3.3 地下水水文地质勘察
3.3.1 通过水文地质勘察，查明拟建热源井地段的水文地质条件，对地下水资源作出可靠评价，提出地下水合理利用方案，并预测地下水的动态及其对环境的影响，为热源井技术设计或施工图设计提供依据。
3.3.2 在周围没有任何水井和钻探资料的情况下，应开展物探工作以了解调查区初步的地质情况，如基岩埋深、地层情况。一般以电测深或弹性波法为宜，也可以兼顾地下人工埋设物的探测和定位。探测深度一般为100～200 m。在地质调查和物探工作的基础上，应进行水文地质钻探，钻探方案应根据现场地质条件，以能查明水文地质条件为原则确定。
3.3.3 抽水与回灌试验要求同本规程第5.3.6条的规定。
3.4 地表水水文勘察
3.4.1 地表水水源包括江水、湖水、海水、水库水、工业废水、污水处理厂排出的达到国家排放标准的废水、热电厂冷却水等。
3.4.2 地表水水温、流量勘察应包括历年最高水温和最低水温以及最大和最小水量；地表水水质勘察应包括，引起腐蚀与结垢的主要化学成分，地表水源中含有的水生物、细菌类、固体含量及盐碱量等。
4 地埋管换热系统
4.1 一般规定
4.1.1 岩土体的特性对地埋管施工进度和初投资有很大影响。坚硬的岩土体将增加施工难度及初投资，而松软岩土体的地质变形对地埋管也会产生不利影响。
4.1.2 不同埋管深度的埋管区域和建筑物之间的距离，应符合《室外给水设计规范》GBJ13、《建筑给水排水设计规范》及《城市工程管线综合规划规范》GB50289的规定。
4.1.3 管沟开挖施工中遇有管道、电缆、地下构筑物或文物古迹时，应予以保护，并及时与有关部门联系协同处理。
4.1.4 埋管区域不应以树木、灌木、花园等作为标识。
4.2 地埋管管材与传热介质
4.2.1
1 管道材料构成、管材抵抗环境应力致裂的能力应满足埋设在地下的要求。
2 高密度聚乙烯管应符合《给水用聚乙烯（PE）管材》GB/T13663的要求。聚丁烯管应符合《冷热水用聚丁烯（PB）管道系统》GB/T19473.2的要求。在保证要求情况下，宜选择薄壁管材，以减少换热热阻。
3 按设计要求的管道长度定长供应，以减少地埋管接头数量；
4.2.2 传热介质安全性包括毒性及易燃性；良好的传热特性和较低的摩擦阻力损失是指导热系数和粘度。成本大小应考虑初投资、后期补给成本及防腐剂成本。
可采用的其它介质有氯化钠溶液、氯化钙溶液、乙二醇溶液、丙醇溶液、丙二醇溶液、甲醇溶液、乙醇溶液、醋酸钾溶液及碳酸钾溶液。
4.2.3
4.2.4 添加防冻剂后的介质的冰点宜比设计最低使用水温低3～5℃，是为了防止出现结冰现象。防冻剂可选择：
1 盐类：氯化钙和氯化钠；
2 乙二醇：乙烯基乙二醇和丙烯基乙二醇；
3 酒精：甲醇，异丙基，乙醛；
4 钾盐溶液：醋酸钾和碳酸钾。
地埋管换热系统的金属部件应与防冻剂兼容。这些金属部件包括循环泵和泵的法兰、金属管道、传感部件及与防冻剂接触的所有金属部件等。

