地源熱泵地埋管初步設(shè)計(洛陽宏圖)

1、地埋管初步設(shè)計（洛陽宏圖賓館）kyouli1概況本工程夏季總冷負(fù)荷為613.0kW，冬季總熱負(fù)荷為382.4kWo選擇貝萊特GSHP地源熱泵機組系列GSHP310II型2臺，其性能參數(shù)如卞：制冷工況（夏季）：制冷量310kW,電功率N=59kW,EER=5.1；冷凝器進/出水溫度：3OC/35C;蒸發(fā)器進/出水溫度：12C/7C;制熱工況（冬季）：制熱量394kW,電功率N=88kW,COP=4.2：冷凝器進水溫度：40C蒸發(fā)器進水溫度：15C蒸發(fā)器阻力45kPa,冷凝器阻力45kPao夏季總冷負(fù)荷Ql=613OkW冬季總熱負(fù)荷QR=382.4kW循環(huán)水量：Gl=086QL/At=0.86*6

2、13.0/（12-7）=1054m3/li根據(jù)實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊（第二版）式3041和式30.4.2則：（1）地埋管系統(tǒng)最人釋熱量：Ql-QlX（1+1/EER）=613.0*（1+1/51）=773.2kW（2）地埋管系統(tǒng)最大吸熱量:Qr.zQrX（1-1/COP）=382.4*（1-1/4.2）=291.4kW2地埋管換熱器的設(shè)計2.2確定地埋管換熱器的形式根據(jù)洛陽地質(zhì)及壞境條件，確定采用豎埋管形式，設(shè)計單孔深度為100米，孔管徑4160mm,雙“U型PE100埋管，管徑032mnL制冷量31OkW,電功率N=59kW,EER=5.1制熱量394kW,電功率N=88kW,COP=4.2根

3、據(jù)實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊（第二版）式304.15和式304.16,則:空調(diào)側(cè)水量：X310 x0.8612-7=106.6m3/h地?zé)醾?cè)水量:Q(310+59)xOB6n3zl=2X口一=126.9m3/h2.2地下熱交換器設(shè)計2.2.1確定埋管管氏地下熱交換器氏度的確定除了和系統(tǒng)布置形式及管材有關(guān)外，還需要有當(dāng)?shù)氐耐寥兰夹g(shù)資料，如地下溫度、傳熱系數(shù)等。在實際工程中，可以利用管材“換熱能力”來計算管長。換熱能力即單位垂直埋管深度或單位管氏的換熱量，一般垂直埋管為70W/m-110W/m(井深)，或35W/m55W/m(管長)，水平埋管為20W/m-40W/m(管長)左右，雙U埋管換熱量一般為單U

4、埋管的251.3倍陳捷.北京市某研發(fā)樓地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計。計算埋管長度，取換熱能力值為45W/m,通過公式：L=Ql.1000/(qx1.25)=773.2x1000/(45x1.25)=13745.8m13750m其中：L一一雙U埋管長度，m：Ql-nx一夏季向土壤排放的熱量，kW；q單位管長的換熱量/m.2.2.2確定豎井?dāng)?shù)目及間距國外豎井深度多數(shù)采用50m100m，本工程豎井深度定為100m,通過公式計算可得：N二匕(2xH)=13750/(2x100)=68.8570個其中：N豎井個數(shù)，個；L雙U埋管長度，m：H一一豎井深度，m。根據(jù)地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范4.3.8條，豎井鉆孔間趾

5、應(yīng)滿足換需求，間距宜為3m6m,根據(jù)本工程地形地貌以及管路水利平衡，確定鉆孔間距為5m,布置3對供回水集管，每對集管對應(yīng)24個“160mm的孔，共計72個孔。3地下側(cè)水力計算地埋管換熱器管內(nèi)的介質(zhì)，應(yīng)保持為紊流流動狀態(tài)(Re2300):通常，管內(nèi)介質(zhì)的流速v宜采用：單U型管v0.6m/s；雙U型管v(14m/s。水平環(huán)路集管的坡度，不應(yīng)小于2%。實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊(第二版)管徑選取及水力計算在實際工程中確定管徑必須滿足兩個要求：管道要大到足夠保持最小輸送功率；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，上述兩個要求相互矛盾，需要綜介考農(nóng)。一般并聯(lián)環(huán)路用小管徑，集管用大

