地源热泵老化失效土壤热源热平衡研究修复
地源热泵老化失效土壤热源热平衡研究修复
（1）土壤源换热系统夏季释热与冬季取热不平衡。
（2）夏季用冷却塔散热的地源热泵也是一个慢性病
（3）冷却塔设计间距不合理，噪音大
（4）换热功率设计错误,国标设计延米换热量具有较大偏差（即地源热泵存在全负荷工作时，制冷和制热效果较差）
重症
(1)安徽小区夏季刚进入高温期（后续还有大量高温天气），换热器已经出口温度大于33度，目前地埋管换热
10年前的地源热泵（本文所述均指土壤源型地源热泵，水源型地源热泵问题会提一点），因为近期项目要运行5-10年再评价才客观，下面主聊已运行10年以上的地源热泵系统们。结合我走访全国50家地源热泵小区选取部分交流，更多信息私聊。
健康
健康中阶:长期全年能效达到国标二级以上（3.5至4.0之间）。健康导师级:在合适的峰谷电价项目上获得更快的投资回报率。
出生即夭折
- 安徽某小区运行不到6年地源热泵全部报废，目前基本无法使用。
- 上海某站地源热泵，第一年失效就不能用了，改锅炉（根据国家地热中心编委数据）
慢性病
冷热不平衡的原因是什么，夏天机房一开机，热传导就开始，土壤就变热（你可以理解夏天空调的室外机呼呼热风进入地下了），冬季机房开机，热传导反向，土壤温度变冷），针对建筑面积10万平以上小区，医院工厂（24小时运行）的强用能项目，每年地温会越来高，越来耗电，这是重症病，针对非24小时运行还有寒暑假的学校或者公建，就是慢性病，没大事，就是费钱。当然也有运行10年就癌症的。依据:You和Wang以沈阳、长春和哈尔滨三个城市为例进行了模拟，结果表明，在地源热泵运行10年且没有热补偿后，土壤温度分别下降了10.9℃、11.7℃和11.6℃。Shang等人观察到，由于土壤温度的降低，换热率和热泵COP都显著降低，并且压缩机功率 增加。运行12小时后，COP下降约0.6 ~ 0.8。（2）夏季用冷却塔散热的地源热泵也是一个慢性病，看看你小区得没。冷却塔无论在项目出生还是运行几年的重症病期（此时已经发现热堆积，）只要上了，能效就变低，可以理解为更加耗电，特别是高温天气，例如成都，重庆，冷却塔散热根本跟不上。解决办法是冬天把热取出来，抽空单开一篇。这是成都地源热泵+冷却塔小区，冷却塔散热根本跟不上（4）换热功率设计错误,国标设计延米换热量具有较大偏差（即地源热泵存在全负荷工作时，制冷和制热效果较差）地源热泵系统设计问题：目前，土壤源热泵系统的埋管换热器设计主要采用两种方法。动态复合模拟设计方法更准确，而每线性米换热法具有局限性，仅应在程序设计阶段使用。
重症
(1)安徽小区夏季刚进入高温期（后续还有大量高温天气），换热器已经出口温度大于33度，目前地埋管换热已经低效（耗电）依据：验收合格条件包括但不限于夏季地埋管换热器出口最高温度低于33℃，冬季地埋管换热器进口最小温度高于4℃。(2)江苏小区地埋管折扁导致漏水量太大（大概每天600吨）地源热泵无法开机真实案例:地埋管系统存在问题责任分析（一）E公司1、地埋管短接…。2、地埋管漏水专家组根据现场查看以及与D公司座谈，D公司介绍目前已调试540口井，有4组集分水器共计80口井必须断开，系统才能正常工作，否则漏水量太大（大概每天600吨），也即80口井中的部分存在漏水情况。地埋管漏水是客观存在，地埋管漏水可以认定为地埋管井损坏所致。地埋管井损坏一般由地埋管施施工不当、水平地埋管在填埋后由于施工重型车辆碾压、地震等地层活动变形、建筑施工造成地表整体或局部地基沉降等原因所导致。通过现场查看，未发现地表整体或局部沉降、地震等原因造成地埋管管井损坏，因此专家组基于以上分析认定地埋管管井损坏责任主要在施工单位。