地源熱泵在建筑中的應(yīng)用

1、地源熱泵系統(tǒng)在建筑中的應(yīng)用中國(guó)建筑科學(xué)研究院空調(diào)所教授級(jí)高工 袁東立（010）84287983地源熱泵系統(tǒng)在建筑中的應(yīng)用一、地源熱泵的種類二、地源熱泵的發(fā)展近況三、各種地源熱泵的應(yīng)用特點(diǎn) 一）土壤源熱泵系統(tǒng) 二）地下水的熱泵系統(tǒng) 三）地表水和污水源的熱泵系統(tǒng)四、大型地源熱泵項(xiàng)目實(shí)例一、地源熱泵系統(tǒng)的種類1）（ground-coupled heat pump systems, GCHPs）或者叫地下熱交換器熱泵系統(tǒng)2）（ground heat exchanger, GHPs）；以利用地下水為冷熱源的地下水熱泵系統(tǒng)3）（ground water heat pumps, GWHPs）；以利用地表水（

2、淡水、海水）為冷熱源的地表水熱泵系統(tǒng)4）（wastewater source heat pump,WSHPs)以城市污水及中水為冷熱源的污水源熱泵系統(tǒng)二、地源熱泵的發(fā)展近況我國(guó)幅員遼闊，地源熱泵項(xiàng)目眾多。截止08年底，建設(shè)部一共公布144個(gè)地源熱泵示范項(xiàng)目，總面積為1578.09萬。由于地源熱泵系統(tǒng)可以同時(shí)供冷供熱，所以無法簡(jiǎn)單比較其市場(chǎng)市值所占比例。根據(jù)估算，2007年的總體市場(chǎng)規(guī)模約為72億元，并逐年擴(kuò)大。二、地源熱泵的發(fā)展近況針對(duì)地源熱泵系統(tǒng)的研究也一直往前發(fā)展，主要包括以下幾個(gè)方面：（1）地下埋管換熱器的傳熱模型和傳熱研究； （2）地下井水換熱系統(tǒng)的模型和傳熱研究； （3）夏季瞬態(tài)工況

3、數(shù)值模擬的研究； （4）熱泵裝置與部件的仿真模型的理論和實(shí)踐研究； （5）地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)制冷工質(zhì)替代研究； （6）其他能源如太陽(yáng)能、水電等與地?zé)嵩绰?lián)合應(yīng)用的研究； （7）地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工； （8）地源熱泵系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性能和運(yùn)行特性的研究； （9）地源熱泵系統(tǒng)與埋地?fù)Q熱器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能匹配方面機(jī)組整體性能的研究； （10）污水源系統(tǒng)污水換熱器的研究與開發(fā)等等。 二、地源熱泵的發(fā)展近況發(fā)展特點(diǎn)（1）覆蓋面廣，各種建筑類型都有應(yīng)用（2）各種熱泵系統(tǒng)類型均有應(yīng)用（3）用于北方供熱居多（4）用于城市城郊居多，農(nóng)村很少二、地源熱泵的發(fā)展近況已出版的相關(guān)圖集及規(guī)范1）國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：水源熱泵機(jī)組（GB/T

4、 19409-2003），地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范（GB 50366-2009）2）標(biāo)準(zhǔn)圖集：熱泵熱水系統(tǒng)選用與安裝（06SS127），水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與安裝（07K504），地源熱泵冷熱源機(jī)房設(shè)計(jì)與施工（06R115）。三、各種地源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)一）土壤源熱泵系統(tǒng)1）設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備（1）進(jìn)行土壤熱交換器地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)前，應(yīng)根據(jù)工程勘察結(jié)果評(píng)估土壤熱交換器地源熱泵系統(tǒng)實(shí)施的可行性及經(jīng)濟(jì)性。（2）土壤熱交換器地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)前，應(yīng)對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)土壤熱物性參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，并進(jìn)行熱響應(yīng)實(shí)驗(yàn)。三、各種地源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)一）土壤源熱泵系統(tǒng)2）土壤源埋管換熱器的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 埋管形式 連管方式 回填工藝

5、 與其他冷熱源方式的結(jié)合（熱平衡）三、各種地源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)一）土壤源熱泵系統(tǒng)埋管形式a單單U形管形管 b雙雙U形管形管 c小直徑螺旋盤管小直徑螺旋盤管 d大直徑螺旋盤管大直徑螺旋盤管常見的幾種垂直式地埋管：工程中常用的是單工程中常用的是單U形管形管 和雙和雙U形管，有較成熟的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可參考。形管，有較成熟的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可參考。 三、各種地源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)一）土壤源熱泵系統(tǒng)連管方式1）全并聯(lián)，分集水器式工程實(shí)例：南京朗詩(shī)國(guó)際街區(qū)B1區(qū)地源熱泵系統(tǒng)三、各種地源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)一）土壤源熱泵系統(tǒng)連管方式2）同程式工程實(shí)例：十七中地埋管系統(tǒng)三、各種地源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)一）土壤源熱泵系統(tǒng)連管方

