《地源熱泵供暖空調施工工法》是山西省第二建築工程公司、南京建工集團有限公司、上海市第二建築有限公司、上海市安裝工程有限公司完成的建築類施工工法，完成人是王巧利、邢根保、劉志偉、魯開明、韓寶洪、張怡、鄧文龍、杜偉國、朱家平、顧勇慧、張忠孝，適用於以土壤、地表水、地下水為低溫熱源，利用熱泵系統進行供暖空調或加熱生活熱水系統工程的施工。
《地源熱泵供暖空調施工工法》主要的工法特點是：機房占地少，施工簡便；運行成本低，使用年限長；省去冷卻塔；運行安全可靠；能源可再生。
2008年01月31日，《地源熱泵供暖空調施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家一級工法。
基本介紹
- 中文名：地源熱泵供暖空調施工工法
- 完成單位：山西省第二建築工程公司、南京建工集團有限公司、上海市第二建築有限公司、上海市安裝工程有限公司
- 主要完成人：王巧利、邢根保、劉志偉、魯開明、韓寶洪、張怡、鄧文龍、杜偉國、朱家平、顧勇慧、張忠孝
- 套用實例：科維通大廈
- 主要榮譽：國家一級工法（2005-2006年度）
- 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
- 工法編號：YJGF107-2006
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,材料,機具設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
淺層地能是在太陽能照射和地心熱產生的大地熱流的綜合作用下，存在在地殼下近表層數百米以內的恆溫帶中的土壤、砂岩和地下水裡的低溫地熱能，是太陽能的另一種表現形式，廣泛存在於大地表層中。這種低溫能源，因品位不高（通常溫度小於25攝氏度），往往被人們所忽視，隨著製冷技術及設備的進步和完善，成熟的熱泵技術使淺層地能的採集、提升和利用成為現實。地源熱泵供暖空調技術作為新型空調和採暖技術利用了大自然的低品位可再生能源，節約高品位傳統的建築用能，實現了供暖（冷）而無污染的綠色居住環境。
山西省第二建築工程公司開展了QC小組攻關活動，形成了《地源熱泵供暖空調施工工法》。
工法特點
《地源熱泵供暖空調施工工法》的工法特點是：
⒈機房占地少，施工簡便。
⒉運行成本低，使用年限長。
⒊省去了冷卻塔，節約了用水量。
⒋運行安全可靠，運行中無燃燒、無安全隱患。
⒌能源可再生，利用再生能源，節能環保。
⒍技術含量高，適用範圍廣，可適用各地區及各類建築物。
⒎實現了無污染，無任何氣態、固態、液態等污染物的排放。
操作原理
適用範圍
《地源熱泵供暖空調施工工法》適用於以土壤、地表水、地下水為低溫熱源，利用熱泵系統進行供暖空調或加熱生活熱水系統工程的施工。
工藝原理
《地源熱泵供暖空調施工工法》的工藝原理是：
地源熱泵供暖空調技術是通過熱泵機組與大地進行冷熱交換，在冬季熱泵機組將大地的低位熱能提取出來對建築物進行供暖，同時向大地蓄存冷量，以備夏季提取出向建築物供冷用。在夏季熱泵機組將建築物內的熱量轉移到大地中，給建築物室內降溫，同時向大地蓄存了熱量，以備冬季提取出向建築物供暖用。地源熱泵系統通常分為三種形式：土壤熱交換器地源熱泵、地下水地源熱泵、地表水地源熱泵。
土壤熱交換器地源熱泵系統包括一個土壤耦合地熱交換器，它或是水平地安裝在地溝中，或是以u形管狀垂直安裝在豎井內。不同的管溝或豎井中的熱交換器成並聯連線，再通過不同的集管進入建築中與建築物內的水環路相連線，熱泵機組與該水環路中的水進行熱量交換；從而實現熱泵機組與土壤的冷熱交換。地下水地源熱泵系統分為兩種，一種通常被稱為開式系統，另一種則稱為閉式系統。開式系統是將地下水從井中提取出來直接供應到熱泵機組，與機組進行冷熱交換，之後將井水回灌到地下。而閉式系統則是將從井中提取出來的地下水和建築內循環水之間是用板式換熱器分開的。通常該系統包括帶潛水泵的取水井和回灌井。地表水地源熱泵系統的冷熱源可採用江、河、湖水，也可採用污水、中水，利用熱交換器連線到建築中，以實現與熱泵機組的冷熱交換。基本原理見圖1。
圖1 基本原理圖
施工工藝
- 工藝流程
《地源熱泵供暖空調施工工法》的工藝流程敘述如下：
