地源熱泵老化失效土壤熱源熱平衡研究修復
地源熱泵老化失效土壤熱源熱平衡研究修復
（1）土壤源換熱系統夏季釋熱與冬季取熱不平衡。
（2）夏季用冷卻塔散熱的地源熱泵也是一個慢性病
（3）冷卻塔設計間距不合理，噪音大
（4）換熱功率設計錯誤,國標設計延米換熱量具有較大偏差（即地源熱泵存在全負荷工作時，制冷和制熱效果較差）
重癥
(1)安徽小區夏季剛進入高溫期（后續還有大量高溫天氣），換熱器已經出口溫度大于33度，目前地埋管換熱
10年前的地源熱泵（本文所述均指土壤源型地源熱泵，水源型地源熱泵問題會提一點），因為近期項目要運行5-10年再評價才客觀，下面主聊已運行10年以上的地源熱泵系統們。結合我走訪全國50家地源熱泵小區選取部分交流，更多信息私聊。
健康
健康中階:長期全年能效達到國標二級以上（3.5至4.0之間）。健康導師級:在合適的峰谷電價項目上獲得更快的投資回報率。
出生即夭折
- 安徽某小區運行不到6年地源熱泵全部報廢，目前基本無法使用。
- 上海某站地源熱泵，第一年失效就不能用了，改鍋爐（根據國家地熱中心編委數據）
慢性病
冷熱不平衡的原因是什么，夏天機房一開機，熱傳導就開始，土壤就變熱（你可以理解夏天空調的室外機呼呼熱風進入地下了），冬季機房開機，熱傳導反向，土壤溫度變冷），針對建筑面積10萬平以上小區，醫院工廠（24小時運行）的強用能項目，每年地溫會越來高，越來耗電，這是重癥病，針對非24小時運行還有寒暑假的學?；蛘吖?，就是慢性病，沒大事，就是費錢。當然也有運行10年就癌癥的。依據:You和Wang以沈陽、長春和哈爾濱三個城市為例進行了模擬，結果表明，在地源熱泵運行10年且沒有熱補償后，土壤溫度分別下降了10.9℃、11.7℃和11.6℃。Shang等人觀察到，由于土壤溫度的降低，換熱率和熱泵COP都顯著降低，并且壓縮機功率 增加。運行12小時后，COP下降約0.6 ~ 0.8。（2）夏季用冷卻塔散熱的地源熱泵也是一個慢性病，看看你小區得沒。冷卻塔無論在項目出生還是運行幾年的重癥病期（此時已經發現熱堆積，）只要上了，能效就變低，可以理解為更加耗電，特別是高溫天氣，例如成都，重慶，冷卻塔散熱根本跟不上。解決辦法是冬天把熱取出來，抽空單開一篇。這是成都地源熱泵+冷卻塔小區，冷卻塔散熱根本跟不上（4）換熱功率設計錯誤,國標設計延米換熱量具有較大偏差（即地源熱泵存在全負荷工作時，制冷和制熱效果較差）地源熱泵系統設計問題：目前，土壤源熱泵系統的埋管換熱器設計主要采用兩種方法。動態復合模擬設計方法更準確，而每線性米換熱法具有局限性，僅應在程序設計階段使用。
重癥
(1)安徽小區夏季剛進入高溫期（后續還有大量高溫天氣），換熱器已經出口溫度大于33度，目前地埋管換熱已經低效（耗電）依據：驗收合格條件包括但不限于夏季地埋管換熱器出口最高溫度低于33℃，冬季地埋管換熱器進口最小溫度高于4℃。(2)江蘇小區地埋管折扁導致漏水量太大（大概每天600噸）地源熱泵無法開機真實案例:地埋管系統存在問題責任分析（一）E公司1、地埋管短接…。2、地埋管漏水專家組根據現場查看以及與D公司座談，D公司介紹目前已調試540口井，有4組集分水器共計80口井必須斷開，系統才能正常工作，否則漏水量太大（大概每天600噸），也即80口井中的部分存在漏水情況。地埋管漏水是客觀存在，地埋管漏水可以認定為地埋管井損壞所致。地埋管井損壞一般由地埋管施施工不當、水平地埋管在填埋后由于施工重型車輛碾壓、地震等地層活動變形、建筑施工造成地表整體或局部地基沉降等原因所導致。通過現場查看，未發現地表整體或局部沉降、地震等原因造成地埋管管井損壞，因此專家組基于以上分析認定地埋管管井損壞責任主要在施工單位。