6、式3）異程并聯(lián)式工程實(shí)例：八達(dá)嶺高速公路收費(fèi)站地源熱泵三、各種地源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)一）土壤源熱泵系統(tǒng)回填規(guī)范要求：回填料：細(xì)小、松散、均勻，且不應(yīng)含石塊及土塊，宜采用膨潤(rùn)土和細(xì)砂（或水泥）的混合漿等?；靥罘绞剑汗酀{回填封孔。三、各種地源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)一）土壤源熱泵系統(tǒng)熱平衡南方地區(qū)的夏季排熱量大于冬季吸熱量，可采用土壤源熱泵與冷卻塔聯(lián)合使用的方式，冬季只用土壤源；北方地區(qū)在冬季可以采用土壤源與輔助熱源相結(jié)合的模式，夏季由土壤源單獨(dú)承擔(dān)建筑物負(fù)荷。 三、各種地源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)一）土壤源熱泵系統(tǒng)熱平衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)熱平衡的計(jì)算需要比較精確的軟件模擬全年的負(fù)荷增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，切換閥門

7、增加（后面通過2個(gè)實(shí)例來說明）三、各種地源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)二）地下水的熱泵系統(tǒng)應(yīng)用特點(diǎn)：地下水溫比土壤溫度更恒定，熱泵系統(tǒng)效率更高可以不受熱平衡的限制，可以單取熱取冷受地質(zhì)影響程度比土壤源熱泵更大地下水開采對(duì)環(huán)境的影響程度比土壤源要大三、各種地源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)三）地表水和污水源的熱泵系統(tǒng)地表水系統(tǒng)的特點(diǎn)在靠近地表水源的建筑采用時(shí)，系統(tǒng)施工較容易地表水受空氣溫度及太陽(yáng)輻射影響較大水質(zhì)劣于地下水，優(yōu)于污水三、各種地源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)三）地表水和污水源的熱泵系統(tǒng)污水源系統(tǒng)的特點(diǎn)靠近城市污水管線的地方，采用污水源經(jīng)濟(jì)技術(shù)性較好污水常年溫度較穩(wěn)定除污方式是系統(tǒng)可靠運(yùn)行的保證三、各種地源熱泵系統(tǒng)的

8、應(yīng)用特點(diǎn)三）地表水和污水源的熱泵系統(tǒng)污水處理技術(shù)采用常規(guī)的污水處理技術(shù)：格柵攔污機(jī)采用自動(dòng)反沖除污機(jī)采用初效除污+污水換熱器污水直進(jìn)機(jī)組四、大型地源熱泵項(xiàng)目實(shí)例四、大型地源熱泵項(xiàng)目實(shí)例一）杭州朗詩(shī)國(guó)際街區(qū)高層地源熱泵項(xiàng)目一）杭州朗詩(shī)國(guó)際街區(qū)高層地源熱泵項(xiàng)目項(xiàng)目應(yīng)用特點(diǎn)總結(jié)：1）有效的將地源熱泵系統(tǒng)與天棚輻射+置換新風(fēng)末端結(jié)合在一起2）總建筑面積達(dá)到18萬平米，是迄今為止最大的地源熱泵系統(tǒng)（無輔助冷、熱源）。3）地上33層，總樓高100米，成功地將地源熱泵應(yīng)用在高層建筑中4）總打孔數(shù)2397個(gè)，其中利用樁基孔228個(gè)，布置于地下車庫(kù)樓板下及周邊綠地，是迄今為止最大的地埋管系統(tǒng)。一）杭州朗詩(shī)國(guó)際街

9、區(qū)高層地源熱泵項(xiàng)目項(xiàng)目概況杭州朗詩(shī)國(guó)際街區(qū)節(jié)能住宅小區(qū)位于浙江省杭州市下沙區(qū)，總建筑面積約22萬平米，地上建筑面積約18萬平米,地上高度100米。本工程末端為天棚輻射+置換新風(fēng)系統(tǒng)，其中X戶型為風(fēng)機(jī)盤管+地板采暖系統(tǒng)，利用地埋管作為冷熱源，系統(tǒng)分高、低區(qū)，各采用四臺(tái)地源熱泵機(jī)組為末端天棚系統(tǒng)和新風(fēng)系統(tǒng)提供冷熱量。 一）杭州朗詩(shī)國(guó)際街區(qū)高層地源熱泵項(xiàng)目新風(fēng)系統(tǒng)夏季由熱泵系統(tǒng)提供7/12的冷凍水，冬季提供35/30的熱水；天棚輻射系統(tǒng)夏季由熱泵系統(tǒng)提供18/20的冷凍水，冬季提供28/26的熱水。不同季節(jié)運(yùn)行工況的轉(zhuǎn)換靠閥門的切換實(shí)現(xiàn)。同時(shí)高、低區(qū)各采用兩臺(tái)封閉式冷卻塔，夏季系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)提供地埋管與

