地源热泵在家用别墅的应用及费用

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前言

地埋管地源热泵系统也称地耦合系统或土壤源地源热泵系统，GB50366-2005（地源热泵系统工程技术规范）定义为地埋管地源热泵系统。 该系统的工作原理：系统采用闭式方式，通过中间介质（通常为水或者是加入防冻剂的水）作为热载体，使中间介质在埋于土壤内部的封闭环路中循环流动，进行空调系统与外界土壤之恒定冷热交换。室内部分以一台或多台整体直接送风、冷媒水加风机盘管等多种形式通过水系统形成水网环路。

由于合理利用了清洁可再生能源，符合人类利用能源的产业策略，并有效提供高效、稳定的能源利用，尤其是在采暖模式优势更为明显。该形式在北美及欧洲被普遍采用，并受当地政府积极推广支持。尤其对于高档别墅中的空调选择，该空调形式有着无可比拟的优势。

随着我国国民经济飞速发展，国内别墅市场也迅速扩大，这为地埋管地源热泵系统的发展提供了很好的机遇。本文结合笔者参与的一个工程实例，探讨此类工程中常见问题，并总结采用该技术在设计施工中的一些实际经验。

一、工程概况

本工程为私人别墅，地点位于北京市大兴区某小区，其建筑面积为430㎡，地下一层地上两层；该别墅主要功能为客厅、卧室、厨房、视听间、卫生间、书房、健身房、阳光房等多种功能，该工程采用地源热泵系统满足各房间夏季制冷、冬季供暖的需求。

图1 别墅外景

二、 方案选定

由于本工程地处大兴，远离市政热力，因此业主要求空调系统须冷暖两用，且不破坏庭院景致和不影响室内装修。

笔者通过对设备初投资及运行费用的分析并结合业主的要求、别墅的舒适度等综合因素，选定采用地埋管地源热泵空调系统为该别墅夏季制冷冬季供暖。又因该别墅有多种功能，所以室内送风采用卧式暗装风机盘管加暖气片；为避免因气体流动影响室内空气质量，厨房、卫生间用暖气片供暖。别墅建筑总设计热负荷26.4KW，总设计冷负荷22KW；地埋管竖孔6个，每孔直径为150 mm，深100 m，孔间距5 m，地埋管采用双U高密度聚乙烯（PE）管，竖孔管DN32，水平管DN40。

表1 主要机房设备

三、 施工中应注意的问题

1 .钻孔

1）施工前应了解埋管场地内已有的地下管线、地下构筑物的功能及其准确位置，每个竖孔开钻前都应人工开挖探坑，探坑直径不小于300 mm，深度不小于1.2 m

2）钻孔时保证钻杆的垂直以确保每个竖孔平行，防止窜孔

3）本工程地处大兴，砂层较多，为防止竖孔塌陷和渗水，钻孔进行中适时向钻孔内注入黏土，以提高成孔质量和缩短成孔时间

图2 地埋管成孔图

室外井图

2. 竖直下管

1）下管前必须对所有管材进行试压，不小于0.6MPa，稳压15分钟，压力不降，不渗不漏，认为合格

2）下管后回填前应及时对PE管试压，合格后方可进行下一个孔的开钻；（因笔者疏忽，在钻第三个孔时才对前两个下孔的管进行试压，结果有一个不合格，管子无法拔出，浪费了一个竖孔，只好再增钻一个竖孔）

3）为防止孔内泥沙沉积，减少孔的有效深度，钻孔完毕后，应及时下管，并采取防止PE管上浮的固定措施

4）试压合格后，及时密封U形管的四个开口端部，U形管以每组对分别绑好，方便以后管道联接

3.水平铺管、管道联接

1）水平地埋管可不设坡度，上层埋管顶部应在冻土层以下0.4m，且距地面不小于0.8m,供回水环路集管的间距不小于0.6m

2）管道联接目前常采用专用设备进行电熔焊接和热熔焊接。电熔焊接有专用仪器控制时间，焊接工艺好，但电熔焊接件价格较高；热熔焊接时尤为注意，掌握好时间，避免焊接后缩孔，甚至堵塞管道

4.回填

1）竖孔灌浆材料宜采用膨润土和细纱的混合浆或专用材料，也可用钻孔过程中产生的泥浆沉淀物（本工程采用此种方法），确保钻孔灌浆密实，无空腔。否则会降低传热效果，影响工程质量

2）水平联接管回填土应细小、松散、均匀且不含石块及土块，回填压实过程应均匀，且不得使管道架空

3）外线管道与机房设备的连接，外线管道进入机房时应设穿墙套管且套管伸出外墙壁不小于50 mm，套管与外墙、套管与外线管道间均应做好防水，然后进行外线回填

5.机房与末端

1）机房设在地下室，不占用有效空间；热泵机组采用永源热泵公司专门针对地埋管系统设计的地源热泵机组，机组整体紧凑，机房面积小，整个机房面积不到5㎡；

2）末端采用风机盘管送风，局部功能房间采用散热器;

3）施工注意事项：别墅项目施工面对的多是业主个人，随着装修的进行，业主难免会有新的想法，所以末端施工中不能只凭图纸单干，要配合装修，并做到及时与业主沟通。

室内安装的风机盘管

四、小结

地埋管地源热泵系统正在我国得到推广应用，本文对其发展和施工中的一些问题进行了探讨：

1) 地埋管地源热泵系统一机两用，同时解决建筑物的供冷、采暖。对远离市政热力，又对环境和舒适度要求很高的别墅来说，地源热泵系统无疑是很好的选择；

2) 地埋管地源热泵系统外线埋于地下；机房置于地下室，占地面积小；系统完工后别墅外墙和庭院无任何附属物，整体大方、整洁；

3） 地埋管地源热泵系统为成套系统，施工中任一环节的疏忽都会影响整套系统的运行和节能效果，因此施工过程中结合现场情况严格按照规范要求施工；

4）地埋管地源热泵系统充分利用可再生的浅层地能，具有显著的节能环保优势，必将在未来的建筑——尤其在别墅供暖中得到更广泛地应用。

本项目位于北京市大兴区独墅逸致别墅区，地源热泵安装于2006年，至今使用15年，效果很好，别墅面积每年采暖制冷费用约为6000-7000元整。（技术交流138-1131-3271）

很多家用房子想做地源热泵，但又找不到价格从参考，因此我们写一份价格方案出来，供大家参考。

别墅地源热泵安装报价

1.预算价格包含室外钻井、机组、机房安装、室内风盘、管道及风口。

2.以上为钻井报价仅供参考，最终报价以现场为准。

3. 机组、水泵选择进口品牌为主。