結合浙江機電產品質量檢驗所出具的鑒定報告、金地物業公司及D公司就案涉地源熱泵系統的調試及檢測情況介紹以及專家組現場查看情況綜合考慮，專家組酌定E公司施工部分地埋管管井損壞率為15%，即損壞地源井109口（729×15%）關于地埋管折扁。地埋管穿墻后需要回填，在回填物的壓力作用下，地埋管容易折彎受損，需要加裝彎頭或套管等保護措施，這是基本的施工工藝常識。現場勘驗表明部分穿墻地埋管加裝了彎頭，且未發現折扁現象，說明施工方也認可加裝保護措施的必要性和有效性；現場未加裝保護措施的部分地埋管發生了折扁，也為加裝地埋管保護措施的必要性提供了直接證據。3地埋管未用沙子回填。報告照片9、10是勘驗當天的現狀。照片9有回填沙子痕跡。照片10未見沙子，墻面和管壁均未發現沙子的痕跡(3)江西某地源小區，夏季釋熱大于冬季吸熱（即使加冷卻塔散熱），土壤仍偏高，可能存在制冷效果差+能效降低(運行成本居高不下)真實案例:某新城地源熱泵項目運營成本居高不下，用戶繳費方式單一，技改工作勢在必行.項目負責人就項目存在的能耗偏高、操作復雜、控制粗糙、計費系統滯后等實際問題進行分析，并結合近期外地同類項目學習考察收獲，詳細匯報了項目此次技改的初步方案
癌癥
- 山東濰坊某小區失效廢棄地源熱泵，目前無任何供暖設施
- 山東濟南某小區地源熱泵報廢失效，24年1030萬更換超低溫空氣源熱泵，實際效果要等幾年看。
- 山東青島某小區更換三次地源熱泵運營商進行投資改造均未解決供暖溫度達標問題，22年部分更換空氣源熱泵，今年居民反應仍想棄用，想接市政熱網。
可能失效，看著健康的5種情況
- 比如入住率很低，就是實際使用負荷遠遠小于設計負荷。
- 有多種能源備用(兩套系統，空氣源和地源熱泵都上了，輪流開，最冷和最熱的時候，一起上。等于花了兩筆錢。
核心
目前，熱泵機組和室內末端系統的制造技術相對成熟，各廠家之間的質量差異不大。熱泵機組的安裝和室內末端系統的建造并不構成重大的技術挑戰，總承包商擁有必要的技術專長。然而，決定地源熱泵空調系統可靠性、安全性和整體效率的核心方面在于垂直式換熱器的施工水平和換熱效率，也稱為地下換熱系統。
(1)地源熱泵系統設計問題
目前，土壤源熱泵系統的埋管換熱器設計主要采用兩種方法。動態復合模擬設計方法更準確，而每線性米換熱法具有局限性，僅應在程序設計階段使用。
（2）地源熱泵系統施工質量控制和測試問題
埋地管道換熱器系統的施工質量顯著影響其傳熱效率。一些施工人員可能會偷工減料，以節省回填材料并加快鉆井過程，這可能導致回填困難和壓實不足。工程規范推薦的機械回填應用有限，而天然泥漿回填更為常見，但可能存在潛在的質量問題。行業人：地源熱泵施工后要注漿回填，就不會導致安全事故的。是安全的。目前倒漿糊，原漿回填是最不負責的，但是你甲方玩命壓價，施工隊只能原漿。
(3)地源熱泵熱平衡問題
在寒冷地區，供暖需求超過制冷需求，導致從地下土壤中提取的熱量不平衡。這會導致冷量隨著時間的推移在土壤中積累，從而影響系統的使用壽命和熱性能。依據:熱泵僅在夏季制冷負荷為50kW時運行。經過10年的長期運行，土壤溫度從17.5℃變為39.1℃。熱泵僅在冬季以50kW的熱負荷運行，經過系統10年的長期運行，土壤溫度逐漸從17.5℃降至6.9℃。Shang等人觀察到，由于土壤溫度的降低，換熱率和熱泵COP都顯著降低，并且壓縮機功率增加。運行12小時后，COP下降約0.6 ~ 0.8。
重要非核心方面
地源熱泵的實際運行問題：盡管制造商宣傳熱泵的優勢，但在運行過程中仍存在實際挑戰。這些挑戰包括地源側供回水溫度不穩定、機組和系統能效的性能系數低以及室內溫度可能隨時間下降。
(1)機組維修問題：
壓縮機維保，兩器清洗除垢，清洗源井
(2)小廠熱泵機組蒸發器偶發缺陷
