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垂直地埋管地源热泵系统安装工程中常见问题分析

更新时间：2020-05-27　点击量：663

地源热泵系统是一种利用地下浅层的恒温地热资源，通过输入少量的高品位能源，实现热能转移的高效节能的空调系统。阐述了垂直地埋管地源热泵空调系统施工过程中一些常见问题,逐一进行分析并提出解决方法。

地源热泵系统简介

地源热泵的概念早出现在1912年，在20世纪50年代就已在一些北欧国家的供热中得到实际应用。国内外的学术著作中一般这样描述地源热泵的概念：地源热泵是一种利用地下浅层的恒温地热资源(也称地能，包括地下水、土壤等)，通过输入少量的高品位能源(如电能)，实现热能转移的高效节能的空调系统。以埋在地下的管路系统中的循环水作为载体，在冬季，流动水把地能中的热量输送到建筑内供取暖；在夏季，流动水又把建筑内的热量释放到地层中去，使室内凉爽。

地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之一以上的能量。由于地源热泵的热源温度全年较为稳定，其能效比可达5.0左右，与传统的空气源热泵相比，要高出40%左右，其运行费用为普通中央空调的50-60%。由于地源热泵属于可再生能源利用技术，属于经济有效的节能技术，环境效益显著，维护费用低，一机多用，应用范围广。因此，近十几年来尤其是近五年来，地源热泵空调系统在北美及中、北欧国家取得了较快的推广使用。在提倡开发和使用环保新能源的今天，地源热泵在中国有着非常大的市场潜力。可以预计，该项技术将会成为21世纪有效的供热和制冷空调技术。

根据地源热泵从地下吸收热量的方式不同(即低温热源的不同)可分为：开式回路系统与闭式回路系统。开式系统的低温热源是直接利用水井、废弃的矿井的水及抽取地下水。闭式系统是通过二次流体(水或以水为主要成分的防冻液)在封闭地下埋管中的流动，将热量传送到地下或从地下吸收热量。由于我国很多地方地下水资源匮乏，抽取地下水的开式系统不适合我国国情，而且地下水的回灌问题也比较难解决。因此，国内目前所致力研究开发的地源热泵主要是闭式系统。闭式系统的地源热泵地下环路(即地热换热器)的埋管方式多种多样。目前，国外普遍采用的有垂直埋管和水平埋管地热换热器两种基本的配置形式。从我国的国情来看，垂直U型地埋管换热系统更值得推广。从安装的角度，垂直U型地埋管热泵系统工程分三个部分，即地埋管换热系统安装、空调管路及末端设备安装、中央空调主机和配套设备安装。

1 地埋管换热系统安装常见问题分析

1.1 地埋管管井深度未达到设计要求

地埋管管井深度未到达设计要求，原因是因为钻孔施工在接近地表深处时施工难度增加，施工队为节省施工费用，虚报管井深度。由此照成地埋管换热效率达不到设计要求，直接影响到地源热泵中央空调系统的使用效果。应严格监督钻孔深度及下管过程，委托管材厂家加注米标。

1.2 地埋管管井孔径未达到设计要求

地埋管管井孔径未达到设计要求，原因是钻孔施工队伍为加快施工进度、节省时间、节省人工、节省回填材料而采取的偷工减料行为。由此造成下PE管时PE管壁受伤，严重时可能造成PE管壁破裂、管井报废。应严格把好工序检验关、监督好施工队伍。

1.3 地埋管管井垂直度未达到设计要求

地埋管管井垂直度未达到设计要求，原因是钻孔施工队伍在钻孔前调整钻机底座平衡、钻孔四周地面夯实、钻杆垂直参照物选择等方面工作不认真造成。由此可使管井下方倾斜，严重时甚至造成本管井与相邻管井相通，形成“串孔”，使管井换热能力下降甚至管井报废。应夯实钻孔四周地面，调平钻机底座平衡，下钻杆时找准垂直参照物。

1.4 地埋管管材质量未达到设计要求

地埋管管材质量未达到设计要求，原因是因为施工单位或PE管生产厂家为节省材料成本、赚取更多利润而采取的以次充好、降低成本的方法。由此可使PE管耐压能力下降，寿命减短。应严格把好管材质量检验关。