10、冷卻塔的冷源切換。兩者的轉(zhuǎn)換靠閥門的切換實(shí)現(xiàn)。地埋管系統(tǒng)提供全部的冬季采暖和生活熱水負(fù)荷，夏季提供50%左右的峰值負(fù)荷，其余由冷卻塔承擔(dān)，在初夏及夏末，開啟冷卻塔運(yùn)行。生活熱水分低、中、高三區(qū)，各采用兩臺(tái)地源熱泵機(jī)組為末端生活熱水系統(tǒng)提供生活熱水。(系統(tǒng)圖見下頁(yè)，以高區(qū)系統(tǒng)圖為例） 一）杭州朗詩(shī)國(guó)際街區(qū)高層地源熱泵項(xiàng)目一）杭州朗詩(shī)國(guó)際街區(qū)高層地源熱泵項(xiàng)目項(xiàng)目設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)為實(shí)現(xiàn)杭州朗詩(shī)這些特點(diǎn)的空調(diào)系統(tǒng)，主要的幾個(gè)設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)為：全年動(dòng)態(tài)能耗分析圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能優(yōu)化地源熱泵熱平衡系統(tǒng)計(jì)算與設(shè)計(jì)一）杭州朗詩(shī)國(guó)際街區(qū)高層地源熱泵項(xiàng)目全年動(dòng)態(tài)能耗分析一、 Energy Plus 二、 eQuest 建模輸出結(jié)

11、果輸入?yún)?shù)計(jì)算結(jié)果不理想滿足要求調(diào)整參數(shù)查找報(bào)告負(fù)荷計(jì)算流程圖負(fù)荷計(jì)算流程圖一）杭州朗詩(shī)國(guó)際街區(qū)高層地源熱泵項(xiàng)目圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能優(yōu)化設(shè)計(jì)l 住宅的主體結(jié)構(gòu)以鋼住宅的主體結(jié)構(gòu)以鋼筋混凝土墻體為主，在其筋混凝土墻體為主，在其外側(cè)設(shè)置高密度保溫板，外側(cè)設(shè)置高密度保溫板，再留出再留出空氣對(duì)流層空氣對(duì)流層，設(shè)置，設(shè)置開放式的干掛外墻。開放式的干掛外墻。l 住宅的主體結(jié)構(gòu)以鋼筋住宅的主體結(jié)構(gòu)以鋼筋混凝土墻體為主，在其外側(cè)混凝土墻體為主，在其外側(cè)設(shè)置設(shè)置高密度保溫板高密度保溫板。 兩種保溫方式夏季起兩種保溫方式夏季起到了很好的遮陽(yáng)隔熱作用，到了很好的遮陽(yáng)隔熱作用，也有效地防止雨水的侵入。也有效地防止雨水的侵

12、入。 1、外墻外墻一）杭州朗詩(shī)國(guó)際街區(qū)高層地源熱泵項(xiàng)目圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能優(yōu)化設(shè)計(jì)2、屋面、屋面 倒置式屋面和種植屋倒置式屋面和種植屋面保溫體系面保溫體系除了具有保溫除了具有保溫性能優(yōu)良的特點(diǎn)之外，同性能優(yōu)良的特點(diǎn)之外，同時(shí)還具有延長(zhǎng)保溫體系以時(shí)還具有延長(zhǎng)保溫體系以及防水層使用壽命的額外及防水層使用壽命的額外功能。綠色種植屋面在該功能。綠色種植屋面在該地區(qū)的夏季，能夠具有明地區(qū)的夏季，能夠具有明顯改善頂部房間室內(nèi)熱環(huán)顯改善頂部房間室內(nèi)熱環(huán)境的良好效果。境的良好效果。 XPS 保溫板系統(tǒng)倒置式屋面和種植屋面的做法保溫板系統(tǒng)倒置式屋面和種植屋面的做法 3、外窗系統(tǒng)、外窗系統(tǒng) 窗戶采用斷橋隔窗戶采用斷橋

13、隔熱鋁合金窗，有效地?zé)徜X合金窗，有效地阻隔室外的冷熱。窗阻隔室外的冷熱。窗框和窗洞的結(jié)合空隙框和窗洞的結(jié)合空隙也采取也采取阻熱設(shè)計(jì)阻熱設(shè)計(jì)，隔絕，隔絕這些細(xì)微之處的熱傳這些細(xì)微之處的熱傳導(dǎo)。采用雙層中空玻導(dǎo)。采用雙層中空玻璃加璃加LOW-E涂層涂層,可以內(nèi)可以內(nèi)外雙向阻熱，冬天室外雙向阻熱，冬天室內(nèi)的熱出不去，冷進(jìn)內(nèi)的熱出不去，冷進(jìn)不來，夏天室外的熱不來，夏天室外的熱進(jìn)不來，室內(nèi)的冷也進(jìn)不來，室內(nèi)的冷也出不去出不去。 窗戶對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷的影響效果窗戶對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷的影響效果 一）杭州朗詩(shī)國(guó)際街區(qū)高層地源熱泵項(xiàng)目圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能優(yōu)化設(shè)計(jì)4、外遮陽(yáng)系統(tǒng)、外遮陽(yáng)系統(tǒng) 窗外安裝鋁合窗外安裝鋁合金外遮陽(yáng)

