【地(di)源熱(re)泵埋(mai)管】地(di)源熱(re)泵埋(mai)管深度 地(di)源熱(re)泵埋(mai)管方式(shi)有(you)幾種

地源熱泵地下埋管的幾種形式

目前地(di)源熱泵地(di)下(xia)埋(mai)(mai)管(guan)(guan)換熱器主(zhu)要有兩種形式(shi)，即水平(ping)(ping)埋(mai)(mai)管(guan)(guan)和垂直埋(mai)(mai)管(guan)(guan)。水平(ping)(ping)埋(mai)(mai)管(guan)(guan)主(zhu)要有單溝(gou)(gou)單管(guan)(guan)、單溝(gou)(gou)雙管(guan)(guan)、單溝(gou)(gou)二(er)層(ceng)(ceng)(ceng)雙管(guan)(guan)、單溝(gou)(gou)二(er)層(ceng)(ceng)(ceng)四管(guan)(guan)、單溝(gou)(gou)二(er)層(ceng)(ceng)(ceng)六管(guan)(guan)等形式(shi)，由(you)于多層(ceng)(ceng)(ceng)埋(mai)(mai)管(guan)(guan)的下(xia)層(ceng)(ceng)(ceng)管(guan)(guan)處(chu)于一個(ge)較穩定的溫度場,換熱效率好于單層(ceng)(ceng)(ceng)，而且占地(di)面積較少。

水(shui)(shui)平埋管(guan)(guan)(guan)(guan)主(zhu)要有單(dan)(dan)(dan)(dan)溝(gou)單(dan)(dan)(dan)(dan)管(guan)(guan)(guan)(guan)、單(dan)(dan)(dan)(dan)溝(gou)雙管(guan)(guan)(guan)(guan)、單(dan)(dan)(dan)(dan)溝(gou)二(er)層(ceng)(ceng)(ceng)雙管(guan)(guan)(guan)(guan)、單(dan)(dan)(dan)(dan)溝(gou)二(er)層(ceng)(ceng)(ceng)四管(guan)(guan)(guan)(guan)、單(dan)(dan)(dan)(dan)溝(gou)二(er)層(ceng)(ceng)(ceng)六管(guan)(guan)(guan)(guan)等(deng)形式，由(you)(you)于(yu)(yu)多層(ceng)(ceng)(ceng)埋管(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)下(xia)層(ceng)(ceng)(ceng)管(guan)(guan)(guan)(guan)處(chu)于(yu)(yu)一(yi)個較(jiao)穩定的(de)溫度場，換熱效率好于(yu)(yu)單(dan)(dan)(dan)(dan)層(ceng)(ceng)(ceng)，而(er)且(qie)占地(di)(di)面(mian)(mian)積較(jiao)少，因此應用(yong)多層(ceng)(ceng)(ceng)管(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)較(jiao)多。近年來國外(wai)又新開發了兩種(zhong)(zhong)水(shui)(shui)平埋管(guan)(guan)(guan)(guan)形式，一(yi)種(zhong)(zhong)是扁平曲(qu)線(xian)狀管(guan)(guan)(guan)(guan)，另(ling)一(yi)種(zhong)(zhong)是螺(luo)(luo)旋狀管(guan)(guan)(guan)(guan)。它們(men)的(de)優(you)(you)點是使(shi)(shi)(shi)地(di)(di)溝(gou)長(chang)度縮短，而(er)可埋沒的(de)管(guan)(guan)(guan)(guan)子長(chang)度增加。管(guan)(guan)(guan)(guan)路(lu)的(de)埋設視巖(yan)土情況(kuang)，可采取挖溝(gou)或大(da)面(mian)(mian)積開挖方法。單(dan)(dan)(dan)(dan)層(ceng)(ceng)(ceng)管(guan)(guan)(guan)(guan)最佳深度0.8~1.0m，雙層(ceng)(ceng)(ceng)管(guan)(guan)(guan)(guan)1.2~1.9m，但無論任何情況(kuang)均應埋在當(dang)地(di)(di)冰凍線(xian)以下(xia)。由(you)(you)于(yu)(yu)水(shui)(shui)平管(guan)(guan)(guan)(guan)埋深較(jiao)淺，其埋管(guan)(guan)(guan)(guan)換熱器(qi)性能不(bu)(bu)如垂直(zhi)埋管(guan)(guan)(guan)(guan)，而(er)且(qie)施(shi)工(gong)時，占用(yong)場地(di)(di)大(da)，在實際(ji)使(shi)(shi)(shi)用(yong)中(zhong)，往(wang)往(wang)是單(dan)(dan)(dan)(dan)層(ceng)(ceng)(ceng)與多層(ceng)(ceng)(ceng)互相搭配；螺(luo)(luo)旋管(guan)(guan)(guan)(guan)優(you)(you)于(yu)(yu)直(zhi)管(guan)(guan)(guan)(guan)，但不(bu)(bu)易施(shi)工(gong)。由(you)(you)于(yu)(yu)淺埋水(shui)(shui)平管(guan)(guan)(guan)(guan)受地(di)(di)面(mian)(mian)溫度影響大(da)，地(di)(di)下(xia)巖(yan)土冬(dong)夏熱平衡(heng)好，因此適用(yong)于(yu)(yu)單(dan)(dan)(dan)(dan)季使(shi)(shi)(shi)用(yong)的(de)情況(kuang)（如歐洲(zhou)只用(yong)于(yu)(yu)冬(dong)季供暖和生活(huo)熱水(shui)(shui)供應)，對(dui)冬(dong)夏冷暖聯供系統使(shi)(shi)(shi)用(yong)者很(hen)少。