4.3 地埋管换热系统设计
4.3.1
4.3.2 周期动态负荷会引起地埋管区域岩土体温度的变化，而影响地埋管换热器的选型，而全年冷、热负荷平衡失调，将导致埋管区域岩土体温度单项持续升高或降低，影响地埋管换热系统的运行效率。因此，地埋管换热系统设计应考虑全年冷热负荷的影响。
4.3.3 地源热泵系统实际最大释热量发生在与建筑最大冷负荷相对应的时刻。包括：各空调分区内水源热泵机组释放到循环水中的热量（包括空调负荷和机组压缩机耗功）、水泵释放到循环水中热量、循环水在输送过程得到的热量。将上述三项热量相加就可得到供冷工况下释放到循环水的总热量。即：
最大释热量＝∑[空调分区冷负荷×（1＋1/EER）]+ ∑输送过程得热量+∑水泵释放热量。
地源热泵系统实际最大吸热量发生在与建筑最大热负荷相对应的时刻。包括：各空调分区内热泵机组从循环水中的吸热量（空调热负荷，并扣除机组压缩机耗功）、循环水在输送过程失去的热量。将上述二项热量相加就可得到供热工况下循环水的总吸热量。即：
最大吸热量＝∑[空调分区热负荷×（1－1/COP）]+ ∑输送过程失热量－∑水泵释放热量。
最大吸热量和最大释热量相差不大的工程，应按两者中的较大值，确定地埋管换热器；当两者相差较大时，宜通过技术经济比较，采用辅助散热（增加冷却塔）或辅助供热的方式来解决，一方面经济性较好，同时，也可避免因吸热与释热不平衡引起岩土体温度的降低或升高。
4.3.4 地埋管换热器有水平和垂直两种埋管方式。当可利用地表面积较大，浅层岩土体的温度及热物性受气候、雨水、埋设深度影响较小时，宜采用水平地埋管换热器。否则，宜采用垂直地埋管换热器。图1为常见的水平地埋管换热器形式，图2为新近开发的水平地埋管换热器形式，图3为垂直地埋管换热器形式。在没有合适的室外用地时，垂直地埋管换热器还可以利用建筑物的混凝土基桩埋设，即将U形管捆扎在基桩的钢筋网架上，然后浇灌混凝土，使U形管固定在基桩内。



a单或双环路 b 双或四环路 c三或六环路

图1 几种常见的水平地埋管换热器形式







A垂直排圈式 b水平排圈式 c水平螺旋式
图2 几种新近开发的水平地埋管换热器形式






a单U形管 b双U形管 c小直径螺旋盘管 d大直径螺旋盘管

a立柱状 b蜘蛛状 c套管式

图3 垂直地埋管换热器形式
4.3.5 地埋管换热器设计时应考虑用于地源热泵系统的水源热泵机组性能参数的特点。通常水源热泵机组是根据GB/T19409标准生产的热泵机组。
4.3.6 地埋管换热器设计计算是地源热泵空调系统设计所特有的内容，而且它也不同于一般的换热器的设计计算。地埋管换热器设计计算除取决于建筑负荷外，还受到岩土温度、湿度、导热系数等物性参数、地下水情况、热泵效率、地埋管及换热工质特性等因素的影响。因此，宜采用专用软件进行计算。该软件应具有以下功能：
1 能计算或输入建筑物全年动态负荷
2 能计算当地岩土体平均温度及地表温度波幅
3 能模拟岩土体与换热管间的热传递及岩土体长期储热效果
4 能计算岩土体、换热工质及换热管的热物性
5 能对所设计换热管的形式进行模拟，如钻孔直径、热交换器形式、灌浆等
4.3.7 引自《Design and Installation of Earth Energy Systems for Commercial and Institutional Buildings》CAN/CSA-C448.1引自《Design and Installation of Earth Energy Systems for Commercial and Institutional Buildings》CAN/CSA-C448.1
4.3.8
4.3.9 为避免换热短路，钻孔间距应进行计算，通常宜为3m～6m。岩土体吸、放热量平衡时，宜取小值，反之，宜取大值。
4.3.10 目的为确保系统及时排气和加强换热。地埋管换热器内管道推荐流速：双U型埋管不宜小于0.4m/s，单U型埋管不宜小于0.6m/s。
4.3.11 利于水力平衡及较小压力损失。
4.3.12 地埋管换热器远离水井及室外排水设施，是为了较少水井及室外排水设施的影响。靠近机房或以机房为中心设置是为了缩短供回水集管的长度。供回水集管管沟分置及管间距要求，是为了降低供回水管间的热传递。
4.3.13 目的在于增加系统的安全性、可靠性。便于系统充液，一般在分水器或集水器上预留充液管。连接地埋管换热器系统的室内送、回液联管上要安装闭式膨胀箱，充放液设施，压力表，温度计等基本仪器与部件。
4.3.14 保证地下埋管的导热效果和安全性。
4.3.15 传热介质不同，其摩擦阻力系数也不同，为此水力计算应按选用工质的水力特性进行计算。
4.3.16 地埋管换热系统根据建筑负荷变化进行流量调节，可以节省运行电耗。单位循环泵电耗值引自《Closed-Loop/Geothermal Heat Pump Systems》Design and Installation Standards 1997
4.3.17
4.3.18 目的在于防止地埋管换热系统堵塞。