1.5 地埋管U型接头焊接质量出现问题

地埋管U型接头焊接质量出现问题，原因是因为施工单位焊接设备材料质量不佳、PE管焊接工人工作态度不佳等因素。由此可造成地埋管漏水，一组管井报废等严重后果。应严格焊接工艺、避免低温下焊接。

1.6 地埋管下井过程易出现的问题

地埋管下井过程易出现下管深度不到位、PE管管壁破损等现象。地埋管下管深度不到位可能是由于管井塌井、缩孔所致，此现象可降低换热效率。PE管管壁破损影响PE管的耐压能力和使用寿命，破损严重时可造成漏水、管井报废。清孔要*，换浆、下管要及时。

1.7 地埋管回填时易出现的问题

地埋管回填时易出现回填不密实的问题。原因是由于回填料配比不当、回填不匀速、回填速度过快、未多次回填所致。回填不密实可导致换热效率降低，影响空调使用效果。要调好合适的回填料配比，匀速回填，多次回填。

1.8 水平管连接中易出现的问题

水平管连接中易出现漏水的问题。水平连接接头多，因此如果焊接工人未严格按焊接工艺来操作，会导致接头质量有问题。在进行水平连接前应夯实基础，避免基础下沉造成管材拉伸变形，从而使接头处漏水、失压。

2 空调管路及末端设备安装常见问题分析

2.1 风管道系统安装易出现问题

风管道系统安装易出现漏风现象。风管加工、安装过程中应严格按工艺、规范操作，施工完后要做漏光检测、漏风量测试，如咬缝漏光严重，应重做该段风管，对风管还要做防腐、保温处理，避免管道漏风、冷热能量损耗。

2.2 水管道系统安装易出现焊接质量问题

水管道系统安装易出现气孔、裂纹、夹渣等焊接质量问题。

应严格按焊接工艺操作，避免气孔、裂纹、夹渣等现象。管路安装完毕应进行自来水试压和管道清洗工作。水管道系统的防腐、保温处理同样重要。否则更会导致漏水、冷热能量损耗。

2.3 风机盘管的安装过程中易出现的问题

风机盘管的安装过程中易出现管路堵塞、冷凝水流动不畅、水盘积水、接口处渗漏、工作噪音大等问题。

风机盘管的接驳应在管路冲洗后进行，冷热水管与风机盘管连接应平直，凝结水管采用软性连接，并用喉箍紧固严禁渗漏，坡度应正确，确保凝结水应畅通地流到的位置，供回水阀及过滤器应靠近风机盘管安装。风机盘管单独设置吊架，吊装支架安装牢固、位置正确，吊杆与风机盘管相联应用双螺母紧固找正找平，风机盘管与进出风管之间均按设计要求设软接头，以防震动产生噪音。

2.4 出、回风口安装过程中易出现的问题

出、回风口安装过程中易出现封口管道变形、漏风、风口格栅变形、松动等问题。原因是安装工人未按规范认真施工所致，应加强施工监督工作，即时整改。

2.5 温控终端设备安装易出现的问题

温控终端设备安装易出现位置偏移、面板松动、接线错误、电线破损等问题。原因是安装工人野蛮施工、不按施工规范操作所致。温控终端的安装是面子工程，一定不能马虎。

3 中央空调主机和配套设备安装常见问题分析

3.1 中央空调主机房基础施工方面

中央空调主机房基础施工方面易出现裂缝、空洞、露筋和掉角等现象。

应根据土建提供的有关设备基础的资料，检查基础的纵、横向中心基准线，标高及基准点是否符合设计要求，同时按照《混凝土结构工程施工及验收规范》中的有关规定，进行基础外观检查，对达不到要求的地方，通知土建单位进行处理。验收过程中要填写“设备基础验收记录”，并经有关人员会签。基础验收完成后，对基础表面及预留孔内杂物清除，灌浆处的基础表面应凿成麻面，以保证灌浆质量。

