衰减 ， 设定值应 用管径有 ２ ０ ｍ ｍ、 ２ ５ ａ ｒ ｍ、 ３ ２ ｍｍ、 ４ ０ ｍｍ、 ５ ０ ｍ ｍ，管 内流速控制在 １ ． ２ ２ ｍ ／ ｓ 通过经济比饺选择最佳状态点。 以下 ， 对更大管径的管道 ， 管 内流速控制在 ２ ． ４ ４ ｍ ／ ｓ 以下或一般把各管 结 束语 段压力损失控制在 ４ ｍ Ｈ Ｏ ／ １ ０ ０ ｍ当量长度以下。 综上所述，地源热泵系统竖直地埋管技术实际上在我国还未得到 ３竖直埋管的深度与间距设计原则 广泛的应用 ， 其 中还存在着部分技术 ｌ 生的难题 ， 这方面的困难必须要在 在针对竖直埋管的具体深度进行设计的过程 中，应当要和整个工 大量实践工作之中持续不断的进行完善。所以， 设ｉ 十 算措施 、 施工技 程的规模 、 钻孔成本 、 施工面积、 钻孔条件等方面进行综合陛的考虑。 如 术 、 安装技术都还需要不断的进行提高 。能够明显看到的是 ， 在 当前科 果工程施工现场所呈现出的土壤层较厚 ，那么钻孔所具备的费用也就 技技术不断发展的情况下 ， 该技术必然能够得到广泛的应用和发展。 相对的便宜 ， 在这一情况下， 最好是采取深度较大的竖直埋管 ， 相反情 参考 文献 况下 ， 就应当要采取浅埋措施 。国外在进行竖直埋管安装的过程中， 其 【 １ 】 何宏伟＇ 庞韶伟． 浅议地 源热泵系统及其勘察设计的注意事项 ． 山西 深度通常是保持在 ５ ０ ｍ 一 １ ０ ０ ｍ的范围内，埋管设计人员可以依据建筑 建 筑 ， ２ ０ １ １ （ ３ ） ． 工程本身的世界需求不 同， 选择—个较为合适的竖井深度， 从而针对具 『 ２ １ 张少伟， 宋岭， 李志民． 城镇居住小区级公共服务设施配套建设及其影 体的计算结果加以调整。 但是如果说最终计算结果与预计偏差较大， 那 响因素研究 安徽农业科学， ２ ０ ｌ ｌ （ １ ｌ １ ． 么就可以采取竖管增大的措施 ， 但是深度不宜超出正常标准范围， 否则 『 ３ １ 肖洪涛， 高贺香． 地源热泵在河南农村建筑中的应用明． 河南建材 ， ２ ０ １ ０ 相应的钻孔成本以及管道安装的成本都会有较大幅度的变化。 （ ２ ） ． 关于竖井间距有资料指出： ｕ型管竖井 的水平间距一般为 ４ ． ５ ｍ， 也
地源热泵系统双U型竖直地埋PE管施工技术
水平回Ｉ 霸Ｈ与机房分集水器连接 Ｈ 系统试压 Ｈ 系统洁洗
图 １
但 其 施 工 难 度 比 单 Ｕ型 大 。 关键词 ： 地 源 热泵 体 统 双 ｕ型 施 工 技 术 中 图 分类 号 ： Ｒ Ｕ ７ 文 献标 识 码 ： Ａ
文章 编号 ： １ ６ ７ ２ —３ ７ ９ １ （ ２ ０ １ ０ ） ０ ７ （ ｂ ） 一０ ０ ６ ７ —０ １
必须有７ 个 以 上 工 人参 加 ， 应 互 相 配 合统 一 指挥 ， 做 到 ＰＥ管 不 落 地 拖 拉 ， 不 弯 曲 无 死 角， 在放列 ・ 根 钻 杆长 度时 加 扎 ・ 个 中２ ０ ０ 的隔离钢 圈， 以防供 回水管热短路 。 １． ５检修 井制 作安装 每 孔 有 ■ 组 ｕ型 管 （ 供 回水 管 ） 分 别 进 入检 修 井 ， 成 一 个 回 路 到 水 甲 总 管 后 进 机 房， 每组 Ｕ型 管 供 回 水 管 段 设 ＰＥ承 插 式 截 止阀 ， 即 可 关 闭任 何 一 一 个 回路 ， 有 利 丁地 下 管的保养和检修 。 １ ． ６ 水平 管 开挖 埋设 和 回填 根 据 施工 图纸对 Ｐ Ｅ管 垂 直 井 进 行 划 组、 分 区 水平 管 连 接 ， 特 别 应 注 意 的是 水 平 管 必 须 保 证 同程 ， 并使每个区域、 组 别水 流量平衡 ， 荇 阂 井 距 和 其 它 因 素 造 成 不 平 衡， 应 加 设 平 衡 阀 以 使 其 流速 、 流量平衡 。 