真實案例:本院技術室委托浙江省計量科學研究院，以實物勘驗和專家分析的形式進行鑒定，2013年6月24日，該院出具浙江量鑒第2012-F078號鑒定報告，結論為：涉案的蒸發器部分U型管存在原始質量缺陷，使用后形成漏點并導致蒸發器出現內漏，使制冷劑與冷媒水混合，造成機組受損無法正常運行
(3)地源熱泵供暖國標質保期只有兩年，導致質量約束不夠
真實案例:設備安裝的保修期為2年根據《建設工程質量管理條例》第第四十條：在正常使用條件下，建設工程的最短保修期限為：（一）基礎設施工程、房屋建筑的地基基礎工程和主體結構工程，為設計文件規定的該工程的合理使用年限；（二）屋面防水工程、有防水要求的衛生間、房間和外墻面的防滲漏，為5年；（三）供熱與供冷系統，為2個采暖期、供冷期；（四）電氣管線、給排水管道、設備安裝和裝修工程，為2年。其他項目的保修期限由發包方與承包方約定。建設工程的保修期，自竣工驗收合格之日起計算。
（4）水源熱泵江蘇小區交納巨額水資源稅
真實案例:2022年1月至2023年6月間，某小區使用地下水用于地下水熱泵系統用水，產生水資源費共計527845.08元，上述費用未向某市水利局繳納。
(5)水源熱泵河南小區質保期3年內系統失效
真實案例:2016年1月22日后南陽地區開始降溫，小區內用戶也隨之開始投訴，目前幾乎所有業主用戶都投訴室內溫度在10度左右，根本無法滿足業主用戶的取暖要求。水源井深度及出水不足，水源井進機組的水溫高達40℃，機組基本失去制冷功能。水源井工藝存在缺陷，洗井不能解決根本問題，C公司無法受理水源井的業務。
(6)水源熱泵未安裝過濾器吸入泥沙而損壞
真實案例:按照案涉《建設工程施工合同》約定，施工人首先應當按照施工規范施工，其次應按照圖紙施工。根據GB50738-2011《通風與空調工程施工規范》第10.2.5條第2款規定，與機組連接的管道上應當安裝過濾器，案涉工程適用該條款。B公司未按照該規范施工，調試過程亦未按照圖紙進行，導致設備損壞雙方均認可案涉水源熱泵管道于2015年12月14日在調試過程中吸入泥沙而損壞的事實，現國瑞公司主張根據《建設工程施工合同》的約定B公司應按照國家頒發的現行施工驗收規范及工程設計圖紙進行施工。雖然國瑞公司提供的工程圖紙在水源熱泵機組的進機組前的管道上未設計過濾器，但根據當時施行的GB50738-2011《通風與空調工程施工規范》第10.2.5條規定，應當安裝過濾器，因B公司未按照該規范施工，調試過程亦未按照圖紙進行，導致設備損壞，B公司對此應承擔違約責任。GB50738-2011《通風與空調工程施工規范》第10.2.5條第2款規定：“與機組連接的管路上應按設計及產品技術文件的要求安裝過濾器、閥門、部件、儀表等，位置應正確，排列應規整"。該規范明確記載按設計及產品技術文件的要求安裝過濾器，且該施工規范對施工的要求，并不是圖紙中對施工的明確要求。故國瑞公司關于B公司按照合同約定應在水源熱泵機組的進機組前的管道上安裝過濾器
(7)回水井回灌不下去，不能確保水源熱泵系統長期可靠使用，機組能滿負荷工作，可能存在調低熱源溫度，導致室內溫度較低
真實案例:涉案工程設計相關問題：1、熱源機房：機房設計圖未見任何熱膨脹措施，不符合國家相關標準規范的規定。2、熱泵機組選型：從供熱角度，該工程配置的2臺熱泵機組的選型可以滿足該小區的設計熱負荷的需求。3、建筑物供暖側：所選機組的額定制熱水溫低于建筑物內需要的供熱水溫，可能造成室溫達不到設計要求。二、涉案工程施工相關問題：1、熱源井情況：（1）該小區取水井7個，無設計中的8#取水井，于設計要求不符。（2）現場3#取水井已作廢。（3）隨機檢驗的9#、11#、14#、15#、17#、19#、20#回水井的情況，均不符合國家相關標準規范的強制性條文的規定，無法滿足回灌要求，且會造成水資源浪費。