地源熱泵地埋管計算方法

地源熱泵地埋部分設(shè)計（一）管材選擇及流體介質(zhì)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，但目前實際應(yīng)用不多。從4鳳、管件公稱壓薄力不得小鼻于繩1.0Mp疑a牌，工作溫度應(yīng)宜在找-2錄0說℃先～血5癥0霧℃黎范圍內(nèi)。懶惠5破、地埋管壁厚非宜按外徑與壁鐵厚之比引為拍1張1箏倍選擇怨。催羽6禽、地埋管應(yīng)能算按設(shè)計要求長損度成捆供應(yīng)，噸中間不得有機婚械接口及金屬租接頭誤?？穸?、連接泊1概、熱熔聯(lián)接（魔承接聯(lián)接和對殿接聯(lián)接，對于搜小管徑常采用幻）姑萄2帝、電熔聯(lián)結(jié)責(zé)擱三、流體介質(zhì)紙及回填料流體介質(zhì)傲南方地區(qū)：由騾于地溫高，冬腫季地下埋管進(jìn)章水溫度咳在胞0尊℃念以上，因此多毯采用水作為工程作流體；震汗北方地區(qū)：冬柜季地溫低，地澤下埋管進(jìn)水溫?fù)矶纫话憔突橛谒?截℃鉗，因此一般均中需使用防凍液希。躺漂（秋①丈鹽類溶繪液發(fā)—腿—再氯化鈣和氯化爐鈉水溶液估；割②數(shù)乙二醇水溶液秘；競③泉酒精水溶液等繳）。艙埋管水溫：掏1恨、樸熱泵機組夏季煌向末端系統(tǒng)供栗冷水，設(shè)計供意回水溫度興為辭7裝—污1趁2?！嫣希c普通冷水稈機組相同。地琴埋管中循環(huán)水投進(jìn)貸入私U德管的最高溫度疼應(yīng)短<男3峽7放℃搞，與冷卻塔進(jìn)碰水溫度相同鳥。蒼棉2描、映熱泵機組冬季葉向末端系統(tǒng)供蜘水溫度與常規(guī)源空調(diào)不同，在仙滿足供熱條件怒下，應(yīng)盡量減櫻低供熱水溫度里，這樣可改善米熱泵機組運行字工況、減小壓仙縮比、提從高糖co蹤p具值，并降低能曲耗杏。雙歸地埋管中循環(huán)潤水冬季進(jìn)水溫缸度，以水不凍骨結(jié)并留安全余商地為好，可耕取趣3腸—鎮(zhèn)4床℃紀(jì)。當(dāng)然為了使長地埋管換熱器為獲得更多熱量調(diào)，可加大循環(huán)奧水與大地間溫最差傳熱，然而繼大地的溫度是蹦不變的，因此維只有將循環(huán)水涼溫降至手0賣℃疼以下，為此循澇環(huán)水必須使用下防凍液，如乙械二醇溶液或食盜鹽水。但這樣畢會提高工程造硬價、增加對設(shè)咽備的腐蝕。在祖嚴(yán)寒地區(qū)不得志不這樣做，而潔在華北地區(qū)的伍工程中用水就衫可滿足要求，哭不一定要加防映凍液肉。丙搞地溫是恒定值酬，可通過測井挨實測。有關(guān)資攪料介紹某地地箏下約得100病米的地溫是當(dāng)債地年平均氣溫沿加邀4身℃擦左右。天津市份年平均氣溫是庭12.2蝶℃危，實測天津市盡地下約亭100施米的地溫約為坐16女℃怎，基本符合以頭上規(guī)律。驚回填材料號可以選用澆鑄祥混凝土、回填杏沙石散料或回酸填土壤等。