根据水 平管变径大 小 ， 尽量在地 面 ＿ 卜 预 制 好 水 平 管组 件 ， 以 减 少 在 地 沟 内 作业 不 便 。 用 小 型 挖 掘 机 掘 管 沟 ， 沟 深 一 般 地 而 以 下１ ． ５ ｍ左右 ， 沟底 宽 不小 丁７ ０ ０ ｍｍ。 水平 埋管供回水管之间应有０ ． ５ ｍ以 上 间距 ， 以 防热短 路 。 挖掘 管沟 完成后 ， 平 整 拍 实 沟 底， 将 预 制 的 水 管 放 入 沟 底 ， 进行 热 熔 承 插 焊接 ， 对接 或 电熔焊 接 。 在水 平 沟 下焊 接 Ｐ Ｅ管时 必 须 清 洗焊 接 口， 完全 干燥 后 方 能 热 熔焊 。 完 成 组 别 或 区 域的 水 平 管 焊 接 后 ， 应 进 行 区 域 试 。 试压验收合格后 ， 分组、 分 区 回填 ， 一 股 回填 采 用原 上 回填 ， 首先 由 人工 筛 选 回填 物 回填 ， 厚 度 不小 于 ３ ０ ０ ａｍ。 ｒ １ ． ７ Ｐ Ｅ 管焊接 Ｕ型Ｐ Ｅ 垂 直 管 和 水平 Ｐ Ｅ 管应 采 用 热熔 焊接 ， 管 径 人 于６ ３ ａｍ的一 般 采 用对 接 热 熔 ｒ 焊接 ， 不 管 哪 种 焊 接 其 焊 接 部 分 抗 拉 和 抗 廿 三 强 度 都 应 该 高千 原 管 强度 。 若 网 施 工 场 地 限制 ， 确 实 无 法进 行 热熔 焊 按 时 ， 可 采 用 电熔 焊 接 。 热 熔 焊 接 设 备 采 用 机 动 或 手动 对 接 热 熔 焊 接 机 和Ｉ 承插热熔焊 接｝ 几， 有 台 式 和 便 携 式 两种 。 承 插 式 热熔 温 度 为２ ６ ０ ± １ ０℃ ， 对接 式 热 熔 温 度为 ２ ０ ０ ℃ ～２１ ０℃ 。 承 插 热 熔 焊 接 操 作 先 开 启 承 插 热熔 焊 接 机 ， 使其达 纠设定温度 值 ， 焊 件 插 入 同 规 格 的 凹 凸模 具 上 使 焊 件 表 面 熔 化 ， 同 时 拔 出 管
地源热泵系统地埋管换热器设计标准
地源热泵系统地埋管换热器设计标准
地源热泵系统是一种高效、环保的供暖方式，其核心设备是地源热泵。
地源热泵通过地下管道将地下的热能传递到室内，实现供暖和制冷。
而地埋管换热器则是地源热泵系统中的重要组成部分，其设计标准对于地源热泵系统的运行效率和使用寿命具有重要影响。
地埋管换热器的设计标准主要包括以下几个方面：
1. 管道材料的选择。
地埋管道需要具有良好的耐腐蚀性和耐压性能，一般采用聚乙烯管或聚丙烯管。
管道的直径和壁厚需要根据地下水温度、土壤类型和地下水流速等因素进行合理的选择。
2. 管道敷设深度。
地埋管道的敷设深度需要考虑到地下水位、土壤类型和地下管道的保护等因素。
一般来说，地埋管道的敷设深度应该在1.5米以上。
3. 管道敷设方式。
地埋管道的敷设方式有水平敷设和垂直敷设两种。
水平敷设适用于土地面积较大的场合，而垂直敷设适用于土地面积较小的场合。
4. 管道间距和管道长度。
地埋管道的间距和长度需要根据地下水温度、土壤类型和地下水流速等因素进行合理的选择。
一般来说，管道间距应该在1.5米以上，管道长度应该在100米以内。
5. 管道连接方式。
地埋管道的连接方式需要采用专业的连接器件，
确保连接牢固、密封性好。
地源热泵系统地埋管换热器的设计标准对于地源热泵系统的运行效率和使用寿命具有重要影响。
在设计和施工过程中，需要严格按照相关标准进行操作，确保地埋管道的质量和安全性。
简述地源热泵地埋管垂直换热系统施工
简述地源热泵地埋管垂直换热系统施工我国地源热泵的开发利用起步比较晚，虽然早在20世纪50年代，就曾在上海、天津等地尝试采用夏取冬灌的方式抽取地下水制冷，但开始推广和研究地源热泵系统是在20世纪90年代。