（4）1#、2#機組的井水供水回灌溫度達不到機組額定的井水供水、回灌溫度的設計要求。2、熱泵機房：現場勘驗未見任何熱膨脹措施，會出現壓力無法穩定的情況，使機組無法達到滿負荷運行。3、熱泵機組供熱情況：（1）1#、2#機組的熱水供水回水溫度達不到機組額定的熱水供水、回水溫度的設計要求。（2）檢測兩臺機組的實際運行的供熱量略小于該小區設計的熱負荷。4、建筑物供暖側：檢測1#、3#、4#、7#樓的熱水供水/回水溫度均低于設計的溫度，可能會造成地采暖管道的輻射熱量不能滿足室內溫度的設計要求。三、從供熱角度，該供熱工程設計與施工基本能滿足騰鑫家園建筑物供熱要求；但是由于供/回水溫度較低，會導致房間內取暖溫度達不到18°C的要求。四、回水井不滿足回灌要求，不能確保水源熱泵系統長期可靠地運行。
（8）水源井口數量不足或地下水含量不足或系因為A公司沒有申請取水許可證導致水量不夠故設備無法運行。
真實案例:合同簽訂后，雙方均按約履行了合同義務。A公司亦認可進行了一個周期的制冷及供熱。本案的爭議點也是案涉設備無法運行的原因即水源問題。A公司主張由于前期設計的問題，導致水量不夠故設備無法運行。本院對此認為，案涉合同僅約定格瑞德公司負責室內項目的安裝、設計，并未約定由格瑞德公司完成室外打井作業。而事實上，室外的打井系由A公司完成。案涉水源問題既可能是井口數量不足導致，也不能排除地下水含量不足導致，或系因為A公司沒有申請取水許可證而導致無法繼續取水。以上問題皆有可能影響案涉設備的正常運行。而在雙方簽訂的《補充協議》中約定，水資源審批應由超龍公司完成。直至本次庭審，超龍公司也未能提供取水的相關審批手續。
(9)地質異常，如鉆井遇到臉盆大般的卵石導致鉆孔成本倍增。
真實案例:上訴人x公司在施工過程中，發現施工地質情況異常，導致成本巨大幅度增加，要求對綜合單價予以調整，雙方就此沒有達成一致。上訴人x公司作為實際施工人，在合同簽訂時應對所施工的工程地質情況了解或熟悉，對其施工利潤、風險有所評估或掌控。x公司單方要求改變合同綜合單價，要求鑒定評估重新確定工程量結算值，不符合雙方合同約定和相關法律規定，本院不予支持。x公司要求國信發展公司支付工程款的依據不足，本院不予支持。
(10)地源熱泵末端暖管不合格
真實案例:辦公樓地暖管材鋪設間距，抽檢36處，其中28組間距不滿足《輻射供熱、供冷技術規范》要求，抽檢四組地暖管，平均外徑20毫米，不滿足《冷熱水用交聯聚乙烯（PE-X）管道系統第2部分管材》國標要求。取樣的四組地暖管樣品，壁厚片狀最小壁厚均小于1.9毫米，不滿足《冷熱水用交聯聚乙烯（PE-X）管道系統第2部分管材》國標要求。
地源熱泵老化失效、土壤熱失衡及修復技術全分類關鍵詞
一、基礎核心研究對象
地源熱泵系統老化相關
地埋管地源熱泵、閉式地源熱泵、土壤源熱泵、地埋管換熱器、PE換熱埋管、地源熱泵機組、循環水泵、板式換熱器、熱泵系統老化、設備衰減、系統能效下降、老舊地源熱泵存量項目、超期運行熱泵機組、建筑冷暖聯供系統、淺層地熱換熱系統
土壤熱源/地層熱平衡核心詞
淺層地層原始地溫、土壤溫度場、地下熱儲層、地層冷熱堆積、土壤熱失衡、熱堆積、冷堆積、熱短路、熱貫通、地層溫度偏移、年均地層溫升/溫降、變溫帶地層溫度波動、深部恒溫地層、巖土熱物性、土壤導熱系數、地下熱擴散范圍、地層熱承載極限、土壤蓄放熱失衡、長期冷熱累積效應
二、老化失效成因分類關鍵詞
1. 地層土壤熱失衡失效（核心地質類）
冬季取熱大于夏季釋熱、夏季釋熱大于冬季取熱、地層持續升溫、地層持續降溫、熱堆積逐年疊加、冷熱負荷失衡、埋管間距設計不合理、冷熱分區混布、建筑冷熱負荷逐年增大、淺層地熱資源超采、土壤熱承載力不足、區域地熱開發集中熱干擾
2. 埋管管路老化堵塞失效
