土壤源热泵垂直U型地埋管阻力测定与分析_於仲义.pdf

专题研讨 RefrigerationAirConditioning 制冷空调 ElectricPowerMachinery 与电力机械 土壤源热泵垂直U型地埋管阻力测定与分析 於仲义， 胡平放， 袁旭东 （华中科技大学建筑环境与设备工程系，湖北武汉430074） 摘要：土壤源热泵地埋管阻力大小不仅直接决定着管内流体的流动速度，而且对地埋管换热 器的换热能力有着重要的影响，因而有必要研究地埋管回路的综合阻力特性。研究表明，地埋管回 路的阻力特性在土壤源热泵正常的运行温度下差别很小，而地埋管形式、管长及管内流体雷诺数 对其影响较大。 关键词：土壤源热泵； 垂直U型地埋管； 阻力特性； 雷诺数 中图分类号：TU83 文献标识码：A 文章编号：1006-8449（2008）02-0025-03 0 引言 土壤源热泵系统利用置入土壤中的地埋管换热 单个钻孔的管内阻力极大的影响着流体流速，因而有 器实现热泵机组和土壤的热量交换，来提升利用地下 必要研究垂直U型管内的阻力。 低品位地热能，属于高效、环保的供热、制冷空调新技 [1] 1 测量原理和装置 术 。采用HDPE管材的地埋管换热器与土壤间的换 热能力将直接影响着工程初投资和空调系统实际运 1.1实验原理 行效果和应用推广，管内的流速是影响换热能力的重 土壤源热泵系统的广泛应用带来新型管材PE管 要因素之一，如图1。在给定的设计工况下，改变管内 的大量使用，然而对其的阻力特性研究和实验很少，地 循环流体流速，则随着管内流速的增大，换热器尺寸 [2] 迅速增加。当流速从0.60m/s增大至1.00m/s时，为保 埋管采用的PE管还没有阻力计算的通用公式 ，所以 证热泵机组的高效率运转状态单个钻孔深度由19.54m 开展新型管材的水力工况研究有着重要的意义。基于 增加为138.05m，增大了600%，即流速每增加0.10m/s， 此，本实验研究在于测定土壤源热泵系统实际工程项 换热器尺寸平均增大150%。由此可见，U型管内循环 目中常用PE管制作而成的U型地埋管在水流经时压 流体的流速对地埋管换热器尺寸有很大影响。 力损失和综合阻力系数。 正如此，土壤源热泵工程中地埋管管群多采用多 实验依据原理为伯努力方程和阻力计算公式。由 路并联型或串并联混合型管网，保证换热器中适当的 伯努力方程可知，流体在两截面处于同一水平面上作 流速承担相同的冷/热负荷，以提高换热效率。考虑到 流速不变的稳定流动时，阻力损失直接表现为流体的 压降，流体由截面1到截面2所产生阻力损失可由两 160 [3] 140 端分别与这两截面相接的压差计示值测出 。 /m 120 P=P-P （1） 度 100 1 2 深 式中 P—1截面的静压强，Pa；