地源热泵系统优化设计

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1、地源热泵系统优化设计—降低地源热泵系统初投资的有效途径张俊巧北京诚信能环科技有限公司100031摘要：本文从地源热泵项目的特殊性出发，结合地源热泵工程实例，分析地源热泵系统初投资高的根本原因，并从地源热泵工程实施的各个具体环节深挖降低初投资的可能性，从项目初期地质勘查，中期系统形式的选择、埋管方案的制定，后期施工质量管理以及运行策略的控制方面进行严格分析，做到既控制了工程成本，又保证地源热泵系统的运行效果，充分体现了地源热泵系统的可行性、经济性，是真正意义上的系统优化。关键词：地源热泵系统优化1．前言地源热泵是一种利用地下浅层地

2、热资源（土壤）的高效节能供暖空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低品位能向高品位能的转移。热泵机组的能量流动是利用其所消耗的高品位能（如电能）将吸取的全部热能（即电能+吸收的热能）一起排输至高温热源，而其所耗能量的作用是在冬季吸收低品热源（土壤）中的热能、在夏季向高品位热源（土壤）释放热量。能流关系如图1-1所示：消耗的电能1kW(25%)（免费的自然能源）吸收的土壤热量热泵机组3kW性能系数(75%)COP=4供热量4kW(100%)图1-1地源热泵能流关系图地源热泵系统使用大自然中大量可重复利用的能源，

3、产生100%的可利用的热能，仅需要25%的电能，其他75%的能量来自大自然中免费的可再生能源，不仅节能，而且环保效益显著。地源热泵属于利用浅层地能的新型能源利用方式，具有高效节能，运行费用低、利用可再生能源，环保效益好等显著优势，因此在能源日益紧张、环保要求逐渐提高的主导形势下，地源热泵供暖、制冷系统越来越受到青睐。但是到目前为止，地源热泵供暖、制冷系统仍没有成为行业主流，究其原因，主要是其初投资较高，尤其是在地源热泵系统设计不合理的情况下，地源热泵室外埋管费用可能占到整个系统初投资的50%以上，迫于资金限制，大多对地源热泵感兴

4、趣的投资者不得不转回到传统的空调形式，从而限制地源热泵系统的发展。2．地源热泵系统初投资高的主要原因地源热泵系统初投资一般较常规供暖、制冷系统高，一方面有其客观原因，另一方面有主观因素存在，在实际的地源热泵系统工程中，初投资高有一大部分是由主观因素引起的，是可以通过技术改进和施工管理避免的。总结地源热泵系统初投资高的主要原因有以下几方面：2.1预算定额不完善地源热泵系统主要由水源热泵机组、地热能交换系统（室外埋管系统）、建筑物内系统组成，其中水源热泵机组、建筑物内系统均有比较成熟的预算定额，而室外埋管系统却没有可参考的预算定额，

5、目前这部分的投资预算大多以实际工程经验为参考，对于同一工程各单位的报价差距较大，但却很难判断其报价的合理性，这也是限制地源热泵发展的一方面原因。2.2现场勘查不详细现场勘查在地源热泵系统设计施工中是最重要的一个的环节，现场勘查的结果是判断地源热泵系统的经济性的主要依据，同时现场勘查的仔细与否是影响地源热系统初投资的主要原因之一。现场勘查主要有量方面的含义，一是现场状况的调查，二是地质勘查。现场状况调查主要包括以下内容：ò场地规划面积、形状及坡度ò场地内已有建筑和规划建筑物的占地面积及其分布ò场地内树木植被、池塘、排水沟及架空输电

6、线、电信电缆的分布ò场地内已有的、规划修建的地下管线和地下构筑物的分布及埋深通过现场状况的勘查，初步确定工程是否适宜采用地源热泵系统并为将来地源热泵室外埋管设计提供了基本条件。地质勘查主要包括下列内容：ò岩土层的结构ò岩土体的热物性ò岩土体的温度ò地下水静水位、水温、水质及分布ò地下水径流方向、速度ò冻土层厚度地质勘查的主要目的是确定地下换热器每延米的换热量以及地源孔施工的难易程度，从而确定地下换热器的大小、地源热泵系统室外埋管部分的施工工艺及预期工期。如果现场情况调查不清楚，就可能会给设计以及将来施工带来困难，以往实验表明，地

7、下换热器单位孔深的换热量为40~70W/m【1】【2】，范围较大，为规避风险，一般设计会根据经验取最不利工况设计，地下换热器总长度设计过大，由此引起的材料费和安装费用较高，导致地源热泵系统初投资将明显高于其它空调系统。2.3施工管理不严格因为地下换热器与土壤之间的换热主要依靠地埋管和土壤之间的导热，地源热泵室外埋管施工工艺和施工管理的质量直接影响地下换热器的运行性能，因此地源热泵系统设计需要考虑施工管理水平。地源热泵技术在我国的应用发展还处于起步阶段，相应的规范、标准还不健全，施工工艺及施工管理还比较混乱，地源热泵室外埋管系统的

8、施工水平参差不齐，钻孔、下管、回填等关键工序的施工工艺和管理方法不能保证系统的高效性，从而，地源热泵系统设计保留较大的余量，这也是造成地源热泵系统初投资高的原因之一。3．降低除投资的主要途径——地源热泵系统优化设计我公司通过大量的实际工程实践，摸索出了一套地源热