地埋管結垢、管路淤泥淤堵、微生物黏泥堵塞、鈣鎂碳酸鹽垢、硅垢、管路縮徑、埋管腐蝕滲漏、PE管開裂、接頭滲漏、循環流量衰減、換熱效率下降、局部管路死區積污、地下水礦化度高結垢、管內流體流速過低積垢
3. 主機、循環系統設備老化
壓縮機磨損老化、換熱器板片結垢堵塞、水泵揚程衰減、變頻系統故障、換熱介質防凍液變質、管路氣堵、閥門老化滲漏、控制系統調控失效、機組COP持續降低、冷熱輸出不達標
4. 運維管理不當誘發失效
無長期地溫監測、未動態調節機組運行策略、全年不間斷滿負荷運行、無間歇輪換運行機制、缺乏年度熱平衡檢測、未開展預防性洗井、運維數據缺失、冷熱負荷無動態調控
三、監測診斷技術（配套地溫監測、井下成像系統）
淺層地溫監測系統、分層地溫采集探頭、MCGS地溫控制柜、野外防水RTU、屏幕版太陽能RTU、485Modbus采集模塊、井下成像系統（鉆孔電視）、HO系列井下成像設備、換熱監測孔、變溫帶加密測溫、地層分層測溫、2m/10m測點間距、360°孔壁全景成像、埋管管路內窺檢測、地層溫度時序曲線、熱平衡數據臺賬、冷熱差值量化測算、AI地層溫度預警、數字孿生地層熱仿真、長期連續數據存儲、地溫遠程云端監測、多參數同步采集（地溫/流量/能耗）
四、熱平衡調控、系統修復改造技術關鍵詞
（一）地層冷熱平衡調控工藝
運行策略優化：冬夏負荷輪換運行、間歇啟停調控、分區分時換熱、錯峰取熱釋熱、AI智能負荷調度、動態調節水泵流量、冷熱負荷均衡匹配
地層補溫/釋冷修復：夏季人工補熱、冬季人工釋冷、地下水回灌調溫、淺層地熱冷熱均衡調控、跨季節儲熱儲冷、多能源耦合調溫（地源+光伏/空氣能）
埋管擴容優化：新增換熱埋管、分區補打監測孔、優化埋管間距、冷熱分區隔離改造
（二）管路、設備老化修復清洗工藝
物理清洗：高壓脈沖射流清洗、氣舉反循環洗管、活塞負壓沖洗、機械刮管除垢、循環管路除淤
化學清洗：檸檬酸有機酸洗、緩蝕除垢劑、復合酸堿清洗、管路微生物剝離藥劑、分段酸洗除垢
管路修復：滲漏管路補焊、破損埋管局部更換、套管封堵堵漏、管路防腐內襯修復
機組改造：老舊壓縮機更換、板式換熱器拆解清洗、變頻控制系統升級、防凍液整體更換、水泵節能改造
（三）存量熱泵整體改造方案
老舊地源熱泵系統升級、冷熱失衡專項改造、地溫監測系統加裝、多能源耦合改造、PLC自控系統更新、全域智能化遠傳平臺搭建、淺層地熱綜合監測一體化改造
五、行業標準、政策與評價指標
地方淺層地熱監測標準（北京/上海/天津/陜西地標）、《地源熱泵系統工程技術規范》、淺層地熱開發利用監測技術標準、土壤熱平衡管控指標、地層年均溫度變化閾值、熱泵COP能效比、單位冷熱能耗、冷熱堆積差值、地層溫度波動允許范圍、節能改造驗收、淺層地熱資源核查、零碳建筑、超低能耗建筑、CCER地熱碳減排核算、土壤熱失衡風險評級、地熱項目運維年度評審
六、研究、工程價值類關鍵詞
土壤熱源可持續利用、延長地源熱泵使用壽命、降低建筑冷暖能耗、規避機組逐年衰減、減少設備大修更換成本、淺層地熱資源科學開發、綠色低碳建筑、雙碳節能改造、消除地下熱失衡地質隱患、存量熱泵提質增效、可視化監測替代人工抄表、全生命周期地層溫度檔案、數字化智慧運維、減少地熱資源浪費、建筑運行成本優化
七、配套設備（北京鴻鷗成運HO系列）
地溫監測控制柜、野外防水RTU遠傳終端、屏幕版太陽能低功耗RTU、485采集模塊、HO-JXDS井下成像系統、鈦合金防腐測溫探頭、高精度±0.2℃PT1000溫度傳感器、自動排線絞車、地熱云監測分析平臺、AI熱平衡預警軟件、太陽能野外供電套件、Modbus485工業通訊、多參數一體化采集終端
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