4.4 地埋管换热系统施工
4.4.1
4.4.2
4.4.3 地埋管的质量对地埋管换热系统至关重要。进入现场的地埋管及管件应逐件进行外观检查，破损和不合格产品严禁使用。不得采用出厂已久的管材，宜采用刚制造出的管材。高密度聚乙烯管应符合《给水用聚乙烯（PE）管材》GB/T13663的要求。聚丁烯管应符合《冷热水用聚丁烯（PB）管道系统》GB/T19473.2的要求。
地埋管运抵工地后，应用空气试压进行检漏试验。地埋管及管件存放时，应避免阳光下暴晒。搬运和运输时，应小心轻放，采用柔韧性好的皮带、吊带或吊绳进行装卸，不应抛摔和沿地拖拽。
4.4.4
4.4.5
4.4.6
4.4.7 铺设水平地埋管前，沟槽底部应先铺设相当于管径厚度的细沙。为保证回填均匀且回填土与管道紧密接触，回填应在管道两侧同步进行，同一沟槽中有双排或多排管道时，管道之间的回填压实应与管道和槽壁之间的回填压实对称进行。各压实面的高差不宜超过30cm。管腋部采用人工回填，确保塞严、捣实。分层管道回填时，应重点做好每一管道层上方15cm范围内的回填，回填土应采用网孔不大于15mm×15mm的筛进行过筛，保证回填土不含有尖利的岩石块和其它碎石。管道两侧和管顶以上50cm范围内，应采用轻夯实，严禁压实机具直接作用在管道上，使管道受损。
4.4.8 钻孔揭露多层地下水时，采取回填封闭措施，防止地下水污染。钻孔前，套管应预先组装好，施钻完毕应尽快将套管放入钻孔中，并立即将水充满套管，以防孔内积水使套管脱离孔底上浮，达不到预定埋设深度。
4.4.9 下管时，可采用每隔2m～4m设一弹簧卡（或固定支卡）的方式将U型管两支管分开，以提高换然效果。
4.4.10 孔内灌浆时，应使用泥浆泵通过灌浆管将混合浆灌入孔中，不宜用人工的方法灌浆封孔。泥浆泵的泵压足以使孔底的泥浆上返至地表，当上返泥浆密度与灌注材料的密度相等时，认为灌浆过程结束。灌浆时，应保证灌浆的连续性，应根据机械灌浆的速度将灌浆管逐渐抽出，使灌浆液自下而上灌注封孔，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。
当埋管深度超过40m时，灌浆回填宜在周围临近钻孔均钻凿完毕后进行，目的在于一旦孔斜将相邻的U型管钻伤，便于更换。
4.4.11 灌浆材料一般为膨润土和细沙（或水泥）的混合浆或专用灌浆材料。膨润土的比例宜占4％～6％。钻孔时取出的泥沙浆凝固后如收缩很小时，也可用作灌浆材料。如果换热器设非常密实或坚硬的岩土体或岩石情况下，宜采用水泥基料灌浆，以防止孔隙水因冻结膨胀损坏膨润土灌浆而导致管道被挤压节流。
4.4.12 水压试验应符合本规程第4.5.2条规定。地埋管换热器与环路集管装配完成后及地埋管换热系统全部安装完成后均应对管道进行冲洗。
4.5 地埋管换热系统的检验与验收
4.5.1
4.5.2 水压试验步骤及要求引自《Design and installation of earth energy systems for commercial and institutional buildings》CAN/CSA-C448.1；水压试验压力引自《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243。
4.5.3 回填过程的检验内容包括回填料配比、混合程序、灌浆及封孔的检验。