14、卷簾，其金外遮陽(yáng)卷簾，其遮陽(yáng)率最高可達(dá)遮陽(yáng)率最高可達(dá)80%，不僅可以遮，不僅可以遮擋直射輻射，還可擋直射輻射，還可以遮擋漫射輻射，以遮擋漫射輻射，從而降低室內(nèi)制冷從而降低室內(nèi)制冷負(fù)荷，達(dá)到節(jié)能的負(fù)荷，達(dá)到節(jié)能的目的。目的。一）杭州朗詩(shī)國(guó)際街區(qū)高層地源熱泵項(xiàng)目圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能優(yōu)化設(shè)計(jì)一）杭州朗詩(shī)國(guó)際街區(qū)高層地源熱泵項(xiàng)目熱平衡系統(tǒng)計(jì)算與設(shè)計(jì) 1、巖土體熱響應(yīng)試驗(yàn)研究、巖土體熱響應(yīng)試驗(yàn)研究試驗(yàn)內(nèi)容 （1）地溫測(cè)試與分析 （2）單井換熱試驗(yàn)研究 （3）樁埋管換熱試驗(yàn)研究一）杭州朗詩(shī)國(guó)際街區(qū)高層地源熱泵項(xiàng)目熱平衡系統(tǒng)計(jì)算與設(shè)計(jì)6543891011215147121312、地下能量堆積效應(yīng)分析研、地下能量

15、堆積效應(yīng)分析研究究由于整個(gè)園區(qū)埋管數(shù)量多，管群密集度大，冷負(fù)荷遠(yuǎn)大于熱負(fù)荷以及土壤熱物性等多方面因素，使得系統(tǒng)在按照實(shí)際負(fù)荷運(yùn)行的過程中，地下土壤會(huì)產(chǎn)生明顯的熱堆積現(xiàn)象。 針對(duì)這種情況，項(xiàng)目采用的閉式閉式冷卻塔聯(lián)合散熱系統(tǒng)冷卻塔聯(lián)合散熱系統(tǒng)。室外取、放熱系統(tǒng)采用了輔助散熱設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)土壤內(nèi)部冬取夏灌熱量之間的基本平衡，從而消除了地下土壤的熱積累及其造成的溫升一）杭州朗詩(shī)國(guó)際街區(qū)高層地源熱泵項(xiàng)目為實(shí)現(xiàn)這一項(xiàng)目，還有其他解決的問題：1）樓板下埋孔與建筑周邊埋孔的結(jié)合時(shí)的排氣問題2）高層空調(diào)末端系統(tǒng)與地埋系統(tǒng)串壓?jiǎn)栴}3）集中生活熱水熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)4）機(jī)房噪聲對(duì)周邊住宅的影響二）內(nèi)蒙古鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗

16、圖書館和博物館地源內(nèi)蒙古鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗圖書館和博物館地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)熱泵空調(diào)系統(tǒng)四、大型地源熱泵項(xiàng)目實(shí)例二）內(nèi)蒙古鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗圖書館和博物館地源內(nèi)蒙古鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗圖書館和博物館地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)熱泵空調(diào)系統(tǒng) 熱平衡計(jì)算二）內(nèi)蒙古鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗圖書館和博物館地源內(nèi)蒙古鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗圖書館和博物館地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)熱泵空調(diào)系統(tǒng)采用太陽(yáng)能系統(tǒng)為地埋管補(bǔ)熱整個(gè)項(xiàng)目總共需要的集熱器面積為2192+1092=3284平米。 二）內(nèi)蒙古鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗圖書館和博物館地源內(nèi)蒙古鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗圖書館和博物館地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)熱泵空調(diào)系統(tǒng)二）內(nèi)蒙古鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗圖書館和博物館地源內(nèi)蒙古

17、鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗圖書館和博物館地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)熱泵空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行方式說明（1）春、夏、秋季 當(dāng)平板集熱器的出口溫度T1、T2、T3任何一個(gè)的溫度高于30度時(shí)，集熱器循環(huán)泵B4啟動(dòng)，進(jìn)行集熱循環(huán)，把收集的太陽(yáng)能排入地下。集熱器水泵運(yùn)行過程中若地源水泵的出水溫度T6高于40度，停止集熱器循環(huán)B4，地源水泵的出水溫度低于35度時(shí)重新開啟集熱器循環(huán)泵B4。當(dāng)平板集熱器墓廝露萒4、T5的溫差（T4-T5）小于1.0度時(shí)，停止集熱器循環(huán)泵B4。集熱器循環(huán)泵啟停間隔時(shí)間至少為5分鐘。（2）秋末冬初 為防止集熱系統(tǒng)在人工泄水之前出現(xiàn)零度以下氣溫，把管子凍壞，當(dāng)集熱器出口溫度T1、T2、T3任何一個(gè)低于3度時(shí)，