材魂料選擇要兼顧厚工程造價、傳貫熱性能、施工四方便等因素。朽從實際測試比添較澆鑄混凝土囑換熱性能最好抬，但造價高、睡施工難度大，鵝但可結(jié)合建筑夕物樁基一起施燙工?；靥钌呈瘺龌蛩槭瘬Q熱效兇果比較好，而產(chǎn)且施工容易、炎造價低，可廣撥泛采用。篇宏（二）埋管系遵統(tǒng)環(huán)路一、埋管方式勁1怎、水平埋管邊正水平埋管主要奶有單溝單管、呢單溝雙管、單罩溝二層雙管、守單溝二層四管逢、單溝二層六寬管等形式，由蠅于多層埋管的虜下層管處于一沃個較穩(wěn)定的溫費度場，換熱效鑰率好于單層，袍而且占地面積刃較少，因此應(yīng)精用多層管的較奴多。（單層管腎最佳深食度遲1.濁2嗎～板2.0絲m寨，雙層戶管席1.連6旬～凡2.4碑m密）挺規(guī)近年來國外又因新開發(fā)了兩種丙水平埋管形式讓，一種是扁平悠曲線狀管，另偉一種是螺旋狀蒸管。它們的優(yōu)縮點是使地溝長何度縮短，而可扯埋設(shè)的管子長茅度增加。賀腐2脹堂、垂直埋管芒歲根據(jù)埋管形式歷的不同，一般盛有刪單墳U報薪形管，炒雙定U絨遲形管，套管式落管，小直徑螺帳旋盤管和大直注徑螺旋盤管，困立式柱狀管、嘆蜘蛛狀管等形陰式；按埋設(shè)深烈度不同分為淺肝埋?。ǖⅰ鼙?0拼m鉛）、中埋蝕（丘3蝕1殃～醬80懲m然）和深埋?。ú?gt;80搬m貓）。件旱1霧）沈U段矩形管型：是在炕鉆孔的管井內(nèi)余安噴裝挨U哭拖形管，一般管摔井直徑疏為宇10訊0勤～駁150mm趕，井糧深賓10~永200m部，援U線賞形管徑一般者在餅φ湊50mm薪屠以下。盆游2悟）套管式換熱鋸器：的外管直刮徑一般唉為政10吉0棗～查200mm葉，內(nèi)管須為男φ壘1辦5促～零φ縣2她5卷ｍｍ。其換熱譽效率師較診U港民形管提耐高壯16.7劉%殿。缺點尊：臺⑴擺下管比較困難兄，初投資民比物U宴濕形管高帝。漠⑵軍在套管端部與達(dá)內(nèi)管進(jìn)、出水嘩連接處不好處辯理，易泄漏，標(biāo)因此適用于深搭度授≤想30m即吹的豎埋直管，丙對中埋采用此不種形式宜慎重襯。璃蛋二、地下埋管裳系統(tǒng)環(huán)路方式局1憶、串聯(lián)方式傳惰優(yōu)點伏：端①捆一個回路具有郊單一流通通路鞏，管內(nèi)積存的丙空氣容易排出舟；收荷②賴串聯(lián)方式一般程需采用較大直暈徑的管子，因枝此對于單位長涂度埋管換熱量潤來講，串聯(lián)方翼式換熱性能略鹿高耽蘆缺點樂：捉①望串聯(lián)方式需采棉用較大管徑的鉤管子，因而成寬本較高；揉苗②展由于系統(tǒng)管徑熊大，在冬季氣蟲溫低地區(qū)，系圍統(tǒng)內(nèi)需充注的蟲防凍液（如乙坊醇水溶液）多磚；名團(tuán)③遮安裝勞動成本瑞增大奏；贏移④秘管路系統(tǒng)不能晚太長，否則系竊統(tǒng)阻力損失太很大。靈楊2擁、并聯(lián)方式嚴(yán)茅優(yōu)點受：患①競由于可用較小棄管徑的管子，恐因此成本較串新聯(lián)方式低；司緒②廁所需防凍液少改；眉看③終安裝勞動成本債低。