结合浙江机电产品质量检验所出具的鉴定报告、金地物业公司及D公司就案涉地源热泵系统的调试及检测情况介绍以及专家组现场查看情况综合考虑，专家组酌定E公司施工部分地埋管管井损坏率为15%，即损坏地源井109口（729×15%）关于地埋管折扁。地埋管穿墙后需要回填，在回填物的压力作用下，地埋管容易折弯受损，需要加装弯头或套管等保护措施，这是基本的施工工艺常识。现场勘验表明部分穿墙地埋管加装了弯头，且未发现折扁现象，说明施工方也认可加装保护措施的必要性和有效性；现场未加装保护措施的部分地埋管发生了折扁，也为加装地埋管保护措施的必要性提供了直接证据。3地埋管未用沙子回填。报告照片9、10是勘验当天的现状。照片9有回填沙子痕迹。照片10未见沙子，墙面和管壁均未发现沙子的痕迹(3)江西某地源小区，夏季释热大于冬季吸热（即使加冷却塔散热），土壤仍偏高，可能存在制冷效果差+能效降低(运行成本居高不下)真实案例:某新城地源热泵项目运营成本居高不下，用户缴费方式单一，技改工作势在必行.项目负责人就项目存在的能耗偏高、操作复杂、控制粗糙、计费系统滞后等实际问题进行分析，并结合近期外地同类项目学习考察收获，详细汇报了项目此次技改的初步方案
癌症
- 山东潍坊某小区失效废弃地源热泵，目前无任何供暖设施
- 山东济南某小区地源热泵报废失效，24年1030万更换超低温空气源热泵，实际效果要等几年看。
- 山东青岛某小区更换三次地源热泵运营商进行投资改造均未解决供暖温度达标问题，22年部分更换空气源热泵，今年居民反应仍想弃用，想接市政热网。
可能失效，看着健康的5种情况
- 比如入住率很低，就是实际使用负荷远远小于设计负荷。
- 有多种能源备用(两套系统，空气源和地源热泵都上了，轮流开，最冷和最热的时候，一起上。等于花了两笔钱。
核心
目前，热泵机组和室内末端系统的制造技术相对成熟，各厂家之间的质量差异不大。热泵机组的安装和室内末端系统的建造并不构成重大的技术挑战，总承包商拥有必要的技术专长。然而，决定地源热泵空调系统可靠性、安全性和整体效率的核心方面在于垂直式换热器的施工水平和换热效率，也称为地下换热系统。
(1)地源热泵系统设计问题
目前，土壤源热泵系统的埋管换热器设计主要采用两种方法。动态复合模拟设计方法更准确，而每线性米换热法具有局限性，仅应在程序设计阶段使用。
（2）地源热泵系统施工质量控制和测试问题
埋地管道换热器系统的施工质量显著影响其传热效率。一些施工人员可能会偷工减料，以节省回填材料并加快钻井过程，这可能导致回填困难和压实不足。工程规范推荐的机械回填应用有限，而天然泥浆回填更为常见，但可能存在潜在的质量问题。行业人：地源热泵施工后要注浆回填，就不会导致安全事故的。是安全的。目前倒浆糊，原浆回填是最不负责的，但是你甲方玩命压价，施工队只能原浆。
(3)地源热泵热平衡问题
在寒冷地区，供暖需求超过制冷需求，导致从地下土壤中提取的热量不平衡。这会导致冷量随着时间的推移在土壤中积累，从而影响系统的使用寿命和热性能。依据:热泵仅在夏季制冷负荷为50kW时运行。经过10年的长期运行，土壤温度从17.5℃变为39.1℃。热泵仅在冬季以50kW的热负荷运行，经过系统10年的长期运行，土壤温度逐渐从17.5℃降至6.9℃。Shang等人观察到，由于土壤温度的降低，换热率和热泵COP都显著降低，并且压缩机功率增加。运行12小时后，COP下降约0.6 ~ 0.8。
重要非核心方面
地源热泵的实际运行问题：尽管制造商宣传热泵的优势，但在运行过程中仍存在实际挑战。这些挑战包括地源侧供回水温度不稳定、机组和系统能效的性能系数低以及室内温度可能随时间下降。
(1)机组维修问题：
压缩机维保，两器清洗除垢，清洗源井
(2)小厂热泵机组蒸发器偶发缺陷
