地源熱泵地埋部分設(shè)計(jì)secret

1、地源熱泵地埋部分設(shè)計(jì)secret地源熱泵地埋部分設(shè)計(jì)secret築龍網(wǎng)zhwEongcom地源熱泵地埋部分設(shè)計(jì)一、管材一般來講，一旦將地下埋管系統(tǒng)換熱器埋入地下 后，基本不可能進(jìn)行維修或更換，因此地下的管 材應(yīng)首先要保證其具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、 耐腐 性。1、聚乙烯（PE）和聚丁烯（PB）在國外地源熱 泵系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。2、PVC（聚氯乙烯）管的導(dǎo)熱性差和可塑性不 好，不易彎曲，接頭處耐壓能力差，容易導(dǎo)致泄 漏，因此在地源熱泵系統(tǒng)中不推薦用PVC管。3、為了強(qiáng)化地下埋管的換熱， 國外有的提出采 用薄壁（0.5mm）的不銹鋼鋼管，但目前實(shí)際應(yīng) 用不多。4、管件公稱壓力不得小于1.0Mpa，

2、工作溫度應(yīng) 在-20C50C范圍內(nèi)。5、 地埋管壁厚宜按外徑與壁厚之比為11倍選擇。6、地埋管應(yīng)能按設(shè)計(jì)要求長度成捆供應(yīng)， 中間 不得有機(jī)械接口及金屬接頭。1、熱熔聯(lián)接（承接聯(lián)接和對(duì)接聯(lián)接，對(duì)于小管 徑常采用）2、電熔聯(lián)結(jié)三、流體介質(zhì)及回填料流體介質(zhì)南方地區(qū)：由于地溫高，冬季地下埋管進(jìn)水溫度 在0C以上，因此多采用水作為工作流體；北方地區(qū)：冬季地溫低，地下埋管進(jìn)水溫度一般 均低于0C,因此一般均需使用防凍液。（鹽類溶液一一氯化鈣和氯化鈉水溶液； 乙 二醇水溶液；酒精水溶液等）。埋管水溫：1、熱泵機(jī)組夏季向末端系統(tǒng)供冷水， 設(shè)計(jì)供回 水溫度為712C,與普通冷水機(jī)組相同。 地埋 管中循環(huán)水進(jìn)入U(xiǎn)

3、管的最高溫度應(yīng)v37C，與 冷卻塔進(jìn)水溫度相同。2、熱泵機(jī)組冬季向末端系統(tǒng)供水溫度與常規(guī)空 調(diào)不同，在滿足供熱條件下，應(yīng)盡量減低供熱水 溫度，這樣可改善熱泵機(jī)組運(yùn)行工況、減小壓縮 比、提高cop值，并降低能耗。 地埋管中循環(huán) 水冬季進(jìn)水溫度，以水不凍結(jié)并留安全余地為築龍網(wǎng)zhwEongcom好，可取34C。當(dāng)然為了使地埋管換熱器獲 得更多熱量，可加大循環(huán)水與大地間溫差傳熱， 然而大地的溫度是不變的，因此只有將循環(huán)水溫 降至0C以下，為此循環(huán)水必須使用防凍液，如 乙二醇溶液或食鹽水。但這樣會(huì)提高工程造價(jià)、 增加對(duì)設(shè)備的腐蝕。在嚴(yán)寒地區(qū)不得不這樣做， 而在華北地區(qū)的工程中用水就可滿足要求，不一 定

4、要加防凍液。地溫是恒定值，可通過測(cè)井實(shí)測(cè)。有關(guān)資料介紹 某地地下約100米的地溫是當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁丶?C左右。天津市年平均氣溫是12.2C，實(shí)測(cè)天 津市地下約100米的地溫約為16C，基本符合 以上規(guī)律?；靥畈牧峡梢赃x用澆鑄混凝土、回填沙石散料或回填土壤 等。材料選擇要兼顧工程造價(jià)、傳熱性能、施工 方便等因素。從實(shí)際測(cè)試比較澆鑄混凝土換熱性 能最好，但造價(jià)高、施工難度大，但可結(jié)合建筑 物樁基一起施工。回填沙石或碎石換熱效果比較 好，而且施工容易、造價(jià)低，可廣泛采用。（二）埋管系統(tǒng)環(huán)路一、埋管方式1、水平埋管水平埋管主要有單溝單管、單溝雙管、單溝二層 雙管、單溝二層四管、單溝二層六管等形式，由 于