为何要推广应用，有两方面原因：一方面是要节约常规能源、充分利用可再生能源的国内外大趋势；另一方面，我国具有较好的热泵科研与应用的基础。
1、地源热泵系统的定义地源热泵系统是以浅层地热能资源，即蕴藏在浅层岩土体、地下水或地表水中的热能资源为低温热源，以水或添加防冻剂的水溶液为传热介质的热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。
根据地热能交换系统形式的不同，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、地埋管热泵系统的工作原理地埋管热泵系统是以水或其他换热介质作为冷热能的载体，通过埋设在地下的换热管与岩土体进行热交换，冬季把岩土体中的热量取出供暖，夏季把室内热量取出释放到岩土体中储能。
采用室外地埋管垂直或者水平埋管敷设。
3、地源热泵施工流程核实图纸→定位放线→检查施工机械→定点就位→垂直找平→钻机钻孔→检查预制PE管→第一次水压试验→PE管下管及保压验收→管井回填→水平沟槽开挖→环路集水管连接→第二次水压试验→管沟回填4、地源热泵监理控制要点4.1钻孔前准备（1）钻孔前应督促施工单位勘测现场，做好和其他专业的交叉与衔接。
根据施工钻孔平面图的孔数、行距和面积，进一步核实现场的施工面积以满足打孔要求。
（2）核实无误后，要求施工单位按施工平面图检查定位放线，排水、泥浆倒运工序，合理安排土方、泥浆池、安全通道及堆土场的位置，保持通道畅通无阻。
4.2钻孔施工（1）钻孔就位，监理应采用测量仪器复核钻机钻孔垂直度，防止垂直偏差将已埋管道损坏。
（2）确定要钻孔的两孔之间挖泥浆池，具体大小根据现场需要，位置在地埋管挖沟方向两孔之间，用作钻井机在施工中水循环载体，方便水流到其他地方，保证施工现场的整洁。
最全面的地、水源热泵设计与施工要点
最全面的地、水源热泵设计与施工要点一、土壤式地源热泵空调系统设计1.水平与垂直埋管2.地下换热器设计串联方式并联方式单一流通通路，空气容易排除需较大直径管子，换热量较大，但成本高，适用于小型的系统。
可使用较小的管径，成本低，设计安装必须注意保持较高的流体流速，以充分排除空气应同程设计，各并联管路长度一致。
垂直U 型埋管并联系统实例认识埋管材料UPV C PB PP-R PEX ABS铝塑复合管PE/AL塑复铜管PE长期使用时温度/℃≤45≤90≤70≤90≤60HDPE≤60XLPE≤90≤80≤70公称压力/Mpa.1.61.6~2.5（冷水）1.0（热水）2.0（冷水）1.0（热水）1.6（冷水）1.0（热水）1.61.0PH管可达2.02.0 1.25膨胀系统/（m/m·℃）7ｘ10-513ｘ10-511ｘ10-515ｘ10-511ｘ10-52.5ｘ10-51.18ｘ10-5 1.5ｘ10-4导热系数/（W/(m·K)）0.160.220.240.410.260.450.49弹性摸量/（N/cm2）3.5ｘ1053.5ｘ1051.1ｘ1050.6ｘ1058ｘ104膨胀力/MPa（D=32mm ,t=50℃,L=10m）31 4.817.825.3来自暖通南社整理81.5管壁厚度一般最薄最厚一般一般厚薄一般单价便宜贵贵较贵较贵较贵贵较贵外径/mm 20~31516~11020~1116~6315~30016~6315~5520~730寿命/a5050505050505050连接方式弹性密封夹紧式，热熔连热熔连接夹紧式，采用金属或尼龙粘接夹紧式，采用金属或尼龙接头焊接式，夹紧式夹紧式，热熔连接，插接电熔合或粘接接，插接电熔合连接接头连接要求导热系数大流动阻力小热膨胀性好工作压力符合系统要求工作温度-20~70℃价格低常见塑料管规格Φ20ｘ2Φ25ｘ2.3Φ32ｘ2.9Φ40ｘ3.7Φ50ｘ4.6Φ63ｘ5.8不同土质对换热的影响k导热系数W/（m·K）a扩散率10－6 