桶缺點：門①佩設(shè)計安裝中必秩須特別注意確寸保管內(nèi)流體流繳速較高，以充銀分排出空氣；強民②芳各并聯(lián)管道的摸長度盡量一致三（偏差爸應(yīng)鎮(zhèn)≤比10盯%鞠），以保證每詠個并聯(lián)回路有翁相同的流量；烘既③愁確保每個并聯(lián)浮回路的進(jìn)口與蕉出口有相同的箭壓力，使用較遲大管徑的管子賴做集箱，可達(dá)談到此目的。崗虧從國內(nèi)外工程揭實踐來看，中赤、深埋管采用司并聯(lián)方式者居愈多；淺埋管采哭用串聯(lián)方式的腫多配坦三、地埋管打噸孔孔徑孔徑：傅根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)協(xié)不同，鉆孔孔甩徑可以嬸是盯Ф巴10耍0適、靠Ф憶15井0治、澡Ф舒20產(chǎn)0須或戰(zhàn)Ф靜30碼0愿，天津地區(qū)地烈表土壤層很厚忌，為了鉆孔、貞下管方便多采領(lǐng)用辛Ф浮30膀0錯孔徑鹿。健金（三）地下埋宅管系統(tǒng)設(shè)計測一．地下?lián)Q熱謊量計算粒地下?lián)Q熱量可例以由下述公式的計算：鉆饅念Q1'=Q而1*(1+1蝦/COP1)呀kW臟宏虜鋒（兩1叉）扶閥Q2'=性Q2*(1齡-1/COP寶2)助kW宰身報（翅2殖）府甲其短中樸Q1禁'貨—翅—恰夏季向土壤排炕放的熱量鈔，久kW膠琴Q(mào)篩1游—她—鉆夏季設(shè)計總冷吵負(fù)荷惠，飽kW煮趣Q2鄰'炮—輝—鄭冬季從土壤吸該收的熱量媽，圈kW艙躲Q碎2景—錢—順冬季設(shè)計總熱景負(fù)荷齡，囑kW百女COP責(zé)1老—利—刪設(shè)計工況下水蘭源熱泵機組的燙制冷系數(shù)白濤COP認(rèn)2獲—幣—訂設(shè)計工況下水己源熱泵機組的挎供熱系數(shù)孫乒一般地，水源渠熱泵機組的產(chǎn)奉品樣本中都給剪出不同進(jìn)出水繭溫度下的制冷交量、制熱量以塑及制冷系數(shù)、器供熱系數(shù)，計壇算時應(yīng)從樣本魂中選用設(shè)計工瓣況下榨的寫以、婆工。若樣本中無正所需的設(shè)計工剩況，可以采用磁插值法計算。漠虎二、地下熱交宴換設(shè)計乳1寧.且水平埋管：枯腰確定管溝數(shù)針目仗:斃剛埋管管長的估倡算：利用管篇材餡“厚換熱能祝力燥”溪，即單位埋管慌管長的換熱量貓。水平埋管單武位管泰材伶“遲換熱能斤力漢”狂在伶2暢0耀～柴40W/態(tài)m毀（管長）左右蛛，；設(shè)計時可辮取換熱能力的職下限值，即曉20吊W/篩m欣。們痛單溝單管埋管廢總長具體計算哄公式如下群：廳L=Q鼓/20薪盡其瓣中讀L絡(luò)盲—姐—翠埋管總長砍，適m診室Q岸換—勒—普冬季從土壤取補出的熱量或，于w鋒折分距母蛛“暢2若0劣”航是尋每余m愧每管長冬季從土把壤取出的熱量六，休W/m蔽里單溝雙管、單談溝二層雙管、峽單溝二層四管遮、單溝二層六竊管布置時分別茶乘自上師0.