5 地下水换热系统
5.1 一般规定
5.1.1 可靠回灌措施指将地下水通过回灌井全部送回原来的取水层的做法。要求回灌井应具有持续回灌能力。同层回灌可避免污染含水层和维持同一含水层储量，保护地能资源。热源井只能用于置换地下冷量或热量，不得用于取水等其它用途。
5.1.2 地源热泵系统设计最大吸热量或释热量计算同本规程4.3.3条条文说明。直接进入水源热泵机组的地下水应满足以下要求（引自《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019第7.3.3条条文说明）：含砂量小于1/200000，PH值为6.5－8.5，CaO小于200mg/L，矿化度小于3g/L，CL-小于100mg/L，SO42-小于200mg/L, Fe2+小于1mg/L，H2S小于0.5mg/L。
当水质达不到要求时，应进行水处理。经过处理后仍达不到规定时，应在热源水与机组之间加设中间换热器。对于腐蚀性及硬度高的水源，应设置抗腐蚀的不锈钢换热器或钛板换热器。在使用海水时，建议在进入换热器前增加氯气处理装置以防止藻类在换热器内部滋生。
当水温不能满足机组使用要求时，可通过混水或设置中间换热器进行调节，满足机组对温度的要求。

5.1.3 避免污染市政供水和使用自来水取热；避免回灌水排入下水，是为了保护水资源不被浪费。
5.2 地下水换热系统设计
5.2.1
5.2.2
5.2.3 氧气会与井内存在的低价铁反应形成铁的氧化物，也能产生气体粘合物，引起回灌井阻塞。为此，热源井设计时应采取有效措施消除氧气侵入现象。
5.2.4 抽水井与回灌井相互转换以利于开采、洗井、岩土体和含水层的热平衡。抽水井具有长时间抽水和回灌双重功能，要求不出砂又保持通畅。抽水井与回灌井间设排气装置，可避免将空气带入含水层。
5.2.5 在确保抽水和回灌不相互影响的前提下，抽水井应尽可能靠近回灌井，以减小对地下水的影响范围。同时，较小井间距离可以降低成本和节约浅层地能资源。但抽灌井的间距过短，抽灌井之间较大的地下水流速易将含水层中的细颗粒带出，可能引发地面沉降。通常热源井的位置宜靠近机房，便于检修和维护。
5.2.6 为了避免污染地下水。
5.2.7
5.2.8 热源井的深度越大，打井费用越高。同时，深层水质一般较好，适于饮用。为此，通常不宜超过200m。若为地热井，则深度通常超过200m。
5.2.9 地下水换热系统可根据地下水水质及工程特点，确定采用直接或间接地下水换热系统。变流量系统设计可降低地下水换热系统的运行费用，并且，进入热泵系统的地下水水量越少，对地下水环境的影响也越小。
5.3 地下水换热系统施工
5.3.1
5.3.2 热源井及其周围区域的工程勘察资料包括施工场区内水文地质勘察资料及其它专业的管线布置图等。
5.3.3
5.3.4 热源井施工质量应符合《供水管井技术规范》GB50296的规定。
5.4 地下水换热系统检验与验收
5.4.1
5.4.2
5.4.3 水质要求同本规程第5.1.2条条文说明。

6 地表水换热系统
6.1 一般规定
6.1.1 地表水体可为河流、湖泊、海水或达到国家排放标准的废水等。地表水体应具有一定的深度和面积，具体大小应根据当地气象条件、水体流速、建筑负荷等因素确定。
6.1.2 地源热泵系统设计最大吸热量或释热量计算同本规程4.3.3条条文说明。
6.1.3 水质要求同本规程第5.1.2条规定。
6.2 地表水换热系统设计
6.2.1 目的是避免热交换短路。
6.2.2 有利于水力平衡。
6.2.3 为了防止风浪、结冰及船舶可能对其造成的损害。
6.2.4
6.2.5 避免污染饮用水。
6.2.6 利于降低输送能耗。
6.2.7 当地表水体为海水时，开式海水热泵系统与海水连接的所有部件与管道应具有防腐、防生物附着、抵抗冻裂和过滤的能力。