m2/sρ密度kg/m3c热容量kJ/（kg·K）花岗岩3.5 1.333330.84大理石2.4 1.0329170.84致密湿土1.30.6521830.88致密干土0.90.5220830.84轻质湿土0.90.521667 1.05轻质干土0.350.2815000.84密度越大，导热系数越大。
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垂直地埋管地源热泵空调系统设计简介：通过国税局办公大楼采用土壤源(垂直埋管)热泵的空调设计，介绍土壤源热泵的设计方法、施工工艺。
同时根据该空调工程实际运行模式的参数测量、数据处理，得出土壤源(垂直埋管)热泵是一种节能、环保的空调能源。
关键字：土壤源热泵，垂直埋管，节能近年来随着能源和环境的问题日益严重，在满足人们健康、舒适要求的前提下，合理利用能源，保护环境，减少常规能源消耗、节约能源已成为暖通空调行业需要面对的一个重要课题。
土壤源热泵热泵空调系统是通过吸收大地(包括土壤、井水、湖泊等)的冷热量，冬季从大地吸收热量，夏季从大地吸收冷量，再由热泵机组向建筑物供冷供热而实现节能，是一种利用可再生能源的高效节能、无污染的既可供暖又可制冷的新型空调系统。
为了合理利用能源、减少常规能源消耗、节约能源，大力推广这种新型节能空调系统，对设计、施工运行指导，国家建设部相继颁布了民用建筑及公共建筑节能设计标准，地源热泵系统工程技术规范。
本文对宁波鄞州区国税局土壤源(垂直埋管)热泵空调设计、施工、调试及运行情况作了较详细的论述，供同行借鉴参考。
一、工程概况宁波市鄞州区国税局办公楼坐落在风景优美的宁波鄞州区鄞县大道旁，它是一幢办公性质综合楼。
本建筑地上十九层，地下一层(主要为设备层及车库)。
其中一至三层主要功能区为大厅、纳税大厅、办公室、餐厅、活动室，四至九层以及十一至十九层主要功能区为办公室、会议室、多功能厅、招待所，十层为信息中心、办公室，总建筑面积约为26000平方米，空调面积约为19000平方米。
建筑高度为71.1米。
建筑外景二、设计参数及空调冷热负荷1、室外计算参数：(参见宁波地区气象参数)2、室内设计参数：房间名称夏季冬季新风m3/h·p噪声CLB(A)温度℃相对湿度%温度℃相对湿度%办公25 6520 3530 50会议25 6520 3525 50餐厅26 6520 3530 50大厅26 6520 3520 50 3、本工程空调逐时冷负荷综合最大值：2400KW，空调总热负荷：1600KW。
三、空调系统设计1、空调系统划分本工程空调系统由两个系统组成：K---1由五台美国原装进口的Waterfurce热泵机组(每台机组的制冷负荷为88Kw)，供十层、十五层、十四层局长办公室、十八层、十九层使用，该系统主要是满足十层计算机房、局长办公室、接待、多功能厅等特殊的场所的用途。
K---2由两台意大利克莱门特热泵机组(每台机组的制冷负荷为968Kw)，供一至九层、十一至十三层、十六、十七层办公使用。
2、空调系统主要设备选择选择五台Waterfurce制冷量Q=88Kw热泵机组、两台制冷量Q=968Kw意大利克莱门特热泵机组。
五台小机组，夏冬季的制冷、制热转换是通过机组内置的电动四通换向阀转换制冷剂的流向来达到制冷、制热转换。
而两台大机组通过外面设置的十二个手动阀门切换冷冻、冷却水来实现夏冬季制冷、制热转换。
3、空调水系统设计(1)空调冷冻水系统采用一次泵变流量系统，管道附设采用竖向同程、水平同程。
