地源热泵防冻液能放盐么

1、地源热泵中的载冷剂是水和防冻液的混合物。最常用的防冻液是乙烯乙二醇（ethylene

glycol）和丙稀乙二醇(propylene

glycol)。

2、选择载冷剂需考虑以下各点：

①冻结温度低，必须低于制冷的操作温度；

②传热分系数大,即热导率和热容要大,而粘度要小；

③性质稳定，腐蚀性小；

④安全无毒、价格低廉；

⑤价格便宜，便于获得。

1.地埋管地源热泵系统原理、特点

地埋管地源热泵系统获取浅层地温能方式是采用地埋管换热系统，其工作原理是传热介质（主要是水或乙二醇）在密闭的竖直或水平地埋管中循环，利用传热介质与地下岩土层、地下水之间的温差进行热交换，达到利用浅层地温能的目的，并进而通过热泵技术实现对建筑物的供暖和制冷，工作原理图见3-11和图3-12。

图3-11　夏季地埋管地源热泵工作原理图

图3-12　冬季地埋管地源热泵工作原理图

地埋管地源热泵除具有地源热泵的所有特点外，还具以下显著的特点是：

（1）项目需根据的冷、热负荷大小钻凿数量众多的钻孔，下入有一定强度、抗腐蚀和传热性能好的密闭循环管，然后将所有的循环管连接起来进入机房和主机。

（2）地源热泵系统与地下岩土体、地下水之间通过传导散（吸）热，区别于地下水地源热泵系统主要通过对流散（吸）热，热交换效率低于地下水地源热泵系统。

（3）与传统空调系统相比，地埋管地源热泵系统的主要缺点是其地埋管换热器初投资较高，并且一般情况下也高于地下水地源热泵系统的初投资，这也是阻碍地源热泵系统发展的主要原因之一。

（4）与地下水地源热泵系统相比，地埋管换热器占地面积较地下地下水热泵系统大。这也是阻碍地埋管地源热泵系统在人口、建筑密集区发展的另一重要原因。地埋管换热器一般布置在绿地、道路、停车场、广场、学校操场等下面，也有布置在建筑物基础下和建筑物的桩基内。

（5）与地下水地源热泵系统相比，地埋管地源热泵系统因不从地下取水，从理论上讲对地下空间环境影响较地下水地源热泵系统小，办理手续也较地下水地源热泵系统简单。

（6）具有绿色环保、高效节能、运行成本低、一机多用、技术成熟、应用范围广（原则上适用于任何地层和建筑）、无需抽取地下水等特点，未来应用前景广阔。

（7）从水文地质角度讲，松散层孔隙地下水的富水性主要受含水层的粒径影响，粒径越大，孔隙度越大，地层富水性越好、渗透性越强。因此，地下水地源热泵和地埋管地源热泵项目对水文地质条件要求具有一定的互补性，也就是不适合地下水的地区，往往适合地埋管。以北京地区为例，地下水地源热泵主要分布在永定河冲洪积扇中上部的海淀、丰台两区，而地埋管地源热泵主要分布在顺义、昌平、朝阳、海淀山后地区，也就是温榆河、永定河、潮白河冲洪积扇的中下部的广大地区。

2.地源热泵系统的组成和基本情况介绍

地埋管地源热泵系统与地下水地源热泵系统相似，由地埋管换热系统、机房系统和末端系统三部分组成。从专业技术角度上讲，末端系统的设计和施工属于由暖通空调专业；机房系统主要由主机、电气自控系统和水流控制系统组成，其核心是热泵机组技术；地埋管换热系统的设计和施工属于地质和水文地质专业，必须由有地质勘察和凿井施工资质的专业部门来完成。因此，地埋管地源热泵系统的核心实际上是以单独的暖通空调技术、热泵机组技术和地质勘察技术为支撑的、多学科相互配合和有机组成的综合新型、环保、节能技术。