6、管徑，地下熱交換器埋管常用管徑有20mm.25mm.32mm、40mm.50mm,管內(nèi)流速控在1.22m/s以下，對更大管徑的管道，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4mH20/100m當(dāng)量氏度以下。(1)確定地?zé)峁芙庸芊绞綖橥淌讲⒙?lián)管，地下?lián)Q熱器管內(nèi)流速為：V=126.9/72*2*3600*(3.14*0.0132)=0.46m/s滿足紊流狀態(tài)。本工程從總地源側(cè)分、集水器中分出3對DN100的供回水管，在經(jīng)下一級的分、集管再分出6對DN50的供回水管，連接埋入豎井的DN32雙U管。每個U管內(nèi)流量g=Gd/(2*N)=126.9/(2*72)=0.88m7h查實用

7、供熱空調(diào)設(shè)計手冊(第二版)聚乙烯塑料管的單位長度摩擦壓力損失表(表30.4-9)，并采用局部阻力當(dāng)量長度法計算局部阻力，計算室外地埋管最不利環(huán)路如下：序號X3/h)管徑（MI）管長（B）V(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)局阻當(dāng)雖長度5）Pj(Pa)APy+APj(Pa)10.88322000.46145290001.7+2.1=3.855129551注：180標(biāo)準(zhǔn)彎頭當(dāng)量長度（q）32）為1.7m,旁流三通當(dāng)量氏度（p32）為2.5。室內(nèi)管水力計算采用流速法計算，取實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊（第二版）表26.5-11中流速推薦值，如下,冷卻水管道水流速度推薦值循環(huán)干管（mm）DNW250250D

8、N500DNM500推薦流速（m/s）1.52.02.02.5253.0室內(nèi)冷卻管水力計算表序號流量X3/h)管徑管長（m）v(m/s)R(Pa/n)APy(Pa)動壓(Pa)APj(Pa)APy+APj(Pa)1126.9DN150201.844233.04660.910.01690.916909.321570.2242.3DN100101.331199.61996.110.0881.48813.710809.8小計306657.010.025723.032380.0選擇地源側(cè)管路中的最不利環(huán)路，計算其圧力損失作為選取地源側(cè)水泵揚程的依據(jù)。Pz=Pw+P.=29.6+（45+2*32.4）=

9、139.4kPa其中：Pz一一最不利環(huán)路總圧力損失，kPa；P.一一最不利環(huán)路室外埋管壓力損失，kPa；P一一最不利環(huán)路室內(nèi)管路壓力損失（包括熱泵機組的管路壓力損失，以及熱泵機組、閥門和其他設(shè)備元件的壓力損失等），MPa。因此水泵揚程設(shè)計值為:H=P2x1.1=139.4kPax1.1=153.3kPa=15.4mH2O選用兩臺泵,則水泵流BG=1.1xGd/2=1.1xl26.9/2=69.8m3/h3.2管道的承壓管路最大圧力應(yīng)小于管材的承壓能力。若不計豎井灌漿謝起的靜圧抵消，管路所需承受的最大壓力等于大氣壓力、重力作用靜圧和水泵揚程一半的總和即：P=Po+pgh+0.5Ph其中：P一管路

10、最大壓力，Pa；Po建筑物所在的當(dāng)?shù)卮髿鈭R，Pa；P一一地下埋管中流體密度，kg/rih；g當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，m/s2：h地下埋管最低點與閉式循環(huán)系統(tǒng)最高點的高度差，m：Ph水泵揚程，Pa。該工程地源側(cè)為閉式定壓系統(tǒng)，采用自動補水定壓泵為系統(tǒng)補水定壓，膨脹水箱定壓值為0.25MP3.因此管道的承壓為：P=Po+pgh+0.5Ph=0.25+IOOOx9.8x100/10A6+0.5x0.153=1.307MPa上式中的F。此時為膨脹水箱定壓值。3.3選擇管材地源熱泵系統(tǒng)一般采用塑料管材。目前最常用的是聚乙烯（PE）和聚丁烯（PB）管林它們可以彎曲或熱熔形成更牢固的形狀，可以保證使用50年以上；而PVC管材由于不易彎曲，接頭處耐壓能力差，容易導(dǎo)致泄漏，因此，不推薦用于地下埋管系統(tǒng)。根據(jù)上述計算的管路最大壓力為1.307MPa,參考地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范附錄A,選擇承圧能