能量採集系統，能量提升系統，能量釋放系統三部分的水循環系統各自獨立循環。
⒈土壤熱交換地源熱泵（見圖2）。
圖2 土壤熱交換地源熱泵安裝流程圖
⒉地下水地源熱泵（見圖3）。
圖3 地下水地源熱泵安裝流程圖
⒊地表水地源熱泵（見圖4）。
圖4 地表水地源熱泵安裝流程圖
- 操作要點
《地源熱泵供暖空調施工工法》的操作要點敘述如下：
⒈能量釋放系統（末端）施工要點
①施工前，應根據設計要求及現場的實際情況，採用管線布置綜合技術，確定風機盤管管線的標高和位置。掌握好管道的坡度要求，既要避免交叉時產生衝突，同時還要配合併滿足結構及裝修的各個位置要求。
②焊接鋼管，鍍鋅鋼管不得採用熱煨彎。
③管道與盤管、櫃式空調機的柔性短管連線應牢固，不應有強扭和癟管。
④管道接口不得置於套管內，不能將套管作為管道支撐。
⑤安裝完後，應逐台進行冷凝水坡度試驗。
⑥吊桿安裝鎖緊牢固，吊點受力要均勻。
⒉能量提升系統（機房）施工要點
①閥門的安裝位置、高度、進出口方向必須符合設計要求，連線應牢固緊密。
②冷熱水及冷卻水系統應在系統安裝完後進行沖洗，合格後，再循環試運行2小時以上，且水質正常後才能與熱泵機組相貫通。特別注意熱泵機組的進出水口方向。
③管道變徑的大小頭應按規定製作，主管與支管的三通開口尺寸應符合要求。
⒊能量採集系統施工要點
①對於地埋管的施工注意事項
a.經試壓合格後進行回填，在回填過程中宜在每根盤管周圍鋪設50~100毫米厚的砂層，以使管道與大地之間結合緊密，提高傳熱效果。灌水之前應進行清洗和排污。
b.土壤埋管採用U形高密PEX管，地下應無接頭，若採用鋼製套管式換熱器，要考慮防腐。
c.豎孔土壤埋管周圍回填料應按一定比例經特殊加工製作的回填料，以強化土壤接觸邊界層換熱的能力，可以做到導熱係數比土壤大一倍左右。
d.考慮投資成本和占地面積、土壤取熱的熱泵供暖系統更適合小型建築面積，一般在1000平方米以下為宜。
②井管安裝時應注意事項
a.井壁管應安裝在非含水層，用以支撐井孔孔壁，防止坍塌，井管與孔口周圍用黏土或水泥等不透水材料密閉，防止地面污水滲入。
b.濾水管安裝在含水層，除有井壁作用外其主要是擋水濾砂。
c.井管最底部為沉砂管，用以沉積水中泥砂，延長管井使用壽命。
d.只用其熱，不耗其水，用熱後必須全部回灌，並監控回灌的實施。
e.井間距和井與建築物的相對位置要合理。
f.井位要遠離城市供水站。
g.無論何種方式的回灌水的水質，水溫必須監控，回灌水水質至少應與原採集地下水的水質相當，並定期化驗。
h.管井竣工後，應由甲方、施工單位和行政主管部門或監理會同到現場，按契約規定的水量、水溫和水質要求進行質量驗收。
③利用城市污水、中水安裝時注意事項
a.工業廢水時需要注意過濾器的安裝位置，要便於清洗。
b.板式換熱器的間隙選擇為14毫米，使中水能夠順利通過。
c.過濾器孔直徑選擇4毫米，孔數為25克/平方厘米。
⒋系統調試
系統調試是空調、採暖工程很重要的過程。
①系統冷運行
a.將補水泵開啟對系統進行補水（手動），並安排管道工檢查各焊點、法蘭連線處，各接口有無漏水現象，自動排氣閥是否可以排氣。
b.二次、末端補水到額定壓力後，檢查二次、末端水泵進行排氣。
c.開啟二次循環泵，檢查水泵相序，無法直觀看到水泵正反轉，可調整出水閥門，觀察額定揚程來判斷是否正轉，檢查末端循環泵相序同上。
d.末端、二次泵開啟後，檢查運行電流是否在額定電流一下。
e.檢查各點壓力表壓力是否正常，溫度表顯示是否正常。
f.再補水的同時，檢查末端（風機盤管或空調機組）是否有滲漏水現象。
g.系統冷運行24小時，觀察系統電壓在正常範圍內，即400
，360~424伏特。
h.冷運行過程中，檢查電器設備，水泵有無發熱，壓力是否正常，有無異常聲響及異味。如不正常立即停機，查找原因。
i.冷運行24小時後清理水路的過濾器，檢查水質。
j.開啟一次循環泵判斷一次迴路電流是否正常，相序是否正確。
②系統熱運行
a.在設備冷運行4小時後進行熱調試，檢查主機設定參數。
b.單台啟動能量提升器，觀察氟壓、排氣、油壓等參數是否正常，再啟動第二台機組。
c.檢查經濟器膨脹閥、噴液冷卻膨脹閥是否工作正常。
d.試運行24小時並每小時記錄一次參數。