18、自動(dòng)啟動(dòng)集熱器循環(huán)泵B4，循環(huán)防凍；當(dāng)集熱器出口溫度T1、T2、T3每一個(gè)都高于5度時(shí)，停止集熱器循環(huán)泵B4。集熱器循環(huán)泵啟停間隔時(shí)間至少為5分鐘。（3）冬季 冬季太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)人工泄水，太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)不運(yùn)行。15.6元/m2（冬季）運(yùn)行費(fèi)用比較10203040地源熱泵+太陽(yáng)能燃煤鍋爐+冷卻塔26.4元/m2 （冬季）二）內(nèi)蒙古鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗圖書館和博物二）內(nèi)蒙古鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗圖書館和博物館地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)館地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范規(guī)范GB50366-2009編制要點(diǎn)編制要點(diǎn)規(guī)范編制背景規(guī)范編制背景l(fā)能源和環(huán)境是影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展

19、的關(guān)鍵因素，能源供應(yīng)形勢(shì)直接關(guān)系到國(guó)家的安全和社會(huì)穩(wěn)定。 l可再生能源法將于2006年1月正式實(shí)施。可再生能源在建筑中的應(yīng)用是建筑節(jié)能工作的重要組成部分。地源熱泵系統(tǒng)是可再生能源應(yīng)用的主要途徑之一，也最利于與太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)相結(jié)合。 l地源熱泵系統(tǒng)利用淺層地?zé)崮苜Y源進(jìn)行供熱與空調(diào)，具有良好的節(jié)能與環(huán)境效益，近年來在國(guó)內(nèi)得到了日益廣泛的應(yīng)用。l由于缺乏相應(yīng)規(guī)范的約束，地源熱泵系統(tǒng)的推廣呈現(xiàn)出很大盲目性，許多項(xiàng)目在沒有對(duì)當(dāng)?shù)刭Y源狀況進(jìn)行充分評(píng)估的條件下就匆匆上馬 ，造成了地源熱泵系統(tǒng)工作不正常。l為規(guī)范地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收，確保地源熱泵系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行，更好的發(fā)揮其節(jié)能效益，特制定本規(guī)范

20、。 規(guī)范主要內(nèi)容規(guī)范主要內(nèi)容 本規(guī)范共分本規(guī)范共分8章和章和2個(gè)附錄。個(gè)附錄。主要內(nèi)容是：總則，術(shù)語(yǔ)，工程勘察，地埋主要內(nèi)容是：總則，術(shù)語(yǔ)，工程勘察，地埋管換熱系統(tǒng)，地下水換熱系統(tǒng)，地表水換熱管換熱系統(tǒng)，地下水換熱系統(tǒng)，地表水換熱系統(tǒng)，建筑物內(nèi)系統(tǒng)及整體運(yùn)轉(zhuǎn)、調(diào)試與驗(yàn)系統(tǒng)，建筑物內(nèi)系統(tǒng)及整體運(yùn)轉(zhuǎn)、調(diào)試與驗(yàn)收。收。規(guī)范主要內(nèi)容規(guī)范主要內(nèi)容 1.總則總則 適用范圍適用范圍 以巖土體、地下水、地表水為低溫?zé)嵩?，以水或添加防凍劑的水溶液為傳熱介質(zhì)，采用蒸氣壓縮熱泵技術(shù)進(jìn)行供熱、空調(diào)或加熱生活熱水的系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收。 地表水包括河流、湖泊、海水、中水或達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的污水、廢水等。 規(guī)范主要

21、內(nèi)容規(guī)范主要內(nèi)容 2.術(shù)語(yǔ)術(shù)語(yǔ)q地源熱泵系統(tǒng) （ ground-source heat pump system ）： 以巖土體、地下水或地表水為低溫?zé)嵩?，由水源熱泵機(jī)組、地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)、建筑物內(nèi)系統(tǒng)組成的供熱空調(diào)系統(tǒng)。根據(jù)地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)形式的不同，地源熱泵系統(tǒng)分為地埋管地源熱泵系統(tǒng)、地下水地源熱泵系統(tǒng)和地表水地源熱泵系統(tǒng)。 規(guī)范主要內(nèi)容規(guī)范主要內(nèi)容 2.術(shù)語(yǔ)術(shù)語(yǔ) 地源熱泵系統(tǒng)通常還被稱為地?zé)釤岜孟到y(tǒng)（geothermal heat pump system），地能系統(tǒng)（earth energy system），地源系統(tǒng)（ground-source system）等，后來，由ASHRAE統(tǒng)一為標(biāo)準(zhǔn)

