地源热泵地埋管施工计算方法.doc

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地源热泵地埋管施工计算方法
（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