根据地埋管路埋置方式的不同，地埋管换热系统可分为水平地埋管换热器和竖直埋管换热器，见图3-13和图3-14。水平地埋管是在地面挖1.5～2.5m深的沟，每个沟中埋设2、4或6根换热塑料管，因水平埋管占地面积较竖直埋管大，效率较竖直埋管低，故我国已建的地埋管地源热泵系统大多采用竖直埋管系统。

图3-13　水平地埋管换热器

图3-14　竖直地埋管换热器

竖直地埋管系统埋管深度一般在50～150m之间，以100m左右深度的钻孔居多，钻孔口径一般在120～150mm之间，大多数钻孔施工在第四系松散层中，少部分项目钻孔施工在基岩中，如北京市昌平区山水宜家别墅、房山区天湖国际会议酒店项目等；钻孔与地埋管之间采用回填料填实，回填方式主要有原浆回填、中砂回填、素土回填和水泥砂浆回填等；地埋管材质以HDPE管为主，直径绝大多数φ32mm。

根据竖直地埋管埋入换热孔内U形管的数量，系统又可分为单U和双U埋管系统，见图3-15和图3-16；地埋管与周围岩土体换热方式为传导散热或吸热，为避免换热孔之间的相互干扰和节省占地，地埋管孔设计间距一般4～6m；根据设计要求的不同，地埋管内的循环液（换热介质）可以是水或防冻液。

图3-15　单U竖直埋管地源热泵换热系统

图3-16　双U竖直埋管地源热泵换热系统

3.地源热泵系统核心技术——单孔换热能力分析

在推广地埋管地源热泵技术实践过程中，由于各地区地质和水文地质条件的复杂性和多变性，尤其是地下水位埋深和地下水的渗透速度的差异，导致各地区岩（土）层的导热性和地埋管单延米换热能力差异巨大，在一个地区能成功应用的地下换热系统，在另一地区往往并不适用，即使在同一地区，也因项目地点位于河道冲洪积扇的上、中、下游的不同，导致项目设计的单孔换热能力不同。因此，与地下水地源热泵系统相同，地质勘察技术仍是地埋管地源热泵系统技术的核心，也是浅层地温能开发利用工程能否成功应用于实践的关键。

地埋管换热器是地源热泵技术的核心，它由众多的地埋管孔及其连接它们的U型管、水平管组成。在一定的冷、热负荷情况下，如果地埋管孔数量设计偏多，单孔换热量未达到最佳的单孔换热能力，就意味着项目初投资偏大，占地面积也越大，地埋侧末端循环泵也越大，运行的经济性降低；如果地埋管孔数量设计偏少，单孔换热量不能满足负荷要求，就意味着循环液在冬季出水温度会越来越低，出现“末寒”现象，夏季出水温度会越来越高，出现“末热”现象，降低主机运行的能效比，甚至导致主机停机保护，系统无法运行，其结果最终是影响系统的经济性和系统的稳定性。

地埋管换热器设计是否合理，决定着地源热泵系统的经济性和运行可靠性。因此，单孔换热能力分析是地埋管换热器设计的核心。增强地埋管换热器传热的方法与传统的换热器基本相同，即应提高传热温差，增加传热面积，减少传热热阻。

传热温差的改变要受到地层温度、循环液温度及热泵主机的参数的限制。地层温度在各地区是恒定的，无法改变。循环液温度也就是蒸发器或冷凝器出口温度，它受主机性能和参数控制，过高或过低的出口温度会降低主机运行的能效比，影响系统的经济性。

增加传热面积实际上就是增加地埋管换热器长度，这也就是增加项目初期投资，增大占地面积，过度的地埋管换热器长度不但不会提高系统的经济性反而会降低地埋管地源热泵项目的经济性。