22、術(shù)語(yǔ)即地源熱泵系統(tǒng)（groundsource heat pump system）。 其中地埋管地源熱泵系統(tǒng)，也稱地耦合系統(tǒng)（closed-loop ground-coupled heat pump system）或土壤源地源熱泵系統(tǒng)，考慮實(shí)際應(yīng)用中人們的稱呼習(xí)慣，同時(shí)便于理解，本規(guī)程定義為地埋管地源熱泵系統(tǒng)。 規(guī)范主要內(nèi)容規(guī)范主要內(nèi)容 2.術(shù)語(yǔ)術(shù)語(yǔ)q地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng) geothermal exchange system 將淺層地?zé)崮苜Y源加以利用的熱交換系統(tǒng)。 地埋管換熱系統(tǒng) ground heat exchanger system 地下水換熱系統(tǒng) groundwater system 地表水換熱

23、系統(tǒng) surface water system 規(guī)范主要內(nèi)容規(guī)范主要內(nèi)容 2.術(shù)語(yǔ)術(shù)語(yǔ) 地埋管換熱器分水平地埋管換熱器和豎直地埋管換熱器； 地下水換熱系統(tǒng)，根據(jù)是否直接流經(jīng)水源熱泵機(jī)組分為直接地下水換熱系統(tǒng)和間接地下水換熱系統(tǒng)； 地表水換熱系統(tǒng)，分為開式地表水換熱系統(tǒng)和閉式地表水換熱系統(tǒng)。 規(guī)范主要內(nèi)容規(guī)范主要內(nèi)容 3.工程勘察工程勘察q方案設(shè)計(jì)前，應(yīng)進(jìn)行工程場(chǎng)地狀況調(diào)查，并對(duì)淺方案設(shè)計(jì)前，應(yīng)進(jìn)行工程場(chǎng)地狀況調(diào)查，并對(duì)淺層地?zé)崮苜Y源進(jìn)行勘察層地?zé)崮苜Y源進(jìn)行勘察；q淺層地?zé)崮苜Y源勘察：淺層地?zé)崮苜Y源勘察： 地埋管換熱系統(tǒng)、地下水換熱系統(tǒng)及地表水換地埋管換熱系統(tǒng)、地下水換熱系統(tǒng)及地表水換熱系統(tǒng)熱系

24、統(tǒng) 規(guī)范主要內(nèi)容規(guī)范主要內(nèi)容 4.地埋管換熱系統(tǒng)地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)前，應(yīng)根據(jù)工程勘察結(jié)果評(píng)估地埋管換設(shè)計(jì)前，應(yīng)根據(jù)工程勘察結(jié)果評(píng)估地埋管換熱系統(tǒng)實(shí)施的可行性及經(jīng)濟(jì)性熱系統(tǒng)實(shí)施的可行性及經(jīng)濟(jì)性。 巖土體的特性對(duì)地埋管換熱器施工進(jìn)度和初投資有很大影響。堅(jiān)硬的巖土體將增加施工難度及初投資，而松軟巖土體的地質(zhì)變形對(duì)地埋管換熱器也會(huì)產(chǎn)生不利影響。為此，工程勘察完成后，應(yīng)對(duì)地埋管換熱系統(tǒng)實(shí)施的可行性及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評(píng)估。規(guī)范主要內(nèi)容規(guī)范主要內(nèi)容 4.地埋管換熱系統(tǒng)地埋管換熱系統(tǒng)q地埋管管材與傳熱介質(zhì)地埋管管材與傳熱介質(zhì) 地埋管應(yīng)采用塑料管材及管件，宜采用聚乙烯管地埋管應(yīng)采用塑料管材及管件，宜采用聚乙烯管（PE

25、80或或PE100）或聚丁烯管（）或聚丁烯管（PB），不宜采用），不宜采用聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVC）管。管件與管材應(yīng)為相同材料）管。管件與管材應(yīng)為相同材料。 地埋管質(zhì)量應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中的各項(xiàng)規(guī)定地埋管質(zhì)量應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中的各項(xiàng)規(guī)定 ；傳熱介質(zhì)應(yīng)以水為首選傳熱介質(zhì)應(yīng)以水為首選 ；在有可能凍結(jié)的地區(qū)，；在有可能凍結(jié)的地區(qū)，應(yīng)添加防凍劑。應(yīng)添加防凍劑。 規(guī)范主要內(nèi)容規(guī)范主要內(nèi)容 4.地埋管換熱系統(tǒng)地埋管換熱系統(tǒng)q地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì) 地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行全年動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算，地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行全年動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算，最小計(jì)算周期宜為最小計(jì)算周期宜為1年。計(jì)算周期內(nèi)，地源熱泵