真实案例:本院技术室委托浙江省计量科学研究院，以实物勘验和专家分析的形式进行鉴定，2013年6月24日，该院出具浙江量鉴第2012-F078号鉴定报告，结论为：涉案的蒸发器部分U型管存在原始质量缺陷，使用后形成漏点并导致蒸发器出现内漏，使制冷剂与冷媒水混合，造成机组受损无法正常运行
(3)地源热泵供暖国标质保期只有两年，导致质量约束不够
真实案例:设备安装的保修期为2年根据《建设工程质量管理条例》第第四十条：在正常使用条件下，建设工程的最短保修期限为：（一）基础设施工程、房屋建筑的地基基础工程和主体结构工程，为设计文件规定的该工程的合理使用年限；（二）屋面防水工程、有防水要求的卫生间、房间和外墙面的防渗漏，为5年；（三）供热与供冷系统，为2个采暖期、供冷期；（四）电气管线、给排水管道、设备安装和装修工程，为2年。其他项目的保修期限由发包方与承包方约定。建设工程的保修期，自竣工验收合格之日起计算。
（4）水源热泵江苏小区交纳巨额水资源税
真实案例:2022年1月至2023年6月间，某小区使用地下水用于地下水热泵系统用水，产生水资源费共计527845.08元，上述费用未向某市水利局缴纳。
(5)水源热泵河南小区质保期3年内系统失效
真实案例:2016年1月22日后南阳地区开始降温，小区内用户也随之开始投诉，目前几乎所有业主用户都投诉室内温度在10度左右，根本无法满足业主用户的取暖要求。水源井深度及出水不足，水源井进机组的水温高达40℃，机组基本失去制冷功能。水源井工艺存在缺陷，洗井不能解决根本问题，C公司无法受理水源井的业务。
(6)水源热泵未安装过滤器吸入泥沙而损坏
真实案例:按照案涉《建设工程施工合同》约定，施工人首先应当按照施工规范施工，其次应按照图纸施工。根据GB50738-2011《通风与空调工程施工规范》第10.2.5条第2款规定，与机组连接的管道上应当安装过滤器，案涉工程适用该条款。B公司未按照该规范施工，调试过程亦未按照图纸进行，导致设备损坏双方均认可案涉水源热泵管道于2015年12月14日在调试过程中吸入泥沙而损坏的事实，现国瑞公司主张根据《建设工程施工合同》的约定B公司应按照国家颁发的现行施工验收规范及工程设计图纸进行施工。虽然国瑞公司提供的工程图纸在水源热泵机组的进机组前的管道上未设计过滤器，但根据当时施行的GB50738-2011《通风与空调工程施工规范》第10.2.5条规定，应当安装过滤器，因B公司未按照该规范施工，调试过程亦未按照图纸进行，导致设备损坏，B公司对此应承担违约责任。GB50738-2011《通风与空调工程施工规范》第10.2.5条第2款规定：“与机组连接的管路上应按设计及产品技术文件的要求安装过滤器、阀门、部件、仪表等，位置应正确，排列应规整"。该规范明确记载按设计及产品技术文件的要求安装过滤器，且该施工规范对施工的要求，并不是图纸中对施工的明确要求。故国瑞公司关于B公司按照合同约定应在水源热泵机组的进机组前的管道上安装过滤器
(7)回水井回灌不下去，不能确保水源热泵系统长期可靠使用，机组能满负荷工作，可能存在调低热源温度，导致室内温度较低
真实案例:涉案工程设计相关问题：1、热源机房：机房设计图未见任何热膨胀措施，不符合国家相关标准规范的规定。2、热泵机组选型：从供热角度，该工程配置的2台热泵机组的选型可以满足该小区的设计热负荷的需求。3、建筑物供暖侧：所选机组的额定制热水温低于建筑物内需要的供热水温，可能造成室温达不到设计要求。二、涉案工程施工相关问题：1、热源井情况：（1）该小区取水井7个，无设计中的8#取水井，于设计要求不符。（2）现场3#取水井已作废。（3）随机检验的9#、11#、14#、15#、17#、19#、20#回水井的情况，均不符合国家相关标准规范的强制性条文的规定，无法满足回灌要求，且会造成水资源浪费。