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1、精品学习资源地源热泵地埋部分设计一、管材一般来讲， 一旦将地下埋管系统换热器埋入地下后，基本不行能进行修理或更换，因此地下的管材应第一要保证其具有良好的化学稳固性、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，接头处耐压才能差，简单导致泄漏，因此在地源热泵系统中不举荐用PVC管；3、为了强化地下埋管的换热，国外有的提出采纳薄壁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范畴内；5、地埋管壁厚宜按外径与壁厚之比为11 倍挑选；6、地埋管应能按设计要求
2、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，对于小管径常采纳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，因此多采纳水作为工作流体；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；盐类溶液 氯化钙和氯化钠水溶液；乙二醇水溶液；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，与一般冷水机组相同；地埋管中循环水进入U 管的最高温度应80m ；1U形管型：是在钻孔的管井内安装U 形管，一般管井直径为 100150mm ，井深 10200m，U 形管径一
3、般在 50mm 以下；欢迎下载精品学习资源2套管式换热器：的外管直径一般为100 200mm ，内管为 15 25；其换热效率较欢迎下载精品学习资源U 形管提高 16.7%；缺点：下管比较困难， 初投资比 U 形管高；在套管端部与内管进、出水连接处不好处理，易泄漏，因此适用于深度30m 的竖埋直管，对中埋采纳此种形式宜谨慎；二、地下埋管系统环路方式1、串联方式优点：一个回路具有单一流通通路，管内积存的空气简单排出；串联方式一般需采纳较大直径的管子，因此对于单位长度埋管换热量来讲，串联方式换热性能略高缺点：串联方式需采纳较大管径的管子，因而成本较高；由于系统管径大，在冬季气温低地区，系统内需充注
4、的防冻液如乙醇水溶液多；安装劳动成本增大；欢迎下载精品学习资源管路系统不能太长，否就系统阻力缺失太大；2、并联方式优点：由于可用较小管径的管子，因此成本较串联方式低；所需防冻液少；安装劳动成本低；缺点：设计安装中必需特殊留意确保管内流体流速较高，以充分排出空气；各并联管道的长度尽量一样偏差应10%，以保证每个并联回路有相同的流量；确保每个并联回路的进口与出口有相同的压力，使用较大管径的管子做集箱，可到达此目的；从国内外工程实践来看，中、深埋管采纳并联方式者居多；浅埋管采纳串联方式的多三、地埋管打孔孔径孔径：依据地质结构不同，钻孔孔径可以是100、150、200 或 300，天津地区地表土壤层很
5、厚，为了钻孔、下管便利多采纳300 孔径；三地下埋管系统设计一地下换热量运算地下换热量可以由下述公式运算：kW1kW2其中 夏季向土壤排放的热量，kW 夏季设计总冷负荷， kW 冬季从土壤吸取的热量，kW 冬季设计总热负荷， kW 设计工况下水源热泵机组的制冷系数 设计工况下水源热泵机组的供热系数一般地， 水源热泵机组的产品样本中都给出不同进出水温度下的制冷量、制热量以及制冷系数、供热系数，运算时应从样本中选用设计工况下的、 ；假设样本中无所需的设计工况， 可以采纳插值法运算；二、地下热交换设计1.水平埋管： 确定管沟数目 :埋管管长的估算：利用管材“换热才能 ”，即单位埋管管长的换热量；水平
6、埋管单位管材“换热才能 ”在 20 40W/m 管长左右， ；设计时可取换热才能的下限值，即20 W/m；单沟单管埋管总长详细运算公式如下：L=Q/20欢迎下载精品学习资源其中 L 埋管总长， mQ 冬季从土壤取出的热量，w分母 “20”是每 m 管长冬季从土壤取出的热量，W/m单沟双管、单沟二层双管、单沟二层四管、单沟二层六管布置时分别乘上0.9、0.85、0.75、0.70 的热干扰系数热和谐系数 ；确定管沟间距：为了防止埋管间的热干扰，必需保证埋管之间有肯定的间距；该间距的大小与运行状况 如连续运行仍是间歇运行；间歇运行的开、停机比等、埋管的布置形式如单行布置，只有 两边有热干扰；多排布
7、置，四周均有热干扰等等有关；建议串联每沟1 管，管径 1/4 2 ；串联每沟 2 管， 1 又 1/4 1 又 1/2 ；并联每沟 2 管，1 1 又 1/4 ；并联每沟 4 6 管，管径 13/4 1 ；管沟间距：每沟 1 管的间距 1.2m，每沟 2 管的间距 1.8m，每沟 4 管间距 3.6m；管沟内最上面管子的管顶到地面的的最小高度不小于1.2m ；2、竖直埋管确定竖井埋管管长一般垂直单 U 形管埋管的换热才能为60 80 W/m 井深 ，垂直双 U 形管为 80 100W/m 井深 左右，设计时可取换热才能的下限值；一般垂直埋管为 70 110W/m 井深，或 35 55W/m 管