5、多層埋管的下層管處于一個(gè)較穩(wěn)定的溫度場(chǎng)， 換熱效率好于單層，而且占地面積較少，因此應(yīng) 用多層管的較多。（單層管最佳深度1.22.0m,雙層管1.62.4m）近年來國外又新開發(fā)了兩種水平埋管形式，一種 是扁平曲線狀管，另一種是螺旋狀管。它們的優(yōu) 點(diǎn)是使地溝長度縮短，而可埋設(shè)的管子長度增 加。2、垂直埋管根據(jù)埋管形式的不同，一般有單U形管，雙U形管，套管式管，小直徑螺旋盤管和大直徑螺旋 盤管，立式柱狀管、蜘蛛狀管等形式；按埋設(shè)深 度不同分為淺埋 （30n） 、 中埋 （3180m） 和 深埋 （80m） 。1）U形管型：是在鉆孔的管井內(nèi)安裝U形管, 一般管井直徑為100150mm， 井深10200

6、m,U形管徑一般在 $50mm以下。2） 套管式換熱器：的外管直徑一般為100200mm，內(nèi)管為$1$25nm。其換熱效率較U形管提高16.7%。缺點(diǎn)：下管比較困難，初投資比U形管高。在套管端部與內(nèi)管進(jìn)、 出水連接處不好處理，易泄漏，因此適用于深度 30m的豎埋直管，對(duì)中埋采用此種形式宜慎 重。二、地下埋管系統(tǒng)環(huán)路方式1、串聯(lián)方式優(yōu)點(diǎn)：一個(gè)回路具有單一流通通路，管內(nèi)積存 的空氣容易排出；2串聯(lián)方式一般需采用較大直徑的管子，因此對(duì) 于單位長度埋管換熱量來講，串聯(lián)方式換熱性能 略高缺點(diǎn)：串聯(lián)方式需采用較大管徑的管子，因而 成本較高；2由于系統(tǒng)管徑大，在冬季氣溫低地區(qū)，系統(tǒng)內(nèi) 需充注的防凍液（如乙醇

7、水溶液）多；3安裝勞動(dòng)成本增大；築龍網(wǎng)zhwEongcom4管路系統(tǒng)不能太長，否則系統(tǒng)阻力損失太大。2、并聯(lián)方式優(yōu)點(diǎn)：由于可用較小管徑的管子，因此成本較 串聯(lián)方式低；2所需防凍液少；3安裝勞動(dòng)成本低。缺點(diǎn)：1設(shè)計(jì)安裝中必須特別注意確保管內(nèi)流體流速 較高，以充分排出空氣；2各并聯(lián)管道的長度盡量一致（偏差應(yīng) 10%, 以保證每個(gè)并聯(lián)回路有相同的流量；3確保每個(gè)并聯(lián)回路的進(jìn)口與出口有相同的壓力， 使用較大管徑的管子做集箱， 可達(dá)到此目的。從國內(nèi)外工程實(shí)踐來看，中、深埋管采用并聯(lián)方 式者居多；淺埋管采用串聯(lián)方式的多三、地埋管打孔孔徑孔徑：根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，鉆孔孔徑可以是 100150200或 30Q天

8、津地區(qū)地表土壤層很 厚，為了鉆孔、下管方便多采用 300孔徑。（三）地下埋管系統(tǒng)設(shè)計(jì)一地下?lián)Q熱量計(jì)算地下?lián)Q熱量可以由下述公式計(jì)算：kW(1)kW(2)其中 一一夏季向土壤排放的熱量，kW- 夏季設(shè)計(jì)總冷負(fù)荷，kW冬季從土壤吸收的熱量，kW冬季設(shè)計(jì)總熱負(fù)荷，kW設(shè)計(jì)工況下水源熱泵機(jī)組的制冷系數(shù)設(shè)計(jì)工況下水源熱泵機(jī)組的供熱系數(shù) 一般地，水源熱泵機(jī)組的產(chǎn)品樣本中都給出不同 進(jìn)出水溫度下的制冷量、制熱量以及制冷系數(shù)、 供熱系數(shù)，計(jì)算時(shí)應(yīng)從樣本中選用設(shè)計(jì)工況下 的、。若樣本中無所需的設(shè)計(jì)工況，可以采用 插值法計(jì)算。二、地下熱交換設(shè)計(jì)1.水平埋管：確定管溝數(shù)目：埋管管長的估算： 利用管材換熱能力”即單位

