地源热泵是利用浅层地下土壤、岩石、地下水或其他介质中储存的大量低温热源为建筑空间提供暖气、空调和热水的一种能源转换系统。地源热泵是迄今为止最舒适、高效和环保的技术之一。地源热泵可应用于包括办公楼、别墅、学校、宾馆、医院等工程中的中央空调系统、地板采暖、热水供应等领域，其中尤其以应用于中央空调系统最为常见。

    地源热泵简介

    地源热泵的节能原理

    普通中央空调夏季主要通过冷却塔、冷却水池实现制冷的效果，冬季主要通过锅炉实现供暖的效果。其中，不管是夏季致冷和冬季供暖，能源消耗都非常大，效率也不高。地源热泵中央空调系统则利用地下数十米到一、二百米以内土壤或岩石的温度，实现对建筑物的致冷或供暖。该系统所利用的温度全年中一般在15摄氏度到零下17摄氏度之间，冬季明显高于地面气温，夏季显著低于地面气温，且夏天收集的部分热能可储存在地下土壤中，用于冬季供暖。地源热泵空调系统60%-70%的能量来自土壤，30%-40%来自电能，因此具有突出的节能性能。

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    地源热泵的分类

    地源热泵按照热源的来源可分为地下水地源热泵、地表水地源热泵及地埋管地源热泵。其中地埋管地源热泵的低位热能主要来源自浅层地下土壤、岩石等介质中，通过管道闭路系统循环水进行热交换，资源极其丰富，几乎不受地理位置的限制，且高度环保、节能，因此该方式应用前景最为广阔。

    地源热泵系统用管道产品

    地源热泵系统的管道部分主要采用PE（PE100、PE80级）管道和PB管道两种，其中PE管道由于其显著的经济性，在很多工程中广泛采用。地源热泵的管道部分主要包含连接热泵机组的主管（集合管）、进行热交换的埋地管和连接整个管路系统的各种配件。

    主管

    主管一般采用D40-63规格，部分大型项目采用D110左右的主管。主管的压力等级一般采用1.0MPa以上，管材的相关尺寸参照PE给水管材国标GB13663。主管的长度一般根据工程的设计确定，有时由于地理位置或地质条件的限制，地埋管的铺设可能需要远离建筑物1到2公里，这时需配备较长的主管。

    主管一般供应直管，特殊情况由设计单位与生产厂家协商确定。

    为避免管道在冬季结冰，主管需埋设于冻土层以下，连接室内机组时才出地面，主管在冻土层以上的部分一般需聚苯或橡塑材料做保温处理。

    地埋管

    地埋管有D16、D20、D25、D32、D40等规格，但大多数为D25和D32规格，其中尤以D32规格居多，由于埋地深度一般达100m左右，其压力等级多为1.0MPa以上，以1.6MPa最为多见。地埋管材的相关尺寸要求也参照PE给水管材国标GB13663。地埋管材一般为盘卷形式，长度由工程设计要求决定，每根在80米到100米之间。
若采用双U管形式埋设，则每个单元的管材长度还需增加3倍，一般由4根100米左右的管材通过特制的双U弯管件连接后，统一盘卷，盘卷的内径约为1米。若采用垂直螺旋埋设，盘卷的直径需根据设计单位的要求定做。
    管件

    地源热泵管道系统中埋地管采用垂直铺设时，需采用U型弯和固定支架等管件。其中U型弯的作用是保持两根管材间的连通，形成水路循环系统，目前管材与U型弯的连接一般采用电熔套筒连接。由于下井较深，井中的水对管材的浮力较大，需在U型弯头的中间部位设置一个长螺栓，施工人员利用金属杆，通过长螺栓将管材压到预定深度的水中。固定支架的作用是使埋地管材之间保持固定的距离，以免管材之间由于距离过近而影响导热效果。在井下一般每隔1米或2米需要配备1只固定支架，因此用量较大。

    一口井中如果只铺设2根管材，采用单U弯和双孔支架。如果一口井中铺设4根管材，则需采用双U弯和四孔支架。

    埋地管材与主管间一般采用热熔承插变径管件，如异径直通和异径三通，规格多为D40~D63。一个工程设计的埋地井数量越多，采用的连接管件就越多。

    主管与热泵机组或其他材料的管道的连接一般采用活接或法兰，规格多为D40~D63。

    技术要求

    执行标准

    我国于2006年初出台了一份地源热泵系统的国家标准《地源热泵系统工程技术规范》GB5036-2005，详细规定了地源热泵系统的施工和设计要求，并在附录中规定了地源热泵用PE管道的尺寸要求，其尺寸要求实际上与PE给水管材一致，因此可以采用PE给水管道国家标准GB/T13663组织生产地源热泵系统用PE管道产品。

    平铺设

    地源热泵埋地管材水平铺设一般可细分为水平直管铺设和水平螺旋铺设两种。

    地源热泵埋地管材采用水平埋设方式时，要求最上层埋管顶部应在冻土层以下0.4米，且距地面不宜小于0.8米。

    采用水平铺设的方式，工程施工相对简单，难度较小，工程投资相对较小，但占地面积较大。

    国内目前水平铺设的方式采用较少。

    垂直铺设

    地源热泵埋地管材垂直铺设一般也可细分为垂直直管铺设和垂直螺旋铺设两种，其中直管铺设又分单U管、双U管及多U管（目前国内曾采用过的最多为由16根管材组成的8U管）铺设，目前国内采用较多的铺设方式为双U管铺设。采用单U管时，需采用单U弯管件和两孔固定支架。采用双U管时，需采用双U弯管件和四孔固定支架。相应的固定支架应根据规格的大小和期望达到的效果来决定其支架间距，一般在1米到2米之间为宜。

    采用垂直铺设时，埋管深度宜大于20米，钻孔孔径不宜小于0.11米，钻孔间距以3米到6米为宜，水平主管的深度应在冻土层以下0.6米，且距离地面不宜小于1.5米。

    采用垂直铺设的方式，占地空间相对较小，热交换充分，但钻孔的工程造价较高，且需配套相应的U型弯和固定支架等管件。

    目前国内大多数地源热泵工程采用的是双U管垂直铺设的方式。