8、长 ，水平埋管为 2040W/m管长左右；设计时可取换热才能的下限值，即35W/m 管长，详细运算公式如下：3 其中 竖井埋管总长，m 夏季向土壤排放的热量，W分母 “35”是夏季每 m 管长散热量， W/m确定竖井数目及间距国外，竖井深度多数采纳50 100m2 ，设计者可以在此范畴内挑选一个竖井深度H， 代入下式运算竖井数目:4其中 竖井总数，个 竖井埋管总长， m 竖井深度， m分母 “2是”考虑到竖井内埋管管长约等于竖井深度的2 倍；然后对运算结果进行圆整，假设运算结果偏大，可以增加竖井深度，但不能太深，否就钻孔和安装成本大大增加；关于竖井间距有资料指出：U 型管竖井的水平间距一般为4
9、.5m3 ，也有实例中提到DN25欢迎下载精品学习资源的 U 型管，其竖井水平间距为6m，而 DN20 的 U 型管，其竖井水平间距为3m4 ；假设采纳串联连接方式，可采纳三角形布置详见2 来节省占地面积；工程较小，埋管单排布置，地源热泵间歇运行，埋管间距可取3.0m；工程较大，埋管多排 布置，地源热泵间歇运行，建议取间距4.5m；假设连续运行或停机时间较少建议取56m留意事项1、垂直地埋管换热器埋管深度应大于30m ，宜为 60m 150m；钻孔间距宜为 3m 6m；水平管埋深应不小于1.2m；2、地埋管换热器水平干管坡度宜为0.3% ，不应小于 0.2%；3、地埋管环路之间应并联且同程布置
10、，两端应分别与供、回水管路集管相连接；每个环路集管连接的环路数宜相同；4、地埋管换热器宜靠近机房或以机房为中心设置；铺设供、回水集管的管沟宜分开布置； 供、回水集管的间距不应小于0.6m；三、管径与流速设计1、确定管径在实际工程中确定管径必需满意两个要求：1管道要大到足够保持最小输送功率；2管道要小到足够使管道内保持紊流以保证流体与管道内壁之间的传热；明显，上述两个要求相互冲突，需要综合考虑；一般并联环路用小管径，集管用大管径，地下热交换器埋管常用管径有 20mm、25mm、32mm、40mm、50mm，管内流速掌握在 1.22m/s 以下 ,对更大管径的管道， 管内流速掌握在 2.44m/s
11、 以下或一般把各管段压力缺失掌握在 4mH O/100m 当量长度以下；备注： 地下埋管换热器环路压力缺失限制在30 50kPa/100m 为好，最大不超过50kPa/100m ；同时应使管内流淌处于紊流过渡区； 地下埋管系统单位冷吨1 冷吨 =3024kcal/h=3.52kW 水流量掌握在 0.16 0.19L/s.t 最小管内流速流量 ：在相同管径、相同流速下，水的雷诺数最大大；所以采纳CaCl2和乙二醇水溶液时，为了保证管内的紊流流淌，与水相比需采纳大的流速和流量；2、校核管材承压才能管路最大压力应小于管材的承压才能；假设不计竖井灌浆引起的静压抵消，管路所需承担的最大压力等于大气压力、
12、重力作用静压和水泵扬程一半的总和1 ，即：其中 管路最大压力，Pa 建筑物所在的当地大气压，Pa 地下埋管中流体密度，kg/m3欢迎下载精品学习资源 当地重力加速度，m/s2 地下埋管最低点与闭式循环系统最高点的高度差，m 水泵扬程， Pa 3 其它3.1 与常规空调系统类似， 需在高于闭式循环系统最高点处一般为 1m设计膨胀水箱或膨胀罐，放气阀等附件；四设计举例一设计参数上海某复式住宅空调面积212m2；1、 室外设计参数夏季室外干球温度tw 34 , 湿球温度 ts 28.2冬季室外干球温度tw -4 , 相对湿度 75 2、室内设计参数夏季室内温度tn 27 , 相对湿度 n 55冬季室
13、内温度tn 20 , 相对湿度 n 45二运算空调负荷及挑选主要设备1、参考常规空调建筑物冷热负荷的运算方法，运算得到各房间冷热负荷并挑选风机盘管型号；考虑房间共用系数取0.8，得到建筑物夏季设计总冷负荷为24.54kW ，冬季设计总热符负荷为 16.38kW ，挑选 WPWD072 型水源热泵机组 2 台，本设计举例工况下的 3.3， 3.7；2、运算地下负荷依据公式 1、2运算得kWkW取夏季向土壤排放的热量进行设计运算；3、确定管材及埋管管径选用聚乙烯管材 PE63SDR11，并联环路管径为DN20 ，集管管径分别为DN25 、DN32 、DN40 、DN50 ，如图 1 所示；4、 确
14、定竖井埋管管长依据公式 3运算得m5、 确定竖井数目及间距选取竖井深度50m ，依据公式 4运算得个圆整后取 10 个竖井，竖井间距取4.5m ；6、运算地埋管压力缺失欢迎下载精品学习资源参照本文 2.6 介绍的运算方法，分别运算1 2 3 4 56 7 89 101111 1各管段的压力缺失， 得到各管段总压力缺失为40kPa；再加上连接到热泵机组的管路压力缺失， 以及热泵机组、平稳阀和其他设备元件的压力缺失，所选水泵扬程为15mH2O ；7、校核管材承压才能上海夏季大气压力 100530 Pa，水的密度 1000 kg/m3 ， 当地重力加速度 9.8 m/s2，高度差 50.5 m重力作用静压 494900 Pa水泵扬程一半0.5 7.5 mH2O 73529 Pa因此，管路最大压力 668959 Pa约 0.7Mpa 聚乙烯 PE63SDR11额定承压才能为1.0MPa，管材满意设计要求；欢迎下载