地埋管地源热泵设计.ppt

土壤温度随深度变化示意图 地源热泵 普通空调系统 地源热泵系统的组成 ① 室外地能换热系统 土壤源 地下水 地表水 ② 水源热泵机组 ③ 室内采暖空调末端 什么是地源热泵 地源热泵是一种利用地 表或地下浅层地热等低 温低位热能资源，并采 用热泵原理，通过少量 地下水换热系统（ground water system） 与地下水进行热交换的地热能交换系统，分为直接地下 水换热系统和间接地下水换热系统。投资最小、需回灌、有污垢 一、岩土热物性参数 岩土体类型、热特性、热传导性、含水率、密度、温度等是影响地埋管换热系统性能的主要因素。就地表而言，垂直地表土方向的导热性大于水平方向的导热性，岩土的热物性参数可参见表1。 表1 岩土热物性参数 二、地埋管管材 地埋管管材及管件应符合设计要求，且应具有质量检验报告和出厂合格证。 地埋管管材及管件应采用相同材料，且应具有化学稳定性好、耐腐蚀、导热系数大、流动阻力小等质量特性，一般采用高密度聚乙烯管（PE80或PE100）或聚丁烯管（PB），不宜采用聚氯乙烯（PVC）管。 地埋管质量应符合国家现行标准中的各项规定。聚乙烯管应符合《给水用聚乙烯（PE）管材》GB/J13663的要求；聚丁烯管应符合《冷热水用聚丁烯（PB）管道系统》GB/T194732的要求。管材的公称压力及使用温度应满足设计要求，且管材的公称压力不宜小于1.0MPa。地埋管外径及壁厚可按表2、表3的规定选用。 二、地埋管管材 埋地管道应采用热熔或电熔连接。聚乙烯管道的连接应符合国家现行标准《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》（CJJ101）的有关规定。 地埋管宜根据设计中选用的管材长度由厂家成捆供货，以减少埋管接头数量。竖直地埋管U形管的组对长度应能满足插入钻孔后与水平环路集管连接的要求。组对好的U形管的两接头部位应及时密封。 竖直地埋管换热器的U形管接头，宜选用定型的U形弯头成品件，不宜采用直管道煨制弯头，有条件时宜由生产厂家将弯头或定型连接件与U形管连接好，成套供货。 三、地埋管水力计算 地埋管换热系统设计时应根据实际选用的传热介质的水力特性进行水力计算。国内目前塑料管的比摩阻均是以水为传热介质，对添加防冻剂的水溶液均无相应数据，水力计算时可按《地源热泵工程技术指南》（Ground-source heat pump engineering manual）推荐的方法进行。 1) 确定管内流体的流量、公称直径和流体特性。 2) 根据公称直径，确定地埋管的内径。 计算地埋管的断面面积： 式中 ——地埋管的断面面积（ ）； ——地埋管的内径（m）。 三、地埋管水力计算 4) 计算管内流体的流速: 式中 V ——管内流体的流速（m/s）； G ——管内流体的流量（ ）。 5) 计算管内流体的雷诺数，应该大于2300以确保紊流： 式中 ——管内流体的雷诺数； ——管内流体的密度（ ）； ——管内流体的动力黏度（ ） 三、地埋管水力计算 6) 计算管段的沿程阻力 ： 式中 ——计算管段的沿程阻力（Pa）； ——计算管段单位管长的沿程阻力（Pa/m）； ——计算管段的长度（m）。 7) 计算管段的局部阻力： 式中 ——计算管段的局部阻力（Pa）； ——计算管段管件的当量长度（m）。 管件的当量长度可按表4计算。 三、地埋管水力计算 8) 计算管段的总阻力 ： 式中 ——计算管段的总阻力（Pa）。 在相同管径、相同流速下，雷诺数大小依次为：水、CaCl2水溶液、乙二醇水溶液，其临界流速比为：1：2.12：2.45。为了保持管内的紊流流动，CaCl2水溶液、乙二醇水溶液需采用比水大的流速和流量。 在相同管径、相同流速下，水的换热系统最大，其大小依次为：水、CaCl2水溶液