进行地埋管换热器的设计 y 美国俄克拉何马州Oklahoma大学开发的GLHEPRO程序 4.3.10 (c)水平螺旋式 单U形埋管不宜小于0.6m／s 还应考虑对全年运行能效的影响 最大吸热量和最大释热量相差不大的工程 即 4.3.11 地源热泵系统总释热量宜与其总吸热量相平衡 地埋管换热器内管道推荐流速 即 2 能计算或输入建筑物全年动态负荷 宜取小值 地源热泵系统的运行工况与常规的冷却塔相当 图3为竖直地埋管换热器形式 回水环路集管连接的地埋管环路数宜相等 连接地埋管换热器系统的室内送 ) 应设中间换热器将地埋管换热器与建筑物内系统分开 式中 1 图2 3 降低地埋管换热系统的运行效率 水平环路集管坡度宜为0.002 z 冲洗流量宜为工作流量的2倍 供 该方法引自《地源热泵工程技术指南》(Ground-source 各空调分区内热泵机组从循环水中的吸热量(空调热负荷 4.3.6 本条文分别规定了冬夏期间地埋管换热器进出口温度的限值 夏季运行期间地埋管换热器出口温度和冬季运行地埋管换热器进口温度可做适当调整 目前尚无相应数据 热负荷平衡失调 也可避免因吸热与释热不平衡引起岩土体温度的降低或升高 如果地埋管换热器出口温度高于33℃ 地埋管环路两端应分别与供 水平连接管的深度应在冻土层以下0.6m 岩土体温度的变化 保证地下埋管的导热效果 便于系统充液 取其大者 供 2 宜 位置及深度 4.3.14 回水环路集管相连接 且距地面不宜小于1.5m 计算管段的沿程阻力P 4.3.1 低于钻孔外或沟槽外岩土体的导热系数 工程勘察结果及挖掘成本等因素确定埋管方式 包括 在国际上比较认可的地埋管换热器的计算核心为瑞典隆德大学开发的g-functions算法 且距地面不宜小于0.8m 为了便于设计人员采用 3 ／h) 换热器类型 岩土初始平均温度和空调冷热负荷输入专业软件 V——管内流体的流速(m／s) 地埋管及传热介质特性等因素都会影响地埋管换热器的换热效果 地埋管换热系统宜采用变流量设计 地埋管换热器换热量应满足地源热泵系统最大吸热量或释热量的要求 在技术经济合理时 地埋管换热器设计计算宜根据现场实测岩土体及回填料热物性参数 当可利用地表面积较大 A——地埋管的断面面积(m 各空调分区内水源热泵机组释放到循环水中的热量(空调负荷和机组压缩机耗功) 夏季运行期间 温度计等基本仪器与部件 4.3.5A 回填料的导热系数不 地源热泵系统最大吸热量与建筑设计热负荷相对应 4.3.5A 公称直径和流体特性 目的为确保系统及时排气和加强换热 pump 4.3.17 美国威斯康星Wiseon-sin-Madison大学Solar 钻孔孔径不宜小于0.11m 考虑地埋管换热器设计计算的特殊性及复杂性 G——管内流体的流量(m 式中 4.3.3 系统能效比降低 并宜靠近机房或以机房为中心设置 一方面经济性较好 (c)小直径螺旋盘管 3 heat (g)套管式 3 图1为常见的水平地埋管换热器形式 将上述前二项热量相加并扣除第三项就可得到供热工况下循环水的总吸热量 Re应该大于2300以确保紊流 L Systems 国内已有塑料管比摩阻均是针对水而言 计算管内流体的流速V d 能计算当地岩土体平均温度及地表温度波幅 水平地埋管换热器可不设坡度 7 制定地埋管换热器出口温度限值 利用岩土热响应试验进行地埋管换热器的设计 2 当地埋管地源热泵系统的应用建筑面积在5000m 是为了减少供回水管间的热传递 可靠性 ) 4.3.4 (c)三或六环路 ——计算管段的沿程阻力(Pa) 在对有利于提高冬夏全年运行能效和节能量的条件下 计算管段的局部阻力P 将导致地埋管区域岩土体温度持续升高或降低 j 竖直地埋管换热器的设计也可按本规范附录B的方法进行计算 灌浆情况等) 8 当两者相差较大时 为避免换热短路 机组结冰 (如钻孔直径 (b)双或四环路 埋设深度影响较小时 为此 图3 地埋管换热系统应根据地质特征确定回填料配方 但对于地质情况多为岩石的区域 最上层埋管顶部应在冻土层以下0.4m 地埋管换热系统设计 最小计算周期宜为1年 甚至同一地区不同区域岩土体的换热特性差别都很大 回水环路集管的间距不应小于0.6m 使U形管固定在基桩内 6 应分别计算供热与供冷工况下地埋管换热器的长度 地埋管换热器应根据可使用地面面积 目的在于增加系统的安全性 采用专用软件进行 是出于对地源热泵系统节能性的考虑 释热量平衡时 Institu-tional 同时 j 计算管段的总阻力P 1 根据程序界面的不同主要有 压力表 或实施了岩土热响应试验的项目 式中 瑞典隆德Lund大学开发的EED程序 地埋管换热器有水平和竖直两种埋管方式 能对所设计系统的地埋管换热器的结构进行模拟 一般在分水器或集水器上预留充液管 在国内 地埋管换热器设计计算时 该软件应具有以下功能 地埋管换热器设计计算是地源热泵系统设计所特有的内容 j 表1 通常 ——计算管段管件的当量长度(m) 并扣除机组压缩机耗功) 管件当量长度表 L——计算管段的长度(m) 钻孔间距应通过计算确定 y 4.3 4.3.12 and 否则 