3.2 中央空调主机设备拖运方面

中央空调主机设备拖运方面易出现设备碰撞、倾倒导致设备损伤。

施工前熟悉施工现场设备布置平面图，了解现场设备安装位置和方向。托运前查看设备的地点、外形尺寸和单件重量，了解拖运路线，考虑能否顺利通过，如需清理、平整、加固时，必须事先做好准备。托运前对设备进行外观检查，发现有缺陷时，及时向现场负责人报告。设备拖运中要保持平稳，如沿斜坡拉下时，后面必须加尾绳，以防设备下滑，拖运设备上重下轻时，必须采取措施，以防设备倾倒。参加设备拖运的人员必须时刻注意设备动向，手脚严禁接触运行中的牵引索具，人需站在安全的一侧，拖运区内，不准其他人员随便进出。

3.3 中央空调主机设备就位方面

中央空调主机设备就位方面易出现中心偏移、垫层不平整，造成中央空调主机运行时震动过大、噪音过高，严重时可造成主机设备寿命减短。

设备就位前事先用枕木及钢板铺设斜坡，同时在基础上垫置枕木，以保护地脚螺栓。将拖排牵引索通过滑轮组接至卷扬机，由卷扬机将设备拖至基础上。设备就位前找出设备本体的中心线，垫铁的敷设应符合《机械设备安装工程施工及验收通用规范》中的有关规定，每组垫铁必须垫实、压紧、接触良好，相邻两垫铁组的距离为500～1000mm。对于直接安装在较厚混凝土基础上的设备，将设备的底座安装在厚度为80mm以上的橡胶垫板或减震装置上，安装要求必须符合工程设计文件及随机技术文件的。

3.4 中央空调机组设备安装方面

中央空调机组设备安装方面易出现机组震动较大、风机噪音较大等现象。

组合式空调机组在安装前必须清理干净，保证箱内无杂物。机组下部的凝结水排放管设水封，水封的高度必须根据机组的余压进行确定。组合式空调机组各功能段之间的连接必须严密，并保证机组整体平直、检查门开启灵活。整体式空调机组在安装前，打开设备活动面板，用盘动风机检查有无叶轮于机壳相碰的金属摩擦现象，风机减震部分是否符合要求。空调机组设橡胶减震垫10块，橡胶硬度为40°，上覆6mm厚钢板，钢板尺寸比减震垫周边宽20mm。安装后检查空调机组的水平度，如不符合要求，要进行调整。吊装的空调机组视设备的具体情况分别考虑吊架的形式。对重量较小的机组采用A型吊架，重量较大的采用B型吊架。

3.5 中央空调机房阀门及法兰安装方面

中央空调机房阀门安装易出现操作机构和传动装置动作不灵活、卡涩等现象。法兰安装时易出现中心偏差、损坏密封面等现象。

螺纹或法兰连接的阀门，必须在关闭的基础上进行安装，同时根据介质流向确定阀门安装方向。水平管道上的阀门，手轮应朝上安装，特殊情况下也可水平安装。阀门与法兰一起安装时，如属水平管道，其螺栓孔应分布在垂直中心的左右，如属垂直管道，其螺栓孔应分布于方便操作的地方。阀门与法兰组对时，严禁用槌或其他工具敲击其密封面或阀件，焊接时应防止引弧损坏法兰密封面。阀门的操作机构和传动装置应动作灵活，指示准确，无卡涩现象。阀门的安装高度和位置应便于检修、操作。调节阀应垂直安装在水平管道上，两侧设置隔断阀，并设旁通管。阀门安装完毕后应妥善保管，不得任意开闭阀门，如交叉作业时应加防护罩。法兰连接应保持同轴性，其螺栓孔中心偏差不得超过孔径的5%，并保证螺栓自由牵引。法兰连接应使用统一规格的螺栓，安装方向一致，紧固螺栓应对称，用力均匀，松紧适度。