9、埋管管長的換熱量。水平埋管單位管材 換熱能 力”在2040W/m(管長)左右，；設(shè)計(jì)時(shí)可取 換熱能力的下限值，即20 W/m。築龍網(wǎng)zhwEongcom單溝單 管埋管總長具 體計(jì)算 公式如下：L=Q/20其中L埋管總長，mQ冬季從土壤取出的熱量，w分母“20是每m管長冬季從土壤取出的熱量，W/m單溝雙管、單溝二層雙管、單溝二層四管、單溝 二層六管布置時(shí)分別乘上0.9、0.85、0.75、0.70的熱干擾系數(shù)（熱協(xié)調(diào)系數(shù)）。確定管溝間距：為了防止埋管間的熱干擾，必須保證埋管之間有 一定的間距。該間距的大小與運(yùn)行狀況（如連續(xù) 運(yùn)行還是間歇運(yùn)行；間歇運(yùn)行的開、停機(jī)比等）、 埋管的布置形式（如單行布置

10、，只有兩邊有熱干 擾；多排布置，四面均有熱干擾）等等有關(guān)。建議串聯(lián)每溝1管，管徑1/42;串聯(lián)每溝2管，1又1/41又1/2。并聯(lián)每溝2管，11又1/4;并聯(lián)每溝46管，管徑13/41。 管溝間距：每溝1管的間距1.2m，每溝2管的 間距1.8m，每溝4管間距3.6m。管溝內(nèi)最上面 管子的管頂?shù)降孛娴牡淖钚「叨炔恍∮?.2m。2、豎直埋管確定豎井埋管管長一般垂直單U形管埋管的換熱能力為6080W/m （井深）， 垂直雙U形管為80100W/m （井 深）左右，設(shè)計(jì)時(shí)可取換熱能力的下限值。一般垂直埋管為70110W/m（井深），或3555W/m （管長）， 水平埋管為2040W/m（管長）左右。

11、設(shè)計(jì)時(shí)可取換熱能力的下限值，即35W/m（管 長），具體計(jì)算公式如下：（3）其中豎井埋管總長，m夏季向土壤排放的熱量，W分母“35是夏季每m管長散熱量，W/m確定豎井?dāng)?shù)目及間距國外，豎井深度多數(shù)采用50100m2,設(shè) 計(jì)者可以在此范圍內(nèi)選擇一個(gè)豎井深度H，代入 下式計(jì)算豎井?dāng)?shù)目：（4）其中豎井總數(shù)，個(gè)豎井埋管總長，m豎井深度，m築龍網(wǎng)zhwEongcom分母“2是考慮到豎井內(nèi)埋管管長約等于豎井深 度的2倍。然后對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行圓整，若計(jì)算結(jié)果偏大，可 以增加豎井深度，但不能太深，否則鉆孔和安裝 成本大大增加。關(guān)于豎井間距有資料指出：U型管豎井的水平間 距一般為4.5m 3， 也有實(shí)例中提到DN2

12、5的U型管，其豎井水平間距為6m,而DN20的U型 管，其豎井水平間距為3m4。若采用串聯(lián)連接 方式，可采用三角形布置（詳見2）來節(jié)約占地 面積。工程較小，埋管單排布置，地源熱泵間歇運(yùn)行， 埋管間距可取3.0m;工程較大，埋管多排布置， 地源熱泵間歇運(yùn)行，建議取間距4.5m;若連續(xù) 運(yùn)行（或停機(jī)時(shí)間較少）建議取56m注意事項(xiàng)1、 垂直地埋管換熱器埋管深度應(yīng)大于30m，宜 為60m150m;鉆孔間距宜為3m6m。 水平 管埋深應(yīng)不小于1.2m。2、地埋管換熱器水平干管坡度宜為0.3%， 不應(yīng) 小于0.2%。3、地埋管環(huán)路之間應(yīng)并聯(lián)且同程布置， 兩端應(yīng) 分別與供、回水管路集管相連接。每個(gè)環(huán)路集管