26、系年。計(jì)算周期內(nèi)，地源熱泵系統(tǒng)總釋熱量宜與其總吸熱量相平衡。統(tǒng)總釋熱量宜與其總吸熱量相平衡。 地埋管換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算宜根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)巖土體及地埋管換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算宜根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)巖土體及回填料熱物性參數(shù)，采用專用軟件進(jìn)行。豎直地回填料熱物性參數(shù)，采用專用軟件進(jìn)行。豎直地埋管換熱器的設(shè)計(jì)也可按本規(guī)范附錄埋管換熱器的設(shè)計(jì)也可按本規(guī)范附錄B的方法進(jìn)行的方法進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算。 規(guī)范主要內(nèi)容規(guī)范主要內(nèi)容 4.地埋管換熱系統(tǒng)地埋管換熱系統(tǒng)q地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè)軟件應(yīng)具有以下功能：1 能計(jì)算或輸入建筑物全年動(dòng)態(tài)負(fù)荷；2 能計(jì)算當(dāng)?shù)貛r土體平均溫度及地表溫度波幅；3 能模擬巖土體與換熱管間的熱傳遞及

27、巖土體長(zhǎng)期儲(chǔ)熱效果；4 能計(jì)算巖土體、傳熱介質(zhì)及換熱管的熱物性；5 能對(duì)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的地埋管換熱器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬（如鉆孔直徑、換熱器類型、灌漿情況等）。 規(guī)范主要內(nèi)容規(guī)范主要內(nèi)容 4.地埋管換熱系統(tǒng)地埋管換熱系統(tǒng)q地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì) 目前世界上商用建筑用地源熱泵地下?lián)Q熱器設(shè)計(jì)計(jì)算分析軟件主要有：目前世界上商用建筑用地源熱泵地下?lián)Q熱器設(shè)計(jì)計(jì)算分析軟件主要有： 瑞典隆德瑞典隆德LundLund大學(xué)開發(fā)的大學(xué)開發(fā)的EEDEED（Earth Energy DesignerEarth Energy Designer）程序；）程序； 美國(guó)威斯康星美國(guó)威斯康星Wisconsin-Madiso

28、nWisconsin-Madison大學(xué)大學(xué)Solar Energy Solar Energy 實(shí)驗(yàn)室（實(shí)驗(yàn)室（SELSEL） 開發(fā)的開發(fā)的TRNSYSTRNSYS程序；程序； 美國(guó)俄克拉荷馬州美國(guó)俄克拉荷馬州OklahomaOklahoma大學(xué)開發(fā)的大學(xué)開發(fā)的GLHEPROGLHEPRO程序。程序。 這些軟件基本都基于瑞典隆德大學(xué)這些軟件基本都基于瑞典隆德大學(xué)g-Functionsg-Functions算法，并且得到試驗(yàn)驗(yàn)算法，并且得到試驗(yàn)驗(yàn) 證，世界各國(guó)廣泛采用。證，世界各國(guó)廣泛采用。 除此之外國(guó)際上地源熱泵設(shè)計(jì)軟件還有除此之外國(guó)際上地源熱泵設(shè)計(jì)軟件還有LUND PROGRAMSLUND

29、PROGRAMS、GLGS GLGS 、ECAECA、WFEAWFEA、GS2000GS2000、GEOCALCGEOCALC等等。瑞典還特為建造商開發(fā)了簡(jiǎn)易設(shè)計(jì)軟件等等。瑞典還特為建造商開發(fā)了簡(jiǎn)易設(shè)計(jì)軟件PrestigePrestige，目前有，目前有600600多用戶。多用戶。規(guī)范主要內(nèi)容規(guī)范主要內(nèi)容 4.地埋管換熱系統(tǒng)地埋管換熱系統(tǒng)q地埋管換熱設(shè)計(jì)地埋管換熱設(shè)計(jì) 附錄附錄B給出給出豎直地埋管換熱器的理論計(jì)算方法。豎直地埋管換熱器的理論計(jì)算方法。 地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際選用的傳熱介質(zhì)的水力地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際選用的傳熱介質(zhì)的水力特性進(jìn)行水力計(jì)算特性進(jìn)行水力計(jì)算。 規(guī)范主要

30、內(nèi)容規(guī)范主要內(nèi)容 4.地埋管換熱系統(tǒng)地埋管換熱系統(tǒng)q地埋管換熱系統(tǒng)施工、檢驗(yàn)與驗(yàn)收地埋管換熱系統(tǒng)施工、檢驗(yàn)與驗(yàn)收 施工前準(zhǔn)備、施工過程的安全性； 提出水壓試驗(yàn)方法及步驟： 對(duì)比國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，考慮熱塑性管材本身具有受壓發(fā)生蠕變和應(yīng)力松弛的特性； 本規(guī)范水壓試驗(yàn)方法步驟是建立在加拿大標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，在試驗(yàn)壓力上考慮了與國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的一致性。 規(guī)范主要內(nèi)容規(guī)范主要內(nèi)容 5.地下水換熱系統(tǒng)地下水換熱系統(tǒng)q不得對(duì)地下水資源造成浪費(fèi)及污染不得對(duì)地下水資源造成浪費(fèi)及污染；q熱源井的設(shè)計(jì)單位應(yīng)具有水文地質(zhì)勘察資質(zhì)； q熱源井的施工隊(duì)伍應(yīng)具有相應(yīng)的施工資質(zhì)； q對(duì)驗(yàn)收內(nèi)容及方法提出具體要求。規(guī)范主要內(nèi)容規(guī)范主要內(nèi)