因此，增强地埋管换热器传热的方法主要是降低传热热阻。循环液与地下岩土体、地下水之间的传热过程受以下两种因素控制：一是地埋管换热器；二是岩土体、地下水的传热性能。在工程实践过程中，通常以钻孔壁为界，把所涉及的空间区域划分为钻孔内的地埋管、回填料部分和钻孔以外的岩土体部分。钻孔以外部分的传热由两部分组成，一是从钻孔壁到末端未受到干扰的远端介质的岩土层热阻，该项热阻主要取决于岩土体导热系数；二是各地埋管之间温度场的相互干扰而形成的附加温变热阻，这部分热阻主要取决于地埋管的布置形式和间距，及其释、放热量的平衡程度。钻孔内部的传热热阻主要由管内热阻和管外回填料的热阻构成，这部分热阻容易通过工程措施控制，可增加单孔换热能力。

1）钻孔外热阻

岩土体的导热系数和热扩散率对地埋管换热器设计非常重要，决定了地埋管换热器长度、地埋管的布置形式和间距、占地面积。岩土体导热系数表示通过大地的热传导能力。热扩散率是衡量大地传递和存储热量能力的尺度。岩土体的含湿量对岩土体的导热系数和热扩散率有很大影响，夏季工况运行时地埋管换热器内循环液温度高于岩土体温度，导致地埋管周围的岩土体水分扩散减少，岩土体变得干燥，降低其导热系数，形成热不稳定现象。在设计换热器长度时，在地下水缺乏或地下水埋藏较深的地区，尤其需要注意。

地埋管换热器运行过程中，地埋管周围的岩土体温度场会发生变化，随着地温变化程度的增加和区域的扩大，相邻地埋管之间换热将受影响，把这种因地温变化而引起的换热阻力的增加与换热量的减弱，称为温变热阻。如果一年内，地埋管换热器从岩土体中吸收或散发的热量不平衡，会引起多余热量（冷量）的积累，引起地下恒温的变化，导致温度热阻的增加。

地下水渗流对地埋管换热能力有着非常重要的影响。由于地下水的热容量大，吸收或散发热量也大，在有地下水渗流情况下，热量或冷量很容易被流动的地下水带走，形成另一条热流通道，大大降低传热热阻。即使冷、热负荷不平衡的区域，地下水流动也将减弱“温变热阻”的影响。

2）钻孔内热阻

钻孔内热阻主要由地埋管和回填料的传热性能所控制。地埋管应采用化学稳定性好，有一定强度（主要是考虑埋管较深时，循环液对埋管的压力）、耐腐蚀、导热系数大、流动阻力小的塑料管材和管件。在目前技术、经济水平的情况下，大多已建工程采用聚乙烯管（PE管），这是综合考虑上面各项要求的选择结果。

在目前技术、经济水平的情况下，选择恰当的回填料是大多数地埋管地源热泵项目能够减少投资、提高系统运行经济性的最适宜手段。回填料介于地埋管与孔壁之间，其目的是增强地埋管与周围岩土体的换热能力，同时防止地表水通过钻孔向地下渗透，污染地下水和避免不同含水层地下水之间的交叉污染。回填材料的选择以及正确的回填施工对保证地埋管换热器性能有重要意义。采用导热性能不良的回填材料将显著增大钻孔内的热阻，在同样情况下导致所需的钻孔总长度增加，同时也意味着系统初投资以及运行费用增加。

根据《地源热泵工程技术规范》（GB50366—2005），“灌浆回填材料宜采用膨润土和细沙（或水泥）的混合浆或专用回填材料；当地埋管换热器设在密实或坚硬的岩土体中时，宜采用水泥基料灌浆回填；回填材料及其配比应符合设计要求”。笔者建议：在地下水位面以下采用粗砂、砾石回填，在地下水位面以上采用水泥砂浆回填，其原因是：

（1）在地下水位面以下的钻孔区域，采用粗砂、砾石（D2～4mm，要求磨圆度好）回填将能够充分利用地下水热容量大和流动性好的特点，将产生的热量或冷量尽快带走，形成对流散（吸）热通道。由于存在地下水交叉污染的风险，在地下水有分层污染情况的地区，谨慎采用；

（2）在地下水位面以上的钻孔区域，回填料必须回填密实、完整，完全隔绝空气与地埋管之间接触，彻底避免空气混入回填料中，采用水泥砂浆回填将能够做到上述要求，更重要的是水泥砂浆回填具有良好的导热性、经济性及足够的耐久性等。

