【正文】 內(nèi)積存的空氣容易排出； ② 串聯(lián)方 式一般需采用較大直徑的管子，因此對(duì)于單位長(zhǎng)度埋管換熱量來(lái)講，串聯(lián)方式換熱性能略高于 并聯(lián)方式 。 從國(guó)內(nèi)外工程實(shí)踐來(lái)看，中、深埋管采用并聯(lián)方式者居多；淺埋管采用串聯(lián)方式的多。 由于地下埋管多環(huán)路難于設(shè)置調(diào)節(jié)閥或平衡閥，難于做到系統(tǒng)各環(huán)路的水力平衡，因此在 23 實(shí)際工程中采用同程式者居多。地下埋管系統(tǒng)換熱器需要埋入地下的管道的數(shù)量較多， 多半優(yōu)先考慮使用價(jià)格較低的管材。為了強(qiáng)化地下埋管的換熱，國(guó)外有的提出采用薄壁（ ）的不銹鋼鋼管，但 目前實(shí)際應(yīng)用不多。 2） 應(yīng)選擇導(dǎo)熱系數(shù)大 ， 流動(dòng)阻力小 ， 熱膨脹性好 ， 工作壓力符合系統(tǒng)要求 ， 工作溫度 20～ 70℃ ，售價(jià)相應(yīng)較低的管材。 6） 選用管子時(shí)注意管子的外徑 、 內(nèi)徑及厚度 。 水平埋管：確定管溝數(shù)目及間距 在方案設(shè)計(jì)階段中 ， 可以利用管 材 “ 換熱能力 ” 來(lái)估算埋管管長(zhǎng) 。該間距的大小與運(yùn)行狀況（如連續(xù)運(yùn)行還是間歇運(yùn)行；間歇運(yùn)行的開(kāi)、停機(jī)比等 ） 、 埋管的布置形式（如單行布置，只有兩邊有熱干擾；多排布置，四面均有熱干擾）等等有關(guān)。 管溝內(nèi)最上 面管子的管頂?shù)降孛娴牡淖钚「叨炔恍∮? 。 根據(jù)多種 GSHP 傳熱模型的計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算 ， 長(zhǎng)期間歇運(yùn)行的垂直埋管地源熱泵間距 3m 左 右較適合 ； 一般僅考慮取 熱 （冬季 ） 埋地盤(pán)管的間距取 4m， 放 熱 （ 夏季 ） 埋地盤(pán)管間距約為 5m， 綜合考慮冬夏工況， U 形管埋地?fù)Q熱器管間距應(yīng)大于 5m。 6 埋管系統(tǒng)的管徑選擇及水力和換熱計(jì)算 管徑的選擇原則 在選擇和設(shè)計(jì)管徑時(shí)應(yīng)考慮如下問(wèn)題： ① 從運(yùn)行費(fèi)上考慮管徑越大越好 ， 以降低泵的輸送 功率 ， 減少平時(shí)的運(yùn)行費(fèi) ； ② 從初投資上考慮管徑不能太大 ， 必須保證管內(nèi)流體處于紊流 區(qū) （ Re ≥ 2100） ， 以增加流體與塑料管壁的換熱系數(shù) ； ③ 系統(tǒng)環(huán)路長(zhǎng)度不要太長(zhǎng) ； ④ 不同的流體對(duì)阻 力和換熱都有影響，因此選擇管徑時(shí)應(yīng)特別加以注意。 埋管內(nèi)工作流體 在國(guó)內(nèi)南方地區(qū) ， 由于地溫高 ， 冬季地下埋管進(jìn)水溫度在 0℃ 以上 ， 因此多采用水作為工作 流體；北方地區(qū)，冬季地溫低，地下埋管進(jìn)水溫度一般均低于 0℃ ，因此一般均需使用防凍液。在正確選用管材、部件和系統(tǒng)內(nèi)空氣 28 被排除干凈的情況下，鹽溶液是一種很好的防凍液。 有關(guān)水流量和壓力損失 計(jì)算管道壓力損失 在同程系統(tǒng)中，選擇壓力損失最大的熱泵機(jī) 組 所在環(huán)路作為最不利環(huán)路進(jìn)行阻力計(jì)算。 