13、連接的環(huán)路數(shù)宜相同。4、地埋管換熱器宜靠近機(jī)房或以機(jī)房為中心設(shè) 置。鋪設(shè)供、回水集管的管溝宜分開布置；供、 回水集管的間距不應(yīng)小于0.6m。三、管徑與流速設(shè)計(jì)1、確定管徑在實(shí)際工程中確定管徑必須滿足兩個(gè)要求：（1）管道要大到足夠保持最小輸送功率；（2）管道要小到足夠使管道內(nèi)保持紊流以保證 流體與管道內(nèi)壁之間的傳熱。顯然，上述兩個(gè)要求相互矛盾，需要綜合考慮。 一般并聯(lián)環(huán)路用小管徑，集管用大管徑，地下熱 交換器埋管常用管徑有20mm、25mm、32mm、40mm、50mm，管內(nèi)流速控制在1.22m/s以下,對(duì)更大管徑的管道，管內(nèi)流速控制在2.44m/s以 下或一般把各管段壓力損失控制在4mH 2

14、O/100m當(dāng)量長度以下。備注：1地下埋管換熱器環(huán)路壓力損失限制在3050kPa/100m為好，最大不超過50kPa/100m築龍網(wǎng)zhwEongcom同時(shí)應(yīng)使管內(nèi)流動(dòng)處于紊流過渡區(qū)。2地下埋管系統(tǒng)單位冷噸(1 冷噸=3024kcal/h=3.52kW)水流量 控制在0.160.19L/s?t3最小管內(nèi)流速(流量)： 在相同管徑、 相同流 速下，水的雷諾數(shù)最大大。所以采用CaCl2和 乙二醇水溶液時(shí)，為了保證管內(nèi)的紊流流動(dòng)，與 水相比需采用大的流速和流量。2、校核管材承壓能力管路最大壓力應(yīng)小于管材的承壓能力。若不計(jì)豎 井灌漿引起的靜壓抵消，管路所需承受的最大壓 力等于大氣壓力、重力作用靜壓和水

15、泵揚(yáng)程一半 的總和1,即：其中- 管路最大壓力，Pa 建筑物所在的當(dāng)?shù)卮髿鈮?，Pa地下埋管中流體密度，kg/m3當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，m/s2地下埋管最低點(diǎn)與閉式循環(huán)系統(tǒng)最高點(diǎn)的高度差，m- 水泵揚(yáng)程，Pa3其它3.1與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)類似， 需在高于閉式循環(huán)系 統(tǒng)最高點(diǎn)處（一般為1m）設(shè)計(jì)膨脹水箱或膨脹 罐，放氣閥等附件。（四）設(shè)計(jì)舉例一設(shè)計(jì)參數(shù)上海某復(fù)式住宅空調(diào)面積212m2。1、 室外設(shè)計(jì)參數(shù)夏季室外干球溫度tw=34C,濕球溫度ts=282C冬季室外干球溫度tw=-4C ,相對(duì)濕度0= 75%2、室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)夏季室內(nèi)溫度tn = 27C ,相對(duì)濕度0n= 55%冬季室內(nèi)溫度tn=20 C ,相對(duì)

16、濕度0n= 45% 二計(jì)算空調(diào)負(fù)荷及選擇主要設(shè)備1、參考常規(guī)空調(diào)建筑物冷熱負(fù)荷的計(jì)算方法，計(jì)算得到各房間冷熱負(fù)荷并選擇風(fēng)機(jī)盤管型號(hào)； 考慮房間共用系數(shù)（取0.8），得到建筑物夏季設(shè) 計(jì)總冷負(fù)荷為24.54kW,冬季設(shè)計(jì)總熱符負(fù)荷為16.38kW，選擇WPWD072型水源熱泵機(jī)組2臺(tái)，本設(shè)計(jì)舉例工況下的 =3.3，=3.7。2、計(jì)算地下負(fù)荷根據(jù)公式（1）、（2）計(jì)算得kWkW取夏季向土壤排放的熱量進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。3、確定管材及埋管管徑選用聚乙烯管材PE63（SDR11）,并聯(lián)環(huán)路管徑為DN20，集管管徑分另U為DN25、DN32、DN40、DN50，如圖1所示。4、 確定豎井埋管管長 根據(jù)公式（3）計(jì)算得m扌E“.II”；|5、 確定豎井?dāng)?shù)目及間距選取豎井深度50m，根據(jù)公式（4）計(jì)算得 個(gè)圓整后取10個(gè)豎井，豎井間距取4.5m。6、計(jì)算地埋管壓力損失參照本文2.6介紹的計(jì)算方法， 分別計(jì)算1234567891011111各管段的壓力損失，得到各管段總壓力損失為40kP