蒜9應(yīng)、箭0.8鍬5妥、眉0.7拉5喪、持0.70忌例的熱干擾系數(shù)主（熱協(xié)調(diào)系數(shù)喜）。下漢確定管溝間距弄：希蝶為了防止埋管侵間的熱干擾，濕必須保證埋管逝之間有一定的蘭間距。該間距隊的大小與運行歡狀況（如連續(xù)栗運行還是間歇隊運行；間歇運宏行的開、停機執(zhí)比等）、埋管證的布置形式（千如單行布置，割只有兩邊有熱襪干擾；多排布帝置，四面均有熄熱干擾）等等級有關(guān)。傷戒建議串聯(lián)每衫溝逆1債尤管，管肌徑霧1/4磁"旗～梢2柔"灑；串聯(lián)每撿溝可2至藝管逼，穿1茫碗又名1/4芳"盟～縱1清憤又撇1/2糞"哪。并聯(lián)每串溝熱2田素管乒，誰1榜"參～鼠1鑄炕又求1/4此"妥；并聯(lián)每韻溝追4續(xù)～誦6護(hù)碌管，管筒徑罪13/4辨"哪～構(gòu)1穗"路。莖枯管溝間距：每椒溝耳1銳蓋管的間箭距班1.2環(huán)m鋸，每叛溝日2桂柴管的間聯(lián)距爐1.8饑m低，每飄溝牧4糊仁管間豐距農(nóng)3.6刃m圈。管溝內(nèi)最上紐面管子的管頂手到地面的的最若小高度不小膠于炒1.2券m擱。尊令2奇、豎直埋管馬喬確定豎井埋管邁管長勻考一般垂直溪單刪U躬鄉(xiāng)形管埋管的換班熱能力瀉為痰6福0都～北80W/m搭(規(guī)井親深路)望，垂直困雙秧U旁圾形管獎為提8投0皇～醉100W/m糧(陪井圖深怨)概左右，設(shè)計時嬸可取換熱能力半的下限值。檢芬取跨一般垂直埋管議為踩7俯0黎～州110W/m支(饅井富深候)爭，暢或匆3油5篩～寬55W/m乘(仁管瘋長咸)稱，水平埋管詢?yōu)榻?延0聞～偶40W/惰m陶（管長）左右患。撒煌設(shè)計時可取換驢熱能力的下限第值，貢即炮35W/聯(lián)m薯（管長），怪雙捎U料管設(shè)計具體計抽算公式如下：類秧宿L=Q驚1/25冶賴（憶3借）肉紅其慎中頸消L兼—落—寧豎井埋管總長追，彩m歌謠Q曠1長—享—奸夏季向土壤排杏放的熱量判，扁W包暢分巡母杰“印3臣5泳”敬是夏季凳每雞m柿管長散熱量此，撈W/m留紙確定豎井?dāng)?shù)目鑄及間距你鎮(zhèn)澡墻國外，豎井深敘度多數(shù)采吳用豎5塘0乳～零100m腎[2]擾，設(shè)計者可以怨在此范圍內(nèi)選玩擇一個豎井深揪度鞏H勢，代入下式計席算豎井?dāng)?shù)殘目當(dāng):頓泰朗N=施L/(4*H醫(yī))干仰（盡4返）聯(lián)哲其嗚中峰蠟N咽—閑—漸豎井總數(shù)，個籍甩L播—闊—跌豎井埋管總長脈，疤m犧按輛H印—拿—迎豎井深度廳，嘉m夏點彎分悼母寫“蚊2嘆”漿是考慮到豎井阿內(nèi)埋管管長約蕉等于豎井深度抬的洲2疏倍。辛任然后對計算結(jié)盼果進(jìn)行圓整，魚若計算結(jié)果偏數(shù)大，可以增加諒豎井深度，但拋不能太深，否吧則鉆孔和安裝研成本大大增加肥。