地源热泵计算.pdfVIP

为天地立心，为生民立命，为往圣继绝学，为万世开太平。——张载

对武汉地质构造特点，对地下一定深度的温度场进行研究，并对地埋管的换热设计计算中

的若干问题进行了研究，在简化计算换热模型的基础上，在Excel上用VBA编写宏功能，

得到实用的地埋管换热的工程设计计算方法，是一种工程易用的计算软件。同时将这种计

算方法应用到了一个实际工程中。

0前言

地埋管地源热泵空调系统由土壤换热器、热泵主机和空调末端三部分组成，其中系统的

关键是土壤换热器的设计与施工。在现有的工程实践中，垂直地埋管方式居多。这是因为

垂直地埋管要比水平地埋管经济一些。

土壤换热器的设计计算要根据实测岩土体及回填料热物性参数，采用专用软件进行计算，

或者按《地源热泵系统工程技术规范》附录B的方法进行计算。由于上述两种方法在工程

应用中都有诸多不便，在实际工程设计中并不实用。一般工程设计都常用指标法。为了保

证计算结果安全可靠，在此，对现有的方法作了一些改进，在EXCEL上用VBA编写宏功能，

得到一种工程上易用的计算软件，并应用于工程实践。通过一个实际工程来验证计算的正

确性。

1地质条件及温度场

1.1地勘柱状图及温度分布

图1为武汉市汉口的一个工程的地质条件及岩土体的情况，图2为武汉市汉阳的一个工

程的地质条件及岩土体的情况。图3为工程一地下温度场分布曲线图，图4为工程二地下

温1.2测试结果分析

由现场测试的结果可知：两工程地区跨度大，地质结构也有所不同，但地下平均温度却

变化不大。工程一所在地的地下平均温度为18.4度，工程二所在地的地下平均温度为19.4

度。由此可知，地区跨度较大，但地下的平均温度基本稳定在18度到19度之间。

2换热计算及其若干问题

2.1换热计算中几个问题的简化处理

（1）沿垂直方向，不同地质结构，分别计算换热。

（2）进出口温差，沿垂直方向，根据地质结构不同分段，确定热交换温度。

（3）冬夏季进出口初始设计温度，按最不利情况考虑。

（4）埋管管井距，按3mH6m考虑。

2.2计算公式

（1）传热介质与U形管内壁的对流换热热阻计算公式

为天地立心，为生民立命，为往圣继绝学，为万世开太平。——张载

式中R—传热介质与U形管壁的对流换热热阻，

f

m﹒K/W；

d—U形管的内径，m；

i

K—U形管内壁的对流换热系数，W/(m2﹒K)；

（2）U形管管壁热阻计算公式

式中R—U形管管壁热阻，m﹒K/W；

pe

λ—PE管的导热系数，W/(m2﹒K)；

p

d—U形管外径，m；

o

d—U形管内径，m；

i

d—U形管当量直径，m；对单U管，

e

n=2；双U管，n=4。

（3）钻孔灌浆回填材料的热阻计算公式

式中R—钻孔灌浆回填材料的热阻，m﹒K