垂(chui)直(zhi)(zhi)埋管(guan)根據埋管(guan)形(xing)(xing)(xing)式(shi)的(de)不(bu)同，一般有(you)單U形(xing)(xing)(xing)管(guan)，雙U形(xing)(xing)(xing)管(guan)，小直(zhi)(zhi)徑螺旋(xuan)盤管(guan)和(he)大直(zhi)(zhi)徑螺旋(xuan)盤管(guan)，立式(shi)柱，套管(guan)、蜘蛛狀管(guan)、管(guan)式(shi)管(guan)等(deng)形(xing)(xing)(xing)式(shi)；按埋設深度不(bu)；同分(fen)為淺(qian)埋（≤30）、中埋(31～80m)和(he)深埋(>80m)。

目前使用(yong)最多(duo)的是U形管(guan)、套管(guan)和單管(guan)式。下(xia)面作(zuo)一簡述(shu)。

1)U形管(guan)型是在鉆孔的管(guan)井(jing)內安裝U形管(guan)，一般(ban)管(guan)井(jing)直徑為100~159mm，井(jing)深10~200m。U形管(guan)徑一般(ban)在φ50mm以(yi)下(主要是流量(liang)不(bu)宜過大(da)所限)，由于施(shi)工簡單；換熱(re)性(xing)能較好，承壓高，管(guan)路(lu)接頭少，不(bu)易泄漏等原因，目前(qian)應(ying)用(yong)最多(duo)。如美(mei)國(guo)加(jia)州(zhou)斯托克斯大(da)學供應(ying)了48萬(wan)m2空調建筑的地(di)源熱(re)泵系(xi)(xi)統，有390個深度超過120m的地(di)下埋管(guan)，據介紹(shao)，采用(yong)這種地(di)源熱(re)泵系(xi)(xi)統較常規空調每年(nian)可(ke)節(jie)約各種費用(yong)45.5萬(wan)美(mei)元(yuan)，其中能量(liang)費用(yong)33萬(wan)美(mei)元(yuan)，節(jie)電25％，節(jie)約燃料費70％。

國外有(you)的工(gong)程把U形管捆扎在樁基的鋼筋網架(jia)上，然后澆(jiao)灌(guan)混凝土，不占用地面。如(ru)瑞士某工(gong)廠地源(yuan)熱泵系統從600個樁基中吸收熱量(liang)或冷量(liang)，用于2萬(wan)平方米建筑物的供暖和制(zhi)冷。

2)套(tao)管(guan)(guan)(guan)武(wu)換(huan)熱器的(de)外管(guan)(guan)(guan)直徑(jing)一般為(wei)(wei)100~200mm,內管(guan)(guan)(guan)為(wei)(wei)φ15~φ25mm。由于(yu)增大了管(guan)(guan)(guan)外壁與巖土的(de)換(huan)熱面積(ji)，因此其單位井(jing)深的(de)換(huan)熱量高，根據試驗結(jie)果，其換(huan)熱效率較(jiao)U形(xing)管(guan)(guan)(guan)提高16.7％。其缺點是套(tao)管(guan)(guan)(guan)直徑(jing)及鉆孔直徑(jing)較(jiao)大，下管(guan)(guan)(guan)比(bi)較(jiao)固難(nan)，初(chu)投資比(bi)U形(xing)管(guan)(guan)(guan)高。在(zai)套(tao)管(guan)(guan)(guan)端部(bu)與內管(guan)(guan)(guan)進。出水連接(jie)處不好(hao)處理，易泄漏(lou)(lou)，因此適用于(yu)深度≤30m的(de)豎(shu)埋(mai)直管(guan)(guan)(guan)，對中埋(mai)采(cai)用此種形(xing)式宜慎重。為(wei)(wei)防止漏(lou)(lou)水，套(tao)管(guan)(guan)(guan)端部(bu)封頭部(bu)分宜由工廠加(jia)工制作，現場安(an)裝，以保證嚴密性。