3.6 中央空调机组电路安装方面

中央空调机组电路安装方面易出现相序接反现象，造成机组不工作。中央空调机组电路安装时，注意电源线颜色一一对应，不出现相序颠倒现象，必要时用相序表检验相序。

4 结束语

以上阐述了垂直地埋管地源热泵空调系统施工过程中一些常见问题,逐一进行分析并提出了解决方法。由于篇幅有限，对于施工过程中另外一些不常发生的问题未能详尽阐述，望大家谅解，有机会再交流。

全自动野外地温监测系统

地源热泵分布式温度集中测控系统

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TD-016C型地源热泵能耗监控测温系统

产品关键词：地源热泵测温，地埋管测温

此款系统专门为地源热泵生产企业，新能源技术安装公司，地热井钻探公司以及节能环保产业等单位设计，通过连接我司单总线地热电缆，以及单通道或多通道485接口采集器，可对接到贵司单位的软件系统。欢迎各类单位以及经销商详询！此款设备支持贴牌，具体价格按量定制。

RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统【产品介绍】

地源热泵空调系统利用土壤作为埋地管换热器的热源或热汇,对建筑物进行供热和供冷.在埋地管换热器设计中,土壤的导热系数是很重要的参数.而对地温进行长期可靠的监测显得特别重要。在现场实测土壤导热系数时测试时间要足够长,测试时工况稳定后的流体进出口及不同深度的温度会影响测试结果的准确性。因此地埋测温电缆的设计显得尤其重点。较传统的测温电缆设计方法，单总线测温电缆因为接线方便、精度高且不受环境影响、性价比高等优点，目前已广泛应用于地埋管及地源热泵系统进行地温监测，因可靠性和稳定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。

采集服务器通过总线将现场与温度采集模块相连，温度采集模块通过单总线将各温度传感器采集到的数据发到总线上。每个采集模块可以连接内置1-60个温度传感器的测温电缆相连。本方案可以对大型试验场进行温度实时监测，支持180口井或测温电缆及1500点以上的观测井温度在线监测。

RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统：

1. 地埋管回填材料与地源热泵地下温度场的测试分析

2. U型垂直埋管换热器管群间热干扰的研究

3. U型管地源热泵系统性能及地下温度场的研究

4. 地源热泵地埋管的传热性能实验研究

5. 地源热泵地埋管换热器传热研究

6. 埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究，埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究。

竖直地埋管地源热泵温度测量系统，主要是一套*基于现场总线和数字传感器技术的在线监测及分析系统。它能有对地源热泵换热井进行实时温度监测并保存数据，为优化地源热泵设计、探讨地源热泵的可持续运行具有参考价值。

二、RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统本系统的重要特点：

１．结构简单，一根总线可以挂接1-60根传感器，总线采用三线制，所有的传感器就灯泡一样，可以直接挂在总线上．

２．总线距离长．采用强驱动模块，普通线，可以轻松测量500米深井.

３．的深井土壤检测传感器，防护等级达到ＩＰ６８，可耐压力高达5Mpa.