(2)空调冷却水系统采用一次泵定流量系统，管道附设采用十四个水平同程环路。
4、空调系统方式(1)一~四层大厅、餐厅采用空调风柜加低速风道系统。
(2)办公采用风机盘管加新风系统。
5、空调系统的自动控制：采用DDC控制系统。
四、室外垂直埋管换热器设计由于埋管换热器中循环介质与大地岩土间的换热情况相当复杂，因此土壤源热泵热泵空调系统的设计难点主要集中在地下换热器的设计上。
埋管形式、埋管或竖井的间距、埋深、管径、循环介质的流量等既是影响埋管换热器与大地岩土间换热的重要因素，又是构成埋管换热器具体形式的主要参数。
此外，埋管地点的地质状况、气候特征、建筑物的负荷变化状况也都影响换热器的换热，其中地下岩土的热物性对传热的能力影响很大。
由于设置室外垂直埋管换热器的主要费用是钻孔工程的费用,因此正确设计室外垂直埋管换热器埋管的长度对于保证空调系统的效果和经济性十分重要。
目前，国内外已开发了一些地热换热器设计计算软件，如：清华大学的DEST软件2003年，美国地源热泵协会的GLHEPRO软件3.03版,可以避免在设计中盲目估算带来的失误。
在工程设计中，室外垂直埋管换热器设计应根据埋管建筑物的地质勘察报告、气候特征等资料采用有关设计计算软件进行设计计算。
(一)本工程地质勘察报告资料1、建筑物土壤地质资料由本工程钻孔堪察结果提供的资料，分析得出，土壤在0-70米深范围内大致可分为如下几层：地层标高(m)主要土类-10.17粘土、淤泥-21.27淤泥、粉质粘土-30.87粘土-36.697粘土-51.07粉质粘土-55.77粉砂、粉质粘土-66.07粉砂、粉质粘土、圆砾-70.87粘土2、大地热工特性表地层材料传导率Btu/h*ft*0F扩散率ft2/h密度1b/ft3热容量Btu/1b*0F密集岩层(花岗岩)2.00.0502000.20普通岩石(石灰石)1.40.0401750.20重土-潮湿(粘土、紧密的沙子肥土)0.750.02501310.23重土-干燥(粘土、紧密的沙子肥土)0.500.0201250.20轻土-潮湿(松散的沙子淤泥)0.500.0201000.25轻土-干燥(松散的沙子淤泥)0.500.011900.20详细准确的建筑地质工程堪察资料是土壤源热泵热泵空调系统设计的重要依据。
在设计中应注意地下岩土的温度场变化有二个主要特性：一是达到一定深度后温度基本上保持一个定值,这个值接近该地区的年平均气温(宁波地区年平均气温16.2度)；二是在地表以下一定范围内温度呈周期性变化,但波动幅度小于气温的波幅,而且存在时间上的延迟,随着深度的增加波幅减小,延迟度增大。
这二点都有利于热泵系统工作能效比的提高。
(二)室外垂直埋管换热器设计1、可行性及经济性应根据岩土体地质勘察结果评估土壤源(垂直埋管)热泵系统实施的可行性及经济性。
根据建筑物室外总平面及实验钻孔情况，采用DN32,U型垂直埋管换热器，在地埋管方案设计中经过初步估算：钻孔数300口，间距5米，埋深65米，总埋长度39000米，钻孔施工费用140万RMB。
因此，经过比较分析：土壤源(垂直埋管)热泵系统方案是可行的，且是较经济的。
2、建筑物室外各种管线附设情况建筑物室外总平面中主要有排水管几各中电缆管、深度在地下2m以上，埋管区域地埋管水平干管埋深在地下2.5m以下，同时预留了进出重型设备及车道位置。
3、地埋管材及管件的选用设计中采用了化学稳定性好、耐腐蚀、导热系数大、流动阻力小的塑料管及管件，d32 3.0+0.5/PE80 1.25MPa。
4、传热介质的选用因宁波地区冬季室外气温较高，冬季冻土深度较浅，因此本工程设计中采用了水作为传热介质。
未考虑在地埋管循环水中添加防冻剂。
但为了防止冷却循环水管内循环水在极端气温下结冻，采用感温自控系统启动循环泵。