節(jié)世關(guān)于豎井間距具有資料指出跟：竊U館型管豎井的水編平間距一般億為栗4.5m掠[3]鵝，也有實例中尺提鎖到姑DN2淚5專的珠U閥型管，其豎井姿水平間距爹為駛6歸m菜，纏而駐DN2籃0腸的張U系型管，其豎井肢水平間距高為虧3m訴[4]診。若采用串聯(lián)點連接方式，可午采用三角形布郵置（詳撫見儀[2捆]包）來節(jié)約占地抽面積。聰殲工程較小，埋選管單排布置，化地源熱泵間歇腦運行，埋管間扭距可粉取振3.0勾m啞；工程較大，微埋管多排布置輸，地源熱泵間豎歇運行，建議泰取間蝶距需4.5凈m釀；若連續(xù)運行鏡（或停機時間東較少）建議窯取去5?！珦?m序注意事項盜1撤、垂直地埋管夾換熱器埋管深賊度應(yīng)大于么30m貞，宜為爭60m偉～蛛150m晌；鉆孔間距宜叉為通3m可～緞6m凡。水平管埋深鄭應(yīng)不小于鐘1.2m墓。耍累2況、地埋管換熱賭器水平干管坡跟度宜辣為臉0.3殲%項，不應(yīng)小再于杠0.2贈%理。佩吉3偷、地埋管環(huán)路壩之間應(yīng)并聯(lián)且曠同程布置，兩饑端應(yīng)分別與供鼠、回水管路集友管相連接。每拜個環(huán)路集管連月接的環(huán)路數(shù)宜拜相同插?；哪?扯、地埋管換熱跑器宜靠近機房臭或以機房為中姥心設(shè)置。鋪設(shè)盈供、回水集管駐的管溝宜分開舉布置；供、回蕩水集管的間距希不應(yīng)小于跌0.6m櫻。農(nóng)團(tuán)三、管徑與流且速設(shè)計音1鐘、確定管結(jié)徑闖刷在實際工程中攔確定管徑必須柿滿足兩個要求禁：舊育（肌1扎）管道要大到畫足夠保持最小技輸送功率遵；換踏（滅2爭）管道要小到歸足夠使管道內(nèi)昌保持紊流以保拼證流體與管道煩內(nèi)壁之間的傳垂熱楊。雪么顯然，上述兩濫個要求相互矛益盾，需要綜合腳考慮。一般并圖聯(lián)環(huán)路用小管直徑，集管用大毀管徑，地下熱皆交換器埋管常嗚用管徑有悶20mm椅、銜25mm輔、細(xì)32mm物、梨40mm封、巡50mm遍，管內(nèi)流速控糾制在游1.22m撒/s渣以下藝,侮對更大管徑的忙管道，管內(nèi)流貿(mào)速控制在袖2.44m逗/s軋以下或一般把區(qū)各管段壓力損嚷失控制在股4mH絞２奸O/功100m鮮當(dāng)量長度以下晶?？蓟▊渥ⅲ涸~槐①提盛地下埋管換熱攻器環(huán)路壓力損明失限制榜在肺3產(chǎn)0吉～臣50kPa/礦100m方鵲為好，最大不體超奪過堂50kPa/益100般m侍。同時應(yīng)使管各內(nèi)流動處于紊癥流過渡區(qū)。葡獵②酬趙地下埋管系統(tǒng)社單位冷噸被（撲1筒渡冷誰噸品=3024k心cal/h=腐3.52k瘦W爬）水流量控制摟在臘0.1次6辜～吉0.19L/然s漁．抄t袖蹤③蠟類最小管內(nèi)流速喝（流量）：在愛相同管徑、相靠同流速下，水融的雷諾數(shù)最大榜大。所以采曠用婦CaCl2線稈和乙二醇水溶巷液時，為了保增證管內(nèi)的紊流懸流動，與水相轟比需采用大的寺流速和流量。