31、容 6.地表水換熱系統(tǒng)地表水換熱系統(tǒng)q設(shè)計(jì)前，應(yīng)對(duì)地表水地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行對(duì)水環(huán)境的影響進(jìn)設(shè)計(jì)前，應(yīng)對(duì)地表水地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行對(duì)水環(huán)境的影響進(jìn)行評(píng)估行評(píng)估 ；q地表水換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案應(yīng)根據(jù)水面用途，地表水深度、地表水換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案應(yīng)根據(jù)水面用途，地表水深度、面積，地表水水質(zhì)、水位、水溫情況綜合確定；面積，地表水水質(zhì)、水位、水溫情況綜合確定； q當(dāng)?shù)乇硭w為海水時(shí)，與海水接觸的所有設(shè)備、部件及管當(dāng)?shù)乇硭w為海水時(shí)，與海水接觸的所有設(shè)備、部件及管道防腐、防生物附著能力要求；道防腐、防生物附著能力要求； q提出水壓試驗(yàn)方法及步驟提出水壓試驗(yàn)方法及步驟。規(guī)范主要內(nèi)容規(guī)范主要內(nèi)容 7.建筑物內(nèi)系統(tǒng)建筑物內(nèi)

32、系統(tǒng)q水源熱泵機(jī)組性能應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)水源熱泵機(jī)組性能應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)水源熱泵機(jī)組水源熱泵機(jī)組GB/T19409GB/T19409的相關(guān)規(guī)定，且應(yīng)滿足地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的的相關(guān)規(guī)定，且應(yīng)滿足地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的要求要求 ；q水源熱泵機(jī)組及末端設(shè)備應(yīng)按實(shí)際運(yùn)行參數(shù)選型；水源熱泵機(jī)組及末端設(shè)備應(yīng)按實(shí)際運(yùn)行參數(shù)選型； 不同地區(qū)巖土體、地下水或地表水水溫差別較大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按實(shí)際水溫參數(shù)進(jìn)行設(shè)備選型。末端設(shè)備選擇時(shí)應(yīng)適合水源熱泵機(jī)組供、回水溫度的特點(diǎn)，保證地源熱泵系統(tǒng)的應(yīng)用效果，提高系統(tǒng)節(jié)能率。 規(guī)范主要內(nèi)容規(guī)范主要內(nèi)容 8.整體運(yùn)轉(zhuǎn)、調(diào)試與驗(yàn)收整體運(yùn)轉(zhuǎn)、調(diào)試與驗(yàn)收 q交付使用前，應(yīng)進(jìn)行整體運(yùn)轉(zhuǎn)

33、、調(diào)試與驗(yàn)收；交付使用前，應(yīng)進(jìn)行整體運(yùn)轉(zhuǎn)、調(diào)試與驗(yàn)收；q地源熱泵系統(tǒng)整體驗(yàn)收前，應(yīng)進(jìn)行冬、夏兩季運(yùn)行測(cè)試，地源熱泵系統(tǒng)整體驗(yàn)收前，應(yīng)進(jìn)行冬、夏兩季運(yùn)行測(cè)試，并對(duì)地源熱泵系統(tǒng)的實(shí)測(cè)性能作出評(píng)價(jià)；并對(duì)地源熱泵系統(tǒng)的實(shí)測(cè)性能作出評(píng)價(jià)； 冬、夏兩季運(yùn)行測(cè)試包括室內(nèi)空氣參數(shù)及系統(tǒng)運(yùn)行能耗的測(cè)定。系統(tǒng)運(yùn)行能耗包括所有水源熱泵機(jī)組、系統(tǒng)的能耗。 主要特點(diǎn)主要特點(diǎn) l本規(guī)范側(cè)重于地?zé)釗Q熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收方面的規(guī)定；在室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)方面，僅對(duì)其與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)不同之處作了簡(jiǎn)要規(guī)定。l強(qiáng)調(diào)了采用地源熱泵系統(tǒng)前應(yīng)進(jìn)行工程勘察的必要性，并規(guī)定了工程勘察的具體內(nèi)容。l強(qiáng)調(diào)了地埋管系統(tǒng)的安全性；明確了地埋管系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行周期動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算；地埋管換熱器設(shè)計(jì)應(yīng)通過計(jì)算確定，并應(yīng)考慮總釋熱量與總吸熱量的平衡。l著重強(qiáng)調(diào)了地下水可靠回灌的必要性，并對(duì)系統(tǒng)投入運(yùn)行后抽水量、回灌量及回灌水質(zhì)的監(jiān)測(cè)及對(duì)地下水資源的影響評(píng)估作了強(qiáng)制規(guī)定。l強(qiáng)調(diào)了地源熱泵系統(tǒng)