（4）1#、2#机组的井水供水回灌温度达不到机组额定的井水供水、回灌温度的设计要求。2、热泵机房：现场勘验未见任何热膨胀措施，会出现压力无法稳定的情况，使机组无法达到满负荷运行。3、热泵机组供热情况：（1）1#、2#机组的热水供水回水温度达不到机组额定的热水供水、回水温度的设计要求。（2）检测两台机组的实际运行的供热量略小于该小区设计的热负荷。4、建筑物供暖侧：检测1#、3#、4#、7#楼的热水供水/回水温度均低于设计的温度，可能会造成地采暖管道的辐射热量不能满足室内温度的设计要求。三、从供热角度，该供热工程设计与施工基本能满足腾鑫家园建筑物供热要求；但是由于供/回水温度较低，会导致房间内取暖温度达不到18°C的要求。四、回水井不满足回灌要求，不能确保水源热泵系统长期可靠地运行。
（8）水源井口数量不足或地下水含量不足或系因为A公司没有申请取水许可证导致水量不够故设备无法运行。
真实案例:合同签订后，双方均按约履行了合同义务。A公司亦认可进行了一个周期的制冷及供热。本案的争议点也是案涉设备无法运行的原因即水源问题。A公司主张由于前期设计的问题，导致水量不够故设备无法运行。本院对此认为，案涉合同仅约定格瑞德公司负责室内项目的安装、设计，并未约定由格瑞德公司完成室外打井作业。而事实上，室外的打井系由A公司完成。案涉水源问题既可能是井口数量不足导致，也不能排除地下水含量不足导致，或系因为A公司没有申请取水许可证而导致无法继续取水。以上问题皆有可能影响案涉设备的正常运行。而在双方签订的《补充协议》中约定，水资源审批应由超龙公司完成。直至本次庭审，超龙公司也未能提供取水的相关审批手续。
(9)地质异常，如钻井遇到脸盆大般的卵石导致钻孔成本倍增。
真实案例:上诉人x公司在施工过程中，发现施工地质情况异常，导致成本巨大幅度增加，要求对综合单价予以调整，双方就此没有达成一致。上诉人x公司作为实际施工人，在合同签订时应对所施工的工程地质情况了解或熟悉，对其施工利润、风险有所评估或掌控。x公司单方要求改变合同综合单价，要求鉴定评估重新确定工程量结算值，不符合双方合同约定和相关法律规定，本院不予支持。x公司要求国信发展公司支付工程款的依据不足，本院不予支持。
(10)地源热泵末端暖管不合格
真实案例:办公楼地暖管材铺设间距，抽检36处，其中28组间距不满足《辐射供热、供冷技术规范》要求，抽检四组地暖管，平均外径20毫米，不满足《冷热水用交联聚乙烯（PE-X）管道系统第2部分管材》国标要求。取样的四组地暖管样品，壁厚片状最小壁厚均小于1.9毫米，不满足《冷热水用交联聚乙烯（PE-X）管道系统第2部分管材》国标要求。
地源热泵老化失效、土壤热失衡及修复技术全分类关键词
一、基础核心研究对象
地源热泵系统老化相关
地埋管地源热泵、闭式地源热泵、土壤源热泵、地埋管换热器、PE换热埋管、地源热泵机组、循环水泵、板式换热器、热泵系统老化、设备衰减、系统能效下降、老旧地源热泵存量项目、超期运行热泵机组、建筑冷暖联供系统、浅层地热换热系统
土壤热源/地层热平衡核心词
浅层地层原始地温、土壤温度场、地下热储层、地层冷热堆积、土壤热失衡、热堆积、冷堆积、热短路、热贯通、地层温度偏移、年均地层温升/温降、变温带地层温度波动、深部恒温地层、岩土热物性、土壤导热系数、地下热扩散范围、地层热承载极限、土壤蓄放热失衡、长期冷热累积效应
二、老化失效成因分类关键词
1. 地层土壤热失衡失效（核心地质类）
冬季取热大于夏季释热、夏季释热大于冬季取热、地层持续升温、地层持续降温、热堆积逐年叠加、冷热负荷失衡、埋管间距设计不合理、冷热分区混布、建筑冷热负荷逐年增大、浅层地热资源超采、土壤热承载力不足、区域地热开发集中热干扰
2. 埋管管路老化堵塞失效
