地源热泵地埋管施工计算方法【实用文档】doc.doc

地源热泵地埋管施工计算方法【实用文档】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。