e.熱運行過程中對末端進行檢查，出風口冷（熱）及風速等，並測量房間大廳等溫度，對環境溫度進行測量並記錄。
③注意事項
a.啟動能量提升器時，一定先開啟一次、二次、末端循環泵，循環5分鐘，停機時先停主機，5分鐘後停水泵。
b.不得強行啟動主機。
c.安全參數不得隨意修改。
- 勞動力組織
《地源熱泵供暖空調施工工法》的勞動力組織情況見表1。
序號 | 工種 | 職責 | 備註 |
|---|---|---|---|
1 | 管理人員 | 現場進度、質量、安全、環境管理 | / |
2 | 管工 | 供回、冷凝水管道的安裝、調試 | / |
3 | 通風工 | 風機盤管、櫃式空調機、風管等的安裝調試 | 人員數量依工程大小及工期安排 |
4 | 鉗工 | 熱泵機組、水泵、軟化水等設備就位 | / |
5 | 電工 | 機組、風機盤管的接線及調試 | / |
材料設備
《地源熱泵供暖空調施工工法》所需材料設備如下：
材料
⒈所有材料在符合有關標準、規範，並應有產品出廠合格證。
⒉所有設備應符合相關標準規範，具有出廠合格證，並無損壞。
⒊定壓罐應具有壓力容器資質單位製作，並具有檢驗合格證明書。
⒋安全閥應經檢驗合格，並整定出設計要求的壓力值。
⒌絕熱材料應採用不燃或難燃材料，其材質，密度，規格與厚度應符合設計要求。如採用難燃材料時，應對其難燃型進行檢查，合格後方可使用。
機具設備
《地源熱泵供暖空調施工工法》所需的機具設備見表2。
序號 | 設備名稱 | 用途 | 備註 |
|---|---|---|---|
1 | 電焊機 | 管道、支架、法蘭焊接 | / |
2 | 切割機 | 鋼管、角鋼切割 | / |
3 | 台鑽 | 支架、法蘭鑽孔 | / |
4 | 咬口機（空調） | 加工鍍鋅鐵皮 | / |
5 | 折方機（空調） | 加工鍍鋅鐵皮 | / |
6 | 風速儀、風壓測試儀（空調） | 調試用 | / |
7 | 套絲機 | 加工鋼管絲扣 | 機具數量依工程大小及工期安排 |
8 | 電錘、電鑽 | 支架安裝 | |
9 | 燈光檢測裝置 | 檢測漏風率 | |
10 | 打井設備 | 打井用 | / |
11 | 鑽孔機 | 鑽孔用 | / |
12 | 吊車 | 吊裝設備、下井內設備及管道用 | / |
13 | 倒鏈 | 吊裝設備、設備就位 | / |
14 | 泥漿泵 | 抽泥漿 | / |
15 | 絕緣搖表 | 測試絕緣情況 | / |
質量控制
《地源熱泵供暖空調施工工法》的質量控制要求如下：
⒈工程質量控制標準
①能量釋放系統、能量提升系統的施工、檢驗、調試與驗收應符合《通風與空調工程施工質量驗收規範》GB50243—2002及設計要求。
⒉質量保證措施
①井管本身及連線部分不應彎曲，以保持整個井壁垂直。
②井管內壁需光滑、圓整、且滿足在井管內順利無礙地安裝抽水設備。
③井管管材應有足夠的抗壓、抗剪和抗彎強度，能經受管壁外側岩層和人工填礫的壓力。
④安裝時，井管及連線部分要有一定的抗拉強度，能經受全部井管的重量。
⑤過濾器要有較大的孔隙率，以保證減少地下水流入管內的阻力，最大可能地增加出水量。
⑥井泵大多採用潛水泵，潛水泵下放深度應在動水位5米處，安裝要平穩，泵體應居中。
安全措施
施工單位採用《地源熱泵供暖空調施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
⒈建立健全安全組織機構及安全保證措施，做好各工種的安全教育，進行詳細的安全交底。
⒉機組等設備吊裝時，應編制專項施工方案，確保全全就位。
⒊電焊工、電工應持有效證件上崗。
環保措施
施工單位採用《地源熱泵供暖空調施工工法》的環保措施如下：
⒈在工程施工過程中嚴格遵守國家相關的環境保護法律、法規及有關環境保護、資源及能源的使用要求，嚴格執行企業的程式檔案，對環境因素進行認真的評價，填寫《環境因素清單》和《重要環境因素清單》。
⒉打井前要經過有關部門的審批，打井時要合理布置，規範圍擋，做到標牌清楚、齊全、各種標識醒目，施工場地整潔文明。
⒊打井時設立專用的排漿溝、集漿坑，對廢漿進行集中，認真做好無害化處理，從根本上防止打井廢漿亂流。
⒋施工現場要經常進行環保宣傳教育，不斷提高項目部作業人員的環保意識和法制觀念。