地埋管结垢、管路淤泥淤堵、微生物黏泥堵塞、钙镁碳酸盐垢、硅垢、管路缩径、埋管腐蚀渗漏、PE管开裂、接头渗漏、循环流量衰减、换热效率下降、局部管路死区积污、地下水矿化度高结垢、管内流体流速过低积垢
3. 主机、循环系统设备老化
压缩机磨损老化、换热器板片结垢堵塞、水泵扬程衰减、变频系统故障、换热介质防冻液变质、管路气堵、阀门老化渗漏、控制系统调控失效、机组COP持续降低、冷热输出不达标
4. 运维管理不当诱发失效
无长期地温监测、未动态调节机组运行策略、全年不间断满负荷运行、无间歇轮换运行机制、缺乏年度热平衡检测、未开展预防性洗井、运维数据缺失、冷热负荷无动态调控
三、监测诊断技术（配套地温监测、井下成像系统）
浅层地温监测系统、分层地温采集探头、MCGS地温控制柜、野外防水RTU、屏幕版太阳能RTU、485Modbus采集模块、井下成像系统（钻孔电视）、HO系列井下成像设备、换热监测孔、变温带加密测温、地层分层测温、2m/10m测点间距、360°孔壁全景成像、埋管管路内窥检测、地层温度时序曲线、热平衡数据台账、冷热差值量化测算、AI地层温度预警、数字孪生地层热仿真、长期连续数据存储、地温远程云端监测、多参数同步采集（地温/流量/能耗）
四、热平衡调控、系统修复改造技术关键词
（一）地层冷热平衡调控工艺
运行策略优化：冬夏负荷轮换运行、间歇启停调控、分区分时换热、错峰取热释热、AI智能负荷调度、动态调节水泵流量、冷热负荷均衡匹配
地层补温/释冷修复：夏季人工补热、冬季人工释冷、地下水回灌调温、浅层地热冷热均衡调控、跨季节储热储冷、多能源耦合调温（地源+光伏/空气能）
埋管扩容优化：新增换热埋管、分区补打监测孔、优化埋管间距、冷热分区隔离改造
（二）管路、设备老化修复清洗工艺
物理清洗：高压脉冲射流清洗、气举反循环洗管、活塞负压冲洗、机械刮管除垢、循环管路除淤
化学清洗：柠檬酸有机酸洗、缓蚀除垢剂、复合酸碱清洗、管路微生物剥离药剂、分段酸洗除垢
管路修复：渗漏管路补焊、破损埋管局部更换、套管封堵堵漏、管路防腐内衬修复
机组改造：老旧压缩机更换、板式换热器拆解清洗、变频控制系统升级、防冻液整体更换、水泵节能改造
（三）存量热泵整体改造方案
老旧地源热泵系统升级、冷热失衡专项改造、地温监测系统加装、多能源耦合改造、PLC自控系统更新、全域智能化远传平台搭建、浅层地热综合监测一体化改造
五、行业标准、政策与评价指标
地方浅层地热监测标准（北京/上海/天津/陕西地标）、《地源热泵系统工程技术规范》、浅层地热开发利用监测技术标准、土壤热平衡管控指标、地层年均温度变化阈值、热泵COP能效比、单位冷热能耗、冷热堆积差值、地层温度波动允许范围、节能改造验收、浅层地热资源核查、零碳建筑、超低能耗建筑、CCER地热碳减排核算、土壤热失衡风险评级、地热项目运维年度评审
六、研究、工程价值类关键词
土壤热源可持续利用、延长地源热泵使用寿命、降低建筑冷暖能耗、规避机组逐年衰减、减少设备大修更换成本、浅层地热资源科学开发、绿色低碳建筑、双碳节能改造、消除地下热失衡地质隐患、存量热泵提质增效、可视化监测替代人工抄表、全生命周期地层温度档案、数字化智慧运维、减少地热资源浪费、建筑运行成本优化
七、配套设备（北京鸿鸥成运HO系列）
地温监测控制柜、野外防水RTU远传终端、屏幕版太阳能低功耗RTU、485采集模块、HO-JXDS井下成像系统、钛合金防腐测温探头、高精度±0.2℃PT1000温度传感器、自动排线绞车、地热云监测分析平台、AI热平衡预警软件、太阳能野外供电套件、Modbus485工业通讯、多参数一体化采集终端
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