6.3 地表水换热系统施工
6.3.1
6.3.2
6.3.3 换热盘管任何扭曲部分均应切除，未受损部分熔接后须经压力测试合格后才可使用。换热盘管存放时，不得在阳光下暴晒。
6.3.4 换热盘管一般固定在排架上，并在下部安装衬垫物。衬垫物可采用轮胎等。
6.3.5
6.3.6 水压试验应符合本规程第6.4.2条的规定。
6.4 地表水系统检验与验收
6.4.1
6.4.2 试验压力同本规程第4.5.2条的规定。
7 室内系统
7.1 室内系统设计
7.1.1
7.1.2 水源热泵机组应符合《水源热泵机组》GB/T19409的要求。热源水侧性能应符合《蒸汽压缩循环冷水（热泵）机组、工商业用和类似用途的冷水（热泵）机组》GB/T18430.1的规定。
水源热泵机组正常工作的冷（热）源温度范围（引自《水源热泵机组》GB/T19409）：
水环热泵系统 20～40℃（制冷） 15～30℃（制热）
地下水热泵系统 10～25℃（制冷） 10～25℃（制热）
地埋管热泵系统 10～40℃（制冷） －5～25℃（制热）
7.1.3 当水温达到设定温度时，水源热泵机组应能减载或停机。用于供热时，水源热泵机组应保证足够的流量以防止机组出口端结冰。
7.1.4 不同地区岩土体、地下水或地表水水温差别较大，设计时应按实际水温参数进行设备选型。末端设备选择时应适宜水源热泵机组供回水温度的特点，提高地源热泵系统的效率和节能性。
7.1.5 水源热泵的设置方式可根据需要采用集中式、水环式和VRV式。水环热泵系统机组的进风温度不应低于10℃或高于32.2℃。当进风温度低于10℃时，应进行预热处理。对于冬季间歇使用的建筑物，宜采用VRV地源热泵系统，以防止停止使用时设备冻损。室内空调系统可采用风机盘管系统、冷暖顶/地板辐射系统或全空气系统。
7.1.6 夏季运行时，空调水进入机组蒸发器，冷源水进入机组冷凝器。冬季运行时，空调水进入机组冷凝器，热源水进入机组蒸发器。冬、夏季节的功能转换阀门应性能可靠，严密不漏。
7.1.7 经技术经济比较，采用地源热泵系统提供（或预热）生活热水较其它方式提供生活热水经济性更好时，宜优先采用热泵提供生活热水，不足部分由辅助热源解决。生活热水的制备可以采用水路加热的方式和制冷剂环路加热的方式。
7.1.8 为达到节能目的，可采用水侧或风侧节能器，且根据实际情况设置蓄能水箱。对于平均水温低于10℃的地区，由于供热量大，地埋管换热器出水温度较低，为节省冷量，此时宜在水侧或风侧设置热回收装置对排热进行回收；或采用根据室外气象条件及系统特点采用过渡季增大新风量的节能措施。
8 整体运转、调试与验收
8.1 一般规定
8.2 整体运转、调试与验收

8.2.1 系统试运转的测定与调整的主要内容：
1 系统的压力、温度、流量等各项技术数据应符合有关技术文件的规定；
2 系统连续运行应达到正常平稳；水泵的压力和水泵电机的电流不应出现大幅波动；
3 各种自动计量检测元件和执行机构的工作应正常，满足建筑设备自动化系统对被测定参数进行监测和控制的要求；
控制和检测设备应能与系统的检测元件和执行机构正常沟通，系统的状态参数应能正确显示，设备连锁、自动调节、自动保护应能正确动作。
8.2.2 地源热泵系统的实际性能包括：室内空气参数是否达到设计值；系统的节能性、环保性。系统的功耗应包括所有水源热泵机组、水泵和末端设备的功耗。调试报告应包括调试前准备记录、水力平衡、机组及系统试运转的全部测试数据。
附录C
C.0.1～C.0.3地埋管水力计算方法及数据引自《地源热泵工程技术指南》（Ground-source heat pump engineering manual）

文档

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学习中，
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