4.地源热泵系统设计和施工技术要求

地源热泵系统设计和施工应严格遵守《地源热泵工程技术规范》（GB50366—2005）。根据多年地埋管地源热泵项目施工及运行监测经验，同时应注意以下几点：

（1）在场地条件许可的情况下，地埋管换热器的施工尽量靠近的控制机房，以最大幅度节省地埋侧循环功率，提高系统的功效比。据调查，北京昌平区某地埋管地源热泵项目夏季运行时循环泵耗电量（包括末端循环泵）占到总耗电量40%～50%，明显高于正常值，其原因是地埋管换热器施工场地距机房较远，循环泵功率过大所致。

（2）在条件许可的情况下，地埋管地源热泵项目建成后最好首先运行制冷季，其目的是保证冬季运行效果，防止发生循环液（如果是水的话）冰冻的风险。

（3）地下水对地埋管孔的换热能力有非常重要的影响，但一般情况下地下水渗流速度快的区域含水层颗粒较大，施工地埋管孔难度较大，增大了项目的施工成本，故应综合考虑施工成本和换热能力的关系。

（4）当建筑物分散，且场地条件许可的情况下，宜采用分散式机房，有利于提高项目的经济性。

（5）地埋管孔一般深度在100m左右，一旦地埋管地源热泵系统建成并投入运行后，就需要永久占用地下空间（2m以下区域），将对区域规划（如地铁线路）和管线布置产生影响；

（6）在进行回填料回填施工时，务忙用铁铲一铲一铲的回填，速度不宜过快，防止因过快回填导致的回填料不实的情况发生。严禁用小推车整车灌入式回填。

（7）项目运行阶段，应密切关注和记录主机的供回水温度，主机和循环泵耗电量，为科学分析项目的运行情况打下基础。

（8）由于地埋管孔的单孔换能力测试试验时间有限（一般为10天左右），并且未能考虑到“温变热阻”的影响，因此其热物性结果往往并不能完全反映一个供暖或一个制冷季的运行情况，建议设计时参考相同地区、相同水文地质条件已建项目的经验值。

（9）地埋管孔的布置应综合考虑“温变热阻”影响和项目经济性。

（10）在进行地埋管地源热泵项目设计时，必须保证各地埋管孔的水力平衡，确保每个循环管内流速基本一致。

（11）应精确计算地埋管内流速，流速过大不会增加换热量，反而降低项目的经济性；流速过小将降低单孔换热能力。

地埋管地源热泵项目由于施工地埋管钻数量众多，因此地埋管钻施工成本往往是初投资大小的主要决定因素，建议在项目的论证阶段务必施工勘探试验孔，掌握项目的施工难度和施工成本大小，为项目的预算打下基础。根据《地源热泵工程技术规范》（GB50366-2005）要求，地源热泵系统方案设计前，也应进行工程场地状况调查，并应对浅层地热能资源进行勘察。地埋管地源热泵系统方案设计前，应对工程场区岩土体地质条件进行勘察，勘察内容包括：

（1）岩土层结构；

（2）岩土体热物性；

（3）岩土体温度；

（4）地下水静水位埋深、水温、水质及分布；

（5）地下水径流方向、速度；

（6）冻土层厚度。

2、深圳瀚信德制冷为你解答：目前市场上防冻液的冰点有-15℃、-25℃、-30℃、-40℃等几种规格，一般要选择比所在地区最低气温低10℃以上的为宜。

3、在冬季应选择使用低冰点的防冻液，冰点越低，防冻液的抗冻性能越强。如,在北京一般选择冰点为-30℃的防冻液，北京气温一般不会低于-30℃。

4、防冻液是一种含有特殊添加剂的冷却液，主要用于冷却循环水系统，或液冷式发动机冷却系统，防冻液具有冬天防冻，夏天防沸，全年防水垢，防腐蚀等优良性能。

5、现国内外 95% 以上使用乙二醇的水基型防冻液，与自来水相比，乙二醇最显著的特点是防冻，而水不能防冻。其次，乙二醇沸点高，挥发性小，粘度适中并且随温度变化小，热稳定性好。