3)單管型在國外常稱為“熱井(jing)”，它主要用于地(di)下(xia)水(shui)(shui)做熱源(yuan)的熱泵(beng)系(xi)統，一般來講該(gai)種型式投資較少。其安(an)裝方法是地(di)下(xia)水(shui)(shui)位以上用鋼套管作為護套，直徑(jing)(jing)和(he)孔徑(jing)(jing)一致，典型孔徑(jing)(jing)為150mm。地(di)下(xia)水(shui)(shui)位以下(xia)為自然(ran)(ran)孔洞，不加任何設施。孔洞中有一根出(chu)水(shui)(shui)管為熱泵(beng)機組(zu)供水(shui)(shui)，回水(shui)(shui)自然(ran)(ran)排放或回到管井(jing)內。這種方式受地(di)下(xia)水(shui)(shui)資源(yuan)、國家有關政策及(ji)法規限制大。

地源熱泵地下埋管深度

水平埋(mai)(mai)管(guan)埋(mai)(mai)設情(qing)(qing)況比(bi)較簡(jian)單(dan)，前面已述(shu)。關于(yu)(yu)豎直埋(mai)(mai)管(guan)的(de)(de)埋(mai)(mai)設深(shen)度(du)(du)應根據當地地質情(qing)(qing)況，工(gong)程(cheng)及場地的(de)(de)大(da)(da)小，投資及使用的(de)(de)鉆(zhan)(zhan)機(ji)(ji)性能等情(qing)(qing)況綜(zong)合考(kao)慮。結合國情(qing)(qing)，根據筆者的(de)(de)工(gong)程(cheng)實踐體會，其中(zhong)有幾點(dian)應注意到：①鉆(zhan)(zhan)井深(shen)60m以(yi)內井深(shen)的(de)(de)鉆(zhan)(zhan)機(ji)(ji)成本少，費用低，如(ru)(ru)果大(da)(da)于(yu)(yu)60m，其鉆(zhan)(zhan)機(ji)(ji)成本會提高。②井深(shen)80m以(yi)內，可用國產(chan)普通型承(cheng)壓(ya)(ya)（承(cheng)壓(ya)(ya)1.0MP)塑料管(guan)，如(ru)(ru)深(shen)度(du)(du)大(da)(da)于(yu)(yu)80m，需采用高承(cheng)壓(ya)(ya)塑料管(guan)，其成本大(da)(da)大(da)(da)增加；⑧據比(bi)較，井深(shen)50m的(de)(de)造價(jia)比(bi)100m的(de)(de)要低30％~50％。上(shang)述(shu)是針對地面中(zhong)央機(ji)(ji)房而(er)言，如(ru)(ru)果采用分室型韻系統還要考(kao)慮建筑高度(du)(du)的(de)(de)影響。

水源熱(re)泵系統還(huan)要考慮建筑高度的影響。一般來講，淺埋(mai)管優點是：投資少，成本低(di)。鉆機(ji)要求不高，可使用(yong)普通承壓（0.6~1.0MP）的塑料管，由(you)于受地(di)(di)(di)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)度影響，一般地(di)(di)(di)下巖(yan)土冬夏熱(re)平衡(heng)性(xing)較好，其缺(que)點是占(zhan)用(yong)場地(di)(di)(di)面(mian)(mian)(mian)積大，管路(lu)接頭多，埋(mai)管換熱(re)效率(lv)較中深埋(mai)者低(di)。深埋(mai)管優點是：占(zhan)用(yong)場地(di)(di)(di)面(mian)(mian)(mian)積小，地(di)(di)(di)下巖(yan)土溫(wen)度穩定(ding)。

一般來講(jiang)，淺埋(mai)管優點(dian)是：投資少，成本低(di)。鉆(zhan)機(ji)要求不高，可使用普(pu)通(tong)承壓（0.6~1.0MP）的(de)塑(su)料管，由(you)于受地面溫(wen)度(du)影響，一般地下巖土冬夏(xia)熱(re)平衡性較好，其(qi)缺點(dian)是占(zhan)用場(chang)地面積大，管路接(jie)頭多，埋(mai)管換熱(re)效(xiao)率較中深埋(mai)者低(di)。

深埋(mai)管優(you)點是：占用(yong)場地面積小，地下巖土溫度穩定。