⒌項目部設定兼職環保員和文明施工員，並經常進行現場環保檢查，隨時接受相關單位的監督檢查。
⒍優先選用先進的環保機械。定期保養，加強維修，設定隔音罩等消音措施，降低施工噪聲到允許值以下，同時儘可能避免夜間施工。
效益分析
《地源熱泵供暖空調施工工法》的效益分析如下：
⒈用戶經濟利益
①初投資少。該系統一個系統三種功能，節省投資和占地面積。
初投資比同樣滿足供暖、冷和生活熱水條件的其他系統組合（電鍋爐+空調系統、燃氣+空調系統、燃油+空調系統）所需投資低20%~30%（見表3）。
設備類型項 | 直燃機 | 電製冷+各種類型熱源 | 地源熱泵 |
|---|---|---|---|
主機設備 | 0.8~1.0元/千卡 | 制冷機0.6~0.8元/千卡再加鍋爐費用 | 熱泵機組0.5~0.6元/千卡 |
配套費用 | 城市中壓煤氣工程費 | 城市集中供熱工程費用 | 直徑800，深90米，深井裝置配套全部費用35~45萬元 |
土建費用 | 略高 | 高 | 低 |
合計（估算） | 240~260元 | 260~280元 | 230~260元 |
註：機房附屬設備，末端設備要用同一檔次的產品，此兩項設備費用相同情況下的比較。
②運行費用低。由於能源的75%取自自然界中不花錢且四季恆溫的淺層地能，取暖用電是電鍋爐的1/4，製冷用電是分體空調的1/2。實例：科偉通大廈建築面積為13200平方米，原來使用兩台76萬大卡（880千瓦）的雙良直燃機中央空調。後於2004年6月改用利用中水的中央液態冷熱源環境系統中央空調。已運行一個夏季，一個冬季，現將二者冬季四個月的運行費用進行比較如下：
a.熱泵機組的運行情況
科偉通大廈使用一台HT760機組和一台HT380機組，二台機組的供熱量為1140千瓦（98萬大卡）。冬季天氣最冷時，室內溫度最高可達25攝氏度。科偉通大廈2004年11月1日-2005年2月28日日用電量為：表數字：3297－820=2477，用電量：2477×160=396320（度）（160為互感器變比）。由於末端泵用其他空調同樣運轉，故應減去該末端泵用電量。末端泵為二台，總容量為：18.5×2=37千瓦。該容量占空調總負荷的18%。故2004年11月至2005年2月28日中央液態冷熱源環境系統空調總的用電量為：396320×（100－18）%=324982.4（度），平均電價按0.65元/度，空調用電費為：324982.4×0.65=211238.6（元）。
b.直燃機的運行情況
若按使用一台半原裝雙良直燃機為114萬大卡，用煤氣的費用如下：煤氣熱值3500大卡/立方，則每小時耗氣：1140000÷3500=325.7立方米。每日運行：11小時（早7點至下午6點）；每日耗氣：325.7×11=3582.9立方米。2004年11月1日-2005年2月28日總計120天，120天共耗氣：3582.9×120=429942.8立方米，每立方米用氣費按：0.9元/立方米計，120天耗氣費為：429942.8×0.9=386948.6元。與上述用電費用比節約：386948.6－211238=175710.00元。可見：地源熱泵系統比直燃機節省175710.00元，達45%。
③運行安全可靠。系統運行過程無燃燒，不產生高溫、高壓、易燃、易爆、有毒、有害的氣體或液體，無結垢，使用壽命長。
④有利於國家及環境。開闢了利用可再生能源的新途徑，可減少對一次性能源的依賴。用戶可享受到室外無污染的環境。
⑤管理簡便，易於分戶計量。
⒉施工單位經濟效益
由於該系統不使用冷卻塔，機房設備的體積僅為傳統機房的1/3，因此便於施工，相對節約人工。
註：施工費用以2005-2006年施工材料價格計算
套用實例
《地源熱泵供暖空調施工工法》的套用實例如下：
太原地區：科維通大廈（採用楊家堡污水淨化廠城市污水處理後的中水）、太原市老年公寓（採用單井抽灌）。運行後均取得了經濟和社會效益。
榮譽表彰
2005年，《地源熱泵供暖空調施工工法》被評定為省級工法。
2008年01月31日，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》建質[2008]22號，《地源熱泵供暖空調施工工法》被評定為2005-2006年度國家一級工法。