6、因此，乙二醇型防冻液是一种理想的冷却液。很多司机朋友一般习惯于冬天使用防冻液，夏天改用自来水，以为这样比较经济划算，其实不然。防止结冰、防止、散热器冻裂只是防冻液的最基本功能，防冻液还有其它重要功能，如防沸、防水垢、防腐蚀等。

体传向低温物体，而由低温物体传向高温物体则必

须做功。热泵系统实现了把能量由低温物体向高温

物体的传递，它是以花费一部分高质能(电能)为代

价，从自然环境中获取能量，并连同所花费的高质能

一起向用户供热。热泵的供热量大于所消耗的功

量，是综合利用能源的一种很有价值的措施。热泵

由压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀等主要部件组成。

热泵技术按所需热源的不同大体可分为气源热

泵、地源热泵及水源热泵。

地源热泵是一种利用地表浅层地热资源(也

称地能，包括地下水、土壤和地表水等携带的能

量)的高效节能空调系统。该系统集地质勘探成

井技术、热泵技术和暖通技术于一体，利用地热资

源进行采暖和制冷。地源热泵通过输人少量的高

品位能源(如电能)，实现低温位或高温位的能量

转移。地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏

季空调的冷源，即在冬季，把地能中的热量“取”

出来，提高温度后，供给室内采暖夏季，把室内的

热量“取”出来，释放到地能中去。通常地源热泵

机组的性能系数COP(指其制热量与所消耗的电

能的比值)达到3.8-5.4，即消耗1kW的能量可

以得到4kW以上的热量或制冷量。十几年来，发

达国家对于地源热泵技术多有研究和利用，且不

断发展，近年来国内也呈现出不断研究和使用的

趋势。据统计，至2004年底，浅层地能供暖(冷)

系统已在国内推广近1000万平方米。

由于地源热泵是利用地球表面浅层地热资源

(通常小于400米)作为冷热源而进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层又是一个巨大的太阳

能集热器，它不受地域、资源等限制，真正是量大

面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限

的能源，使得地能成为清洁的可再生能源。地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳

定，在我国华北地区，它在冬季比环境空气温度

高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和

空调冷源。这种温度特性使得地源热泵比传统空

调系统运行效率要高出许多，因此可以节约能源

和节省运行费用。另外，地能温度较恒定的特性，

使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的

高效性和经济性。

地源热泵系统可供暖、制冷，还可供生活热

水，一机多用，初投资相对较少，一套系统可以替

换原来的锅炉和空调两套装置或系统可应用于

各种建筑中。

水源热泵是目前我国应用较多的热泵形式，它

是以水(包括江、河、湖泊、地下水，甚至是城市污水

等)作为冷热源体，在冬季利用热泵吸收其热量向建

筑供暖，在夏季热泵将吸收到的热量向其排放，实现

对建筑物的供冷。其工作原理大都是通过外部管道

及阀门的切换来实现冬夏工况的转换，夏季空调供

回水走蒸发器，水源水走冷凝器，冬季空调供回水走

冷凝器，水源水走蒸发器。

水源热泵是利用地球水所储藏的太阳能资源作为冷、热源，进行转换的空调技术。

水源热泵可分为地源热泵和水环热泵。地源热泵包括地下水热泵、地表水（江、河、湖、海）热泵、土壤源热泵；利用自来水的水源热泵习惯上被称为水环热泵。

水源热泵的原理

地球表面浅层水源（一般在1000 米以内），如地下水、地表的河流、湖泊和海洋，吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量，并且水源的温度一般都十分稳定。水源热泵技术的工作原理就是：通过输入少量高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。水体分别作为冬季热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在夏季将建筑物中的热量“取”出来，释放到水体中去，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，以达到夏季给建筑物室内制冷的目的；而冬季，则是通过水源热泵机组，从水源中“提取”热能，送到建筑物中采暖。

