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地源热泵地埋管计算方法

更新：2011-10-13来源：作者：阅读：894评论：[0]条

摘要：一般来讲，一旦将地下埋管系统换热器埋入地下后，基本不可能进行维修或

更换，因此地下的管材应首先要保证其具有良好的化学稳定性、耐腐性。

地埋部分设计

（一）管材选择及流体介质

一、管材

一般来讲，一旦将地下埋管系统换热器埋入地下后，基本不可能进行维修或更

换，因此地下的管材应首先要保证其具有良好的化学稳定性、耐腐性。

1、聚乙烯（PE）和聚丁烯（PB）在国外地源热泵系统中得到了广泛应用。

2、PVC（聚氯乙烯）管的导热性差和可塑性不好，不易弯曲，接头处耐压能力

差，容易导致泄漏，因此在地源热泵系统中不推荐用PVC管。

3、为了强化地下埋管的换热，国外有的提出采用薄壁（0.5mm）的不锈钢钢管，

但目前实际应用不多。

4、管件公称压力不得小于1.0Mpa，工作温度应在-20℃～50℃范围内。

5、地埋管壁厚宜按外径与壁厚之比为11倍选择。

6、地埋管应能按设计要求长度成捆供应，中间不得有机械接口及金属接头。

二、连接

1、热熔联接（承接联接和对接联接，对于小管径常采用）

2、电熔联结

三、流体介质及回填料

流体介质

南方地区：由于地温高，冬季地下埋管进水温度在0℃以上，因此多采用水作为

工作流体；

北方地区：冬季地温低，地下埋管进水温度一般均低于0℃，因此一般均需使用

防冻液。

（①盐类溶液--氯化钙和氯化钠水溶液；②乙二醇水溶液；③酒精水溶液等）。

埋管水温：

1、热泵机组夏季向末端系统供冷水，设计供回水温度为7-12℃，与普通冷水机

组相同。地埋管中循环水进入U管的最高温度应37℃，与冷却塔进水温度相同。

2、热泵机组冬季向末端系统供水温度与常规空调不同，在满足供热条件下，应

尽量减低供热水温度，这样可改善热泵机组运行工况、减小压缩比、提高cop值，并

降低能耗。地埋管中循环水冬季进水温度，以水不冻结并留安全余地为好，可取

3-4℃。当然为了使地埋管换热器获得更多热量，可加大循环水与大地间温差传热，

然而大地的温度是不变的，因此只有将循环水温降至0℃以下，为此循环水必须使用

防冻液，如乙二醇溶液或食盐水。但这样会提高工程造价、增加对设备的腐蚀。在

严寒地区不得不这样做，而在华北地区的工程中用水就可满足要求，不一定要加防

冻液。

地温是恒定值，可通过测井实测。有关资料介绍某地地下约100米的地温是当地

年平均气温加4℃左右。天津市年平均气温是12.2℃，实测天津市地下约100米的地

温约为16℃，基本符合以上规律。

回填材料

可以选用浇铸混凝土、回填沙石散料或回填土壤等。材料选择要兼顾工程造价、

传热性能、施工方便等因素。从实际测试比较浇铸混凝土换热性能最好，但造价高、

施工难度大，但可结合建筑物桩基一起施工。回填沙石或碎石换热效果比较好，而

且施工容易、造价低，可广泛采用。

（二）埋管系统环路

一、埋管方式

1、水平埋管

水平埋管主要有单沟单管、单沟双管、单沟二层双管、单沟二层四管、单沟二

层六管等形式，由于多层埋管的下层管处于一个较稳定的温度场，换热效率好于单

层，而且占地面积较少，因此应用多层管的较多。（单层管最佳深度1.2～2.0m，双

层管1.6～2.4m）

近年来国外又新开发了两种水平埋管形式，一种是扁平曲线状管，另一种是螺

旋状管。它们的优点是使地沟长度缩短，而可埋设的管子长度增加。

2、垂直埋管

根据埋管形式的不同，一般有单U形管，双U形管，套管式管，小直径螺旋盘

管和大直径螺旋盘管，立式柱状管、蜘蛛状管等形式；按埋设深度不同分为浅埋（≤

30m）、中埋（31～80m）和深埋（80m）。

1）U形管型：是在钻孔的管井内安装U形管，一般管井直径为100～150mm，

井深10~200m，U形管径一般在φ50mm以下。

2）套管式换热器：的外管直径一般为100～200mm，内管为φ15～φ25ｍｍ。其

换热效率较U形管提高1