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地源热泵钻孔深度的选择

地源热泵是一种供热供冷技术,也是一种供热供冷系统。地源热泵的设计难点和重点在于地下换热器系统的设计。

地下换热器钻孔深度是地源热泵设计很重要的一个参数,有些项目钻孔80m,有些项目120m,有些甚至60m,那么钻孔深度是由什么决定的呢?

我们理解是由打井成本决定的,原则上,一般钻孔到120m比较多,这个120m,主要是考虑地埋管承压1.6MPa,也就是120m静压+40m动压,这里包含一些余量。根据我们的判断,地下由于地下水的存在,地埋管内外压差是有抵消作用的,所以应该有更深的埋管潜力。

钻孔更深,意味着地埋管存在超压的风险,无论是否有静压抵消问题,没必要冒此风险,也会增加沟通成本。另外,钻孔越深,打井的成本大概率会提升,例如第四纪土壤厚度不足,岩石比例增高。


钻孔更浅,有可能会降低一部分打井成本,但需要的布孔面积更大、水平管道数量增多;很多项目可供打井的面积不足。

所以打井深度的原则是:尽量贴近120m,当岩石埋深较浅时,根据打井成本,适当减小钻孔深度,当岩石比例很高、需钻孔深度较浅时,很可能需要从性价比角度重新审视本项目是否适合采用地源热泵技术。

一种特殊情况,我们遇到有些项目地埋管深度深浅不一。主要是由于地下环境复杂,现场施工时能钻多深就多深,最后只是保证了一个大概的总钻孔深度,按说总钻孔深度达到数量,项目应该问题不大,但这种项目有一个重大风险:水力平衡。

当前地埋管项目并没有很好的地下环路水力平衡的控制手段,最常见保证水力平衡的手段包括钻孔等深、同程连接、多布置一些分集水器检查井。

其中最重要的保证手段就是钻孔等深,当钻孔深度随机性深浅不一时,基本无法保证水力平衡。这就导致不同地埋管流量分配不均,流速差距较大,单孔散热能力差异较大等,使得项目地埋管效率降低。

所以,我们在设计地源热泵项目时,在一个循环区域内基本不考虑地埋管不等长的方案;至于多个大的片区由于地质特殊性,钻孔有些差异,可以根据项目实际情况斟酌。

那么地埋管是不是就必须一米不差的都是一样长呢?显然也不是,例如正负5%的差异,对水力平衡的影响基本可以忽略。所以很多时候都是一个度,无需太绝对。