譜泳2通、校核管材承兄壓能力珍眼管路最大壓力鑄應(yīng)小于管材的骨承壓能力。若喉不計豎井灌漿詳引起的靜壓抵眨消，管路所需止承受的最大壓嶼力等于大氣壓客力、重力作用申靜壓和水泵揚悠程一半的總和輛[1]刊，即：階掘痕蕉P=P0炎+例ρ材gH+0.5軋Ph揉朝其上中喪漁p宮—門—形管路最大壓力唱，胖Pa此辛P裝0刮—勞—大建筑物所在的悶當(dāng)?shù)卮髿鈮褐?，灑Pa為悉絮寄ρ—印—腔地下埋管中流顯體密度傘，便kg/m摟3行剃盟g億—諷—蠅當(dāng)?shù)刂亓铀侏毝冉仯_m/s掩2刊土術(shù)H怎—植—角地下埋管最低駛點與閉式循環(huán)開系統(tǒng)最高點的怪高度差有，懷m鈴豆P杰h粉—蔑—盞水泵揚程調(diào)，耽Pa寸3其它抗3.等1呢與常規(guī)空調(diào)系怖統(tǒng)類似，需在搬高于閉式循環(huán)抬系統(tǒng)最高點處處（一般為凳1m笑）設(shè)計膨脹水漠箱或膨脹罐，暫放氣閥等附件釀。貧社（四）設(shè)計舉便例一．設(shè)計參數(shù)陡上海某復(fù)式住仆宅空調(diào)面吸積叮212m唐2蛾。陷得1散、室外設(shè)計參低數(shù)武但夏季室外干球權(quán)溫稈度視t汁w鍬＝盼3庭4狗℃奧,積卸濕球溫握度搬t(yī)凍s致＝永28.丑2半℃辦集冬季室外干球漁溫肚度壤t矮w新＝托-總4啊℃灣,那字相對濕泰度飯φ萌＝顫7忘5胞％椅巾2按、室內(nèi)設(shè)計參囑數(shù)兄扇夏季室內(nèi)溫銀度拖t詳n刊＝艇2除7寨℃亭,厭趣相對濕厭度演φ報n特＝考5骨5搖％授先冬季室內(nèi)溫紅度邁t眠n泉＝杯2張0介℃險,娛溫相對濕膜度辱φ般n岔＝完4川5流％蓮秀二．計算空調(diào)熟負(fù)荷及選擇主影要設(shè)備鍛1吸、參考常規(guī)空鴉調(diào)建筑物冷熱億負(fù)荷的計算方陶法，計算得到計各房間冷熱負(fù)到荷并選擇風(fēng)機爹盤管型號；考窯慮房間共用系何數(shù)（展取朗0.糧8肯），得到建筑霉物夏季設(shè)計總抵冷負(fù)荷雪為隆24.54k全W赤，冬季設(shè)計總鍛熱符負(fù)荷抖為勻16.38k峰W走，選生擇飼NOBOS柱I20T穴R診型地源源熱泵鄉(xiāng)機順組折1泰臺，本設(shè)計舉通例工況下腎的霧COP災(zāi)1使＝倆5.垃9壽，爭COP茂2暴＝賄4.府2悅。堂精2涌、計算地下負(fù)穗荷換應(yīng)根據(jù)公式非（忽1純）、徹（縣2豈）計算得調(diào)姥Q剝1'=Q1垃*(1+1/育COP1)=祖24.54*烈(1+1/5筆.9)=28取.7必kW閑題譯Q2'=慎Q2*(1死-1/COP馳2)=16.學(xué)38*(1-槍1/4.2)記=12.48思kW扁繩蠻唯取夏季向土壤雜排放的熱互量臘獅進(jìn)行設(shè)計計算勞。輪者3猶、確定管材及根埋管管徑叼來選用聚乙烯管蘿材侄PE6給3賞（懲SDR1置1端），并聯(lián)環(huán)路浸管徑質(zhì)為拒DN