当系统循环回水温低于4℃时，由自控系统启动循环泵驱动循环水并且报警提示，可以有效的避免地埋管内水结冻问题的出现。
5、土壤源热泵系统总吸热量与总释放量相平衡的措施在土壤源热泵热泵空调系统设计中，土壤源热泵系统总吸热量与总释放量相平衡的措施对于保证大地岩土的热稳定性、土壤源热泵系统的经济性及空调实际运行效果十分重要。
本工程经过技术经济比较，设计中采用辅助冷却源与地埋管换热器并用的调峰形式。
利用室外530m3消防喷泉水池辅助散热来消除最热月峰值负荷。
6、钻孔回填材料的选用本工程钻孔回填材料采用了原土回填。
7、土壤源热泵系统地埋管水系统设计设计采用了十四个水平同程环路与机房集水器及分水器相连。
地埋管水系统采用一次泵定流量系统。
8、土壤源热泵系统运行方式(1)、5台小热泵机组夏季冷却由室外喷泉水池散热实现，冬季制热热源来自地埋管系统。
(2)、2台大热泵机组夏季冷却由地埋管散热实现，冬季制热热源来自地埋管系统。
(3)、5台小机组，夏冬季的制冷、制热转换是通过机组内置的电动四通换向阀转换制冷剂的流向来达到制冷、制热转换。
而2台大机组通过外面设置的十二个手动阀门切换冷冻、冷却水来实现夏冬季制冷、制热转换。
9、室外垂直埋管换热器设计计算及调整后的主要数据采用美国俄克拉荷马州Oklahoma大学开发的GLHEPRO软件程序进行计算。
室外垂直埋管材质选择：采用PE管U型单排管d32 3.0+0.5/PE801.25MPa(1)、井间距：5*5米(2)、井径：D110(3)、井深：73米(4)、打井数量：14组(每组约为26个)，总共370个、管径D32(5)、总埋管长度：54625米(6)、指标：制冷44w/米,制热30w/米。
(7)、钻孔回填材料：原土回填。
注：因室外总平面中有富裕的埋管区域，经业主要求，为确保空调效果，总埋管长度及打井数量在设计计算的基础上加大了15%。
五、室外垂直埋管系统主要施工工艺1、采用的设备：钻机采用XY-1，XY-1B，往复式泥浆泵采用BW-250。
2、材质：采用PE管U型单排管d32 3.0+0.5/PE80 1.25MPa3、.井下垂直PE管预制(1)、预制程序目测PE管的外观质量，查验三证和理化报告，合格并签证后方可预制。
(2)、减少磨损安装单位按图纸要求截取PE管所需长度并要求在此长度的地面上铺上细砂，以减少管子与地面的磨损。
(3)、热熔焊接该PE管采用热熔连接。
连接方法应按热熔承插连接和热熔对口连接。
热熔机采用台式和便携式。
具体工序要求：削平需焊的二管口工作面使其在同一工作面上，保证与管线垂直，并标出两管连接轴线。
加热熔接温度：承插式260℃±10℃；对接式200℃-210℃。
焊接后焊接处强度应大于管子本身强度。
先焊好管线底部的"U"形弯。
然后注水加压至试验压力1.2Mpa,保持15分钟，压降小于0.001Mpa合格泄压。
保留管内清水，焊好封头。
(4)、PE管下井头部定位针制作为了使PE管顺利插入井底并定位，施工制作1.65m头部带箭头的直径16mm螺纹钢，在距箭头50cm位置焊一条"7"字形的15cm长，直径10mm圆钢，以利于放管和定位。
1.5m长，直径16mm螺纹钢绑扎在PE管中间，带箭状的头部伸出U形弯底部15cm。
(5)、管口标记若埋底不露管头的还应在PE管的闷盖处扎一条红色醒目的条带以便挖土时寻找管头，另一闷盖处扎一条施工尼龙绳来控制落管的深度，控制管头与地面的尺寸,要保证线的强度，以免断线造成管子滑下而取不出管。
(6)、管间距控制一口井内的两条管子必须保持一定的间隙，应用标准d32PE管制成圈套，用电缆扎带以4m一档扎紧。
4、放管监控(1)、FTS搭接关系FTS时距为零时，就说明本钻井工作与其紧后放管工作之间的紧密衔接。