manual) 4.3.2 条文中对冬夏运行期间地埋管换热器进出口温度的规定 地埋管换热系统根据建筑负荷变化进行流量调节 是为了减少水井及室外排水设施的影响 4.3.10 地埋管换热器管内流体应保持紊流流态 4.3.15 宜取大值 地埋管换热系统设计 冬季运行期间 地埋管换热器出口最高温度宜低于33℃ 宜采用专用软件进行计算 式中 In-stallation 宜采用水平地埋管换热器 4.3.11 地埋管换热系统设计应进行全年动态负荷计算 地埋管换热系统宜设置反冲洗系统 地埋管换热系统设计时应根据实际选用的传热介质的水力特性进行水力计算 地埋管换热系统设计前应明确待埋管区域内各种地下管线的种类 然后浇灌混凝土 反之 且宜同程布置 4.3 口温度限值的的确定 此外建筑物全年动态负荷 4 计算地埋管的断面面积A of (a)垂直排圈式 回填料导热系数可低于岩土体导热系数 在没有合适的室外用地时 计算周期内 4.3.12 且宜符合下列要求 (a)单U形管 回水环路集管的间距不小于0.6m 使得不同地区 水力计算应按选用的传热介质的水力特性进行计算 每对供 雨水 地埋管换热器远离水井及室外排水设施 4.3.17 P 水泵释放到循环水中的热量 双U形埋管不宜小于0.4m／s 充放液设施 回水集管的长度 是将岩土综合热物性参数 图1 采用辅助散热(增加冷却塔)或辅助供热的方式来解决 ——计算管段的总阻力(Pa) 宜采用竖直地埋管换热器 因此 z 最大吸热量＝∑[空调分区热负荷×(1—1／COP)]＋∑输送过程失热量—∑水泵释放热量 ) 竖直地埋管换热器埋管深度宜大于20m 回液联管上要安装闭式膨胀箱 满足使用要求 1 (b)水平排圈式 4.3.4 由于地埋管换热器换热效果受岩土体热物性及地下水流动情况等地质条件影响非常大 在夏季工况和冬季工况运行条件下进行动态耦合计算 根据公称直径 钻孔间距应满足换热需要 Energy 4.3.3 式中 Re——管内流体的雷诺数 利于水力平衡及降低压力损失 P (f)蜘蛛状 Energy实验室(SEL)开发的TRNSYS程序 应设防冻保护装置 engineer-ing 包括 间距宜为3～6m 4.3.9 d 4.3.15 计算管内流体的雷诺数Re 设计前需要对现场岩土体热物性进行测定 可以节省运行电耗 从而影响地埋管换热器的换热性能 4 几种新近开发的水平地埋管换热器形式 Buildings》CAN／CSA-C448.1 需要防冻的地区 目前 确定地埋管的内径 地埋管换热系统设计应考虑全年冷热负荷的影响 (d)大直径螺旋盘管 全年冷 Earth 浅层岩土体的温度及热物性受气候 4.3.7 4.3.13 4.3.16 在夏季 即将U形管捆扎在基桩的钢筋网架上 竖直地埋管换热器还可以利用建筑物的混凝土基桩埋设 P μ——管内流体的动力黏度(N·s／m 能模拟岩土体与换热管间的热传递及岩土体长期储热效果 能计算岩土体 j and 将上述三项热量相加就可得到供冷工况下释放到循环水的总热量 可采用辅助热源或冷却源与地埋管换热器并用的调峰形式 地埋管压力损失可参照以下方法进行计算 地源热泵系统最大释热量与建筑设计冷负荷相对应 对添加防冻剂的水溶液 2 在冬季 以上 通常地埋管地源热泵系统设计时进出 并根据实测数据进行计算 4.3.5 因此 循环水在输送过程失去的热量并扣除水泵释放到循环水中的热量 同时保证热泵机组的安全运行 为保证地埋管换热器设计符合实际 环路集管不应包括在地埋管换热器长度内 目的在于防止地埋管换热系统堵塞 P 确定管内流体的流量 4.3.8 竖直地埋管换热器形式 4.3.5 其摩擦阻力也不同 传热介质不同 Commercial 无法充分体现地源热泵系统的节能性 若建筑物内系统压力超过地埋管换热器的承压能力时 管件的当量长度可按表1计算 2 传热介质及换热管的热物性 4.3.9 4.3.8 4.3.13 ——计算管段单位管长的沿程阻力(Pa／m) 确定地埋管换热器 for 4.3.6 几种常见的水平地埋管换热器形式 循环水在输送过程中得到的热量 2 图2为新近开发的水平地埋管换热器形式 许多大专院校也曾对地埋管换热器的计算进行过研究并编制了计算软件 ——计算管段的局部阻力(Pa) 4.3.2 (e)立柱状 5 不添加防冻剂的地埋管换热器进口最低温度宜高于4℃ 岩土体吸 式中 地埋管换热器安装位置应远离水井及室外排水设施 通过控制地埋管换热器夏季运行期间出口最高温度和冬季运行期间进口最低温度 ——地埋管的内径(m) 最大释热量＝∑[空调分区冷负荷×(1＋1／EER)]＋∑输送过程得热量＋∑水泵释放热量 是为了防止温度过低 (b)双U形管 地埋管换热系统应设自动充液及泄漏报警系统 宜通过技术经济比较 4.3.14 ρ——管内流体的密度(kg／m 应利用岩土热响应试验结果进行地埋管换热器的设计 预留未来地下管线所需的埋管空间及埋管区域进出重型设备的车道位置 (a)单或双环路 地埋管换热系统设计时应考虑地埋管换热器的承压能力 靠近机房或以机房为中心设置是为了缩短供 引自加拿大地源热泵系统设计安装标准《Design 5