水源热泵的优点

1、高效节能

水源热泵是目前空调系统中能效比（COP值）最高的制冷、制热方式，理论计算可达到7，实际运行为4～6。

水源热泵机组可利用的水体温度冬季为12～22℃，水体温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季水体温度为18～35℃，水体温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，从而提高机组运行效率。水源热泵消耗1kW.h的电量，用户可以得到4.3～5.0kW.h的热量或5.4～6.2kW.h的冷量。与空气源热泵相比，其运行效率要高出20～60％，运行费用仅为普通中央空调的40～60％。

2、属可再生能源利用技术

水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。其中可以利用的水体，包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水体不仅是一个巨大的太阳能集热器，收集了47％的太阳辐射能量，比人类每年利用能量的500倍还多（地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量），而且是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散的相对的均衡。这使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为可能。所以说，水源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。

3、节水省地

以地表水为冷热源，向其放出热量或吸收热量，不消耗水资源，不会对其造成污染；省去了锅炉房及附属煤场、储油房、冷却塔等设施，机房面积大大小于常规空调系统，节省建筑空间，也有利于建筑的美观。

4、环保效益显著

水源热泵机组供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统，无燃烧过程，避免了排烟、排污等污染；供冷时省去了冷却水塔，避免了冷却塔的噪音、霉菌污染及水耗。所以，水源热泵机组运行无任何污染，无燃烧、无排烟，不产生废渣、废水、废气和烟尘，不会产生城市热岛效应，对环境非常友好，是理想的绿色环保产品。

5、一机多用，应用范围广

水源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物，水源热泵有着明显的优点。不仅节省了大量能源，而且用一套设备可以同时满足供热和供冷的要求，减少了设备的初投资。其总投资额仅为传统空调系统的60%，并且安装容易，安装工作量比传统空调系统少，安装工期短，更改安装也容易。

水源热泵可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，小型的水源热泵更适合于别墅、住宅小区的采暖、供冷。

6、运行稳定可靠，维护方便

水体的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动，水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性；采用全电脑控制，自动程度高。由于系统简单、机组部件少，运行稳定，因此维护费用低，使用寿命长。

7、符合国家政策，获得政策性支持

国家十分重视可再生能源开发利用工作，《中华人民共和国可再生能源法》已于2006年1月1日起实施；同时，在《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中，又把大力发展和规模化应用新能源和可再生能源作为能源领域的优先发展主题。从国家立法和发展战略的高度，对可再生能源的发展应用予以强力推动。

日前,国家财政部、建设部发文《关于推进可再生能源在建筑中应用的实施意见》以及《可再生能源建筑应用专项资金管理暂行办法》，明确指出“十一五”期间，可再生能源应用面积占新建建筑面积比例为25%以上，到2020年，可再生能源应用面积占新建建筑面积比例为50%以上，这为我国水源热泵的发展提供了良好的环境和强劲的动力。

水源热泵的应用限制:

1、 可利用的水源条件限制

水源热泵理论上可以利用一切的水资源，其实在实际工程中，不同的水资源利用的成本差异是相当大的。所以在不同的地区是否有合适的水源成为水源热泵应用的一个关键。目前的水源热泵利用方式中，闭式系统一般成本较高。而开式系统，能否寻找到合适的水源就成为使用水源热泵的限制条件。对开式系统，水源要求必须满足一定的温度、水量和清洁度。

2、水层的地理结构的限制

对于从地下抽水回灌的使用，必须考虑到使用地的地质的结构，确保可以在经济条件下打井找到合适的水源，同时还应当考虑当地的地质和土壤的条件，保证用后尾水的回灌可以实现。

3、 投资的经济性

由于受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响，水源的基本条件的不同；一次性投资及运行费用会随着用户的不同而有所不同。虽然总体来说，水源热泵的运行效率较高、费用较低。但与传统的空调制冷取暖方式相比，在不同地区不同需求的条件下，水源热泵的投资经济性会有所不同。