４．定制的防水抗拉电缆，增强了系统的稳定性和可靠特点总结：高性价格比，根据不同的需求，比你想象的*．

针对U型管口径小的问题，本系统是传统铂电阻测温系统理想的替代品. 可应用于：

１.地埋管回填材料与地源热泵地下温度场的测试分析

2.U型垂直埋管换热器管群间热干扰的研究

3. U型管地源热泵系统性能及地下温度场的研究

4. 地源热泵地埋管的传热性能实验研究

5. 地源热泵地埋管换热器传热研究

6. 埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究。

本系统技术参数：支持传感器：18B20高精度深井水温数字传感器，测井深：1000米，传感器耐压能力：5Mpa ,配置设备：远距离温度采集模块＋测井电缆＋传感器，

RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统系统功能：

1、温度在线监测

2、报警功能

3、数据存储

4、定时保存设置

5、历史数据报表打印

6、历史曲线查询等功能。

【技术参数】

1、温度测量范围：-10℃ ～ +100℃

2、温度精度：正负0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分辨率： 0.1℃

4、采样点数：小于128

5、巡检周期：小于3s（可设置）

6、传输技术： RS485、RF(射频技术)、GPRS

7、测点线长：小于350米

8、供电方式： AC220V /内置锂电池可供电1-3年

9、工作温度： -30℃ ～ +80℃

10、工作湿度：小于90%RH

11、电缆防护等级：IP66

使用注意事项：

防水感温电缆经测试与检测，具备一定的防水和耐水压能力，使用时，请按以下方法操作与使用：
1．使用时，建议将感温电缆置于U形管内以方便后期维护。
若置与U形管外，请小心操作，做好电缆防护，防止在安装过程中电缆被划伤，以保持电缆的耐水压能力和使用寿命。
2. 电缆中不锈钢体为传感器所在位置，因温度为缓慢变化量，正常使用时，请等待测物热平衡后再进行测量。
3. 电缆采用三线制总线方式，红色为电源正，建议电源为3-5V DC，黑色为电源负，兰色为信号线。请严格按照此说明接线操作。
4. 系统理论上支持180个节点，实际使用应该限制在150个节点以内。
5.系统具备一定的纠错能力，但总线不能短路。
6. 系统供电，当总线距离在200米以内，则可以采用DC9V给现场模块供电，当距离在500米之内，可以采用DC12V给系统供电。

【北京鸿鸥成运仪器设备有限公司提供定制各个领域用的测温线缆产品介绍】

由北京鸿鸥成运仪器设备有限公司推出的地源热泵温度场测控系统，硬件采取*ARM技术；上位机软件使用编程语言技术设计，富有人性、直观明了；测温传感器直接封装在电缆内部，根据客户距离进行封装。目前该系统广泛应用于地源热泵地埋管、地源热泵温度场检测、地源热泵地埋换热井、地源热泵竖井及地源热泵温度场系统进行地温监测，本系统的可靠性和稳定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。

地源热泵诊断中土壤温度的监测方法：
　　为了实现地源热泵系统的诊断，必须首先制定保证系统正常运行的合理的标准。在系统的设计阶段，地下土壤温度的初始值是一个重要的依据参数，它也是在系统运行过程中可能产生变化的参数。如果在一个或几个空调采暖周期（一般一个空调采暖周期为1年）后，系统的取热和放热严重不平衡，则这个初始温度会有较大的变化，将会大大降低系统的运行效率。所以设计选用土壤温度变化曲线作为诊断系统是否正常的标准。
　　首先对地源热泵系统所控制的建筑物进行全年动态能耗分析，即输入建筑物的条件，包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、围护结构材料和房间功能等条件，计算出该区域全年供暖、制冷的负荷，我们根据该负荷，选择合适的系统配置，即地埋管数量以及必要的辅助冷热源，并动态模拟计算地源热泵植筋加固系统运行过程中土壤温度的变化情况，得到初始土壤温度标准曲线。采用满足土壤温度基本平衡要求的运行方案运行，同时系统实时监测土壤温度变化情况，即依靠埋置在地下的测温传感器监测土壤的温度，并且将测得的温度传递给地源热泵系统。

浅层地温能监测系统概况：

地源热泵空调系统利用土壤作为埋地管换热器的热源或热汇，对建筑物进行供热和供冷，在埋地管换热器设计中，土壤的导热系数是很重要的参数，而对地温进行长期可靠的监测显得特别重要。在现场实测土壤导热系数时测试时间要足够长，测试时工况稳定后的流体进出口及不同深度的温度会影响测试结果的准确性。因此地源热泵地埋测温电缆的设计显得尤其重点。较传统的地源热泵测温电缆设计方法，北京鸿鸥成运仪器设备有限公司研发的数字总线式测温电缆因为接线方便、精度高且不受环境影响、性价比高等优点，目前已广泛应用于地埋管及地源热泵系统进行地温监测，因可靠性和稳定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。

