地源热泵地埋管计算方法

  三、流体介质及回填料
  流体介质
belinsky坚守与变通  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
eaglelake  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16.7%。缺点:⑴下管比较困难,初投资比U 形管高。⑵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,对中埋采用此种形式宜慎重。
  二、地下埋管系统环路方式
  1、串联方式
  优点:①一个回路具有单一流通通路,管内积存的空气容易排出;
     ②串联方式一般需采用较大直径的管子,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:①串联方式需采用较大管径的管子,因而成本较高;
     ②由于系统管径大,在冬季气温低地区,系统内需充注的防冻液(如乙醇水溶液)多;
     ③安装劳动成本增大;
     ④管路系统不能太长,否则系统阻力损失太大。
  2、并联方式
  优点:①由于可用较小管径的管子,因此成本较串联方式低;
     ②所需防冻液少;
     ③安装劳动成本低。
  缺点:①设计安装中必须特别注意确保管内流体流速较高,以充分排出空气;
     ②各并联管道的长度尽量一致(偏差应≤10%),以保证每个并联回路有相同的流量;
     ③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,可达到此目的。普朗格
  从国内外工程实践来看,中、深埋管采用并联方式者居多;浅埋管采用串联方式的多
  三、地埋管打孔孔径
染印  孔径:
  根据地质结构不同,钻孔孔径可以是Ф100、Ф150、Ф200或
我型我秀2007Ф300,天津地区地表土壤层很厚,为了钻孔、下管方便多采用Ф300孔径。
  (三)地下埋管系统设计
  一.地下换热量计算
  地下换热量可以由下述公式计算:
  Q1'= Q1*(1+1/COP1)  kW          (1)
  Q2'= Q2*(1-1/COP2)    kW          (2)
  其中Q1'--夏季向土壤排放的热量,kW
  Q1--夏季设计总冷负荷,kW
  Q2'--冬季从土壤吸收的热量,kW
  Q2--冬季设计总热负荷,kW
  COP1--设计工况下水源热泵机组的制冷系数
  COP2--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,计算时应从样本中选用设计工况下的 、 。若样本中无所需的设计工况,可以采用插值法计算。
  二、地下热交换设计

本文发布于:2024-09-23 04:23:11,感谢您对本站的认可!

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