为方便研究土壤、水质等环境对空调换热井能效等方面的可靠研究或温度测量，目前地源热泵地埋管测温电缆对于地埋换热井，有口径小，深度较深等特点的测温方式,如果测量地下120米的地源热泵井，要放12路线PT100传感器。12根测温线缆若平均放置，即10米放一个探头，则所需线材要1500米，在井上需配置一个至少12通道的巡检仪，若需接入电脑进行温度实时记录，该巡检仪要有RS232或RS485功能,根据以上成本估计，这口井进行地热测温至少成本在8000元，虽然选择高精度的PT100可提高系统的测温精度，但对模拟量数据采集，提供精度的有效办法是提供仪器的AD转换器的位数，即提供巡检仪的测量精度，若能够在长距离测温的条件下进行多点测温，能够做到0.5度的精度，则是非常不容易。针对这一需求，北京鸿鸥成运仪器设备有限公司推出“数字总线式地源热泵地埋管测温电缆”及相应系统。矿井深部地温监测，地源热泵温度监测研究，地源热泵温度测量系统，浅层地热测温系统。

地源热泵数字总线测温线缆与传统测温电缆对比分析：
传统的温度检测以热敏电阻、PT100或PT1000作为温度敏感元件，因其是模拟量，要对温度进行采集，若需较高精度，需要选择12位或以上的AD转换及信号处理电路，近距离时，其精度及可靠性受环境影响不大，但当大于30米距离传输时，宜采用三线制测方式，并需定期对温度进行校正。当进行多点采集时，需每个测温点放置一根电缆，因电阻作为模拟量及相互之间的干扰，其温度测量的准确度、系统的精度差，会受环境及时间的影响较大。模块量传感器在工作过程中都是以模拟信号的形式存在，而检测的环境往往存在电场、磁场等不确定因素，这些因素会对电信号产生较大的干扰，从而影响传感器实际的测量精度和系统的稳定性，每年需要进行校准，因而它们的使用有很大的局限性。

北京鸿鸥成运仪器设备有限公司研发的总线式数字温度传感器，具有防水、防腐蚀、抗拉、耐磨的特性，总线式数字温度传感器采用测温芯片作为感应元件，感应元件位于传感器头部，传感器的精度和稳定性决定于美国进口测温芯片的特性及精度级别，无需校正，因数据传输采用总线方式，总线电缆或传感器外径可做得很小，直径不大于12mm,且线路长短不会对传感器精度造成任何影响。这是传统热电阻测温系统*的优势。所以数字总线式测温电缆是地源热泵地埋管管测温、地温能深井和地层温度监测理想的设备。数字总线式数据传感器本身自带12位高精度数据转换器和现场总线管理器，直接将温度数据转换成适合远距离传输的数字信号，而每个传感器本身都有唯的识别ID，所以很多传感器可以直接挂接在总线上，从而实现一根电缆检测很多温度点的功能。

地源热泵大数据监控平台建设

一、系统介绍

1、建设自动监测监测平台，可监测大楼内室内温度；热泵机组空调侧和地源侧温度、

压力、流量；系统空调侧和地源侧温度、压力、流量；热泵机组和水泵的电压、电流、功率、

电量等参数；地温场的变化等，实现热泵机组运行情况 24 小时实时监测，异常情况预

警，做到真正的无人值守。可对热泵系统的长期运行稳定性、系统对地温场的影响以及能效

比等进行综合的科学评价，为进一步示范推广与系统优化的工作提供数据指导依据。

具体测量要求如下：

1）各热泵机组实时运行情况；

2）室内温度监测数据及变化曲线；

3）室外环境温度数据及变化曲线；

4）机房内空调侧出回水温度、压力、流量等监测数据及变化曲线；

5）机房内地埋管侧出回水温度、压力、流量等监测数据及变化曲线；

6）机房内用电设备的电流、电压、功率、电能等监测数据及变化曲线；

7）地温场内不同深度的地温监测数据及变化曲线；

8）能耗综合分析、系统 COP 分析以及系统节能量的评价分析。

2、自动监测平台建成以后可以对已经安装自动监测设备的地热井实施自动监测的数据分

析展示，可实现地热井和回灌井的水位、水温、流量实施传输分析，并可实现数据异常情况预

警，做到实时监管，有地热井运行的稳定性。

1）开采水量及回水水量的流量监测及变化曲线；

2）开采水温及回水水温的温度监测及变化曲线；

3）开采井井内水位监测及变化曲线；

垂直地埋管地源热泵系统安装工程中常见问题分析

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