校核管材承壓能力 管路最大壓力應(yīng)小于管材的承壓能力。 g —— 當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋?m/s2 h —— 地下埋管最低點(diǎn)與閉式循環(huán)系統(tǒng)最高點(diǎn)的高度差， m， h ph —— 水泵揚(yáng)程， Pa 土壤換熱器的選型計(jì)算其他注意事項(xiàng) ① 地下埋管換熱器環(huán)路壓力損失限制在 30～ 50kPa/100m 為好，最大不超過(guò) 50kPa/100m。 kW）為好，大于 ④ 最小管內(nèi)流速（流量 ） ：在相同管徑、相同流速下，其雷諾數(shù)大小依次為水、 CaCl2 水溶 液、乙二醇水溶液，其臨界流速比為 1： ： 。 其大小排序?yàn)樗?、 CaCl2 水溶液 、 乙二醇水溶液 ， 其具體比值與管徑和流速有關(guān) ， 其大小比值約 為 1： ～ ： ～ 。土壤的導(dǎo)熱系數(shù)范圍通常介于 ～ （ w/） 之間 。 鉆孔施工前應(yīng)對(duì)埋管場(chǎng)地的地質(zhì)狀況進(jìn)行了解 ， 特別 應(yīng)注意是否有地下管線及其準(zhǔn)確位置。下管一般采用 人力下管與機(jī)械下管相結(jié)合的方式，在施工過(guò)程中，由于孔內(nèi)情況復(fù)雜，下管時(shí)可能遇到很大 的阻力。灌注時(shí)要求泥漿泵有足夠的泵壓，保證泥漿上返至地表。回填物中不得有大粒徑的顆粒，回填過(guò)程必須緩慢進(jìn)行，以保證充 實(shí)度，減少傳熱熱阻。確認(rèn)無(wú)泄露現(xiàn)象后方可進(jìn)行回境，試 壓壓力值一般為管路流體正常工作壓力的 倍。在安裝過(guò)程中，應(yīng)注意保持套管的內(nèi)外管同軸度和 U 型管進(jìn)出 水管的距離。 南京市深井水的水溫在 18℃ 左右 二、管井的設(shè)計(jì)步驟 一般情況下、管井設(shè)計(jì)大致可循下列步。 31 三、水源熱泵系統(tǒng)（ GWHP）的方案設(shè)計(jì) 一、地下水系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 如果有足夠的地下水量、水質(zhì)較好，有開(kāi)采手段，當(dāng)?shù)匾?guī)定又允許，就可考慮應(yīng)用此系統(tǒng)，下 面介紹一些基本原則： 1） 水井流量的要求由計(jì)算出來(lái)的最大得熱量和最大釋熱量確定； 2） 地下水系統(tǒng)應(yīng)使用板式熱交換器進(jìn)行水井水和建筑物循環(huán)水熱交換； 3） 對(duì)一個(gè)開(kāi)放式系統(tǒng)，建筑物最好是低層結(jié)構(gòu)以便減少水泵耗能； 4） 如果選擇一個(gè)帶有板式熱交換器的閉式地下水系統(tǒng)，建筑物的高度就不必考慮； 5） 在寒冷地區(qū)，地下水系統(tǒng)的井水側(cè)管道應(yīng)保溫，系統(tǒng)側(cè)的循環(huán)水路要求防凍； 6） 對(duì)于地下水系統(tǒng)的投資效益比，較大的建筑物比小的建筑物好，因?yàn)榈叵滤┗鼐耐顿Y 并不隨系統(tǒng)容量的增加而呈線性上升； 7） 對(duì)于熱泵選擇的進(jìn)水溫度取決于深井水的水溫平均水溫，深井水的水溫一般約比當(dāng)?shù)貧鉁? 高 1~2℃ 。 ，由于水的浮力影響，將對(duì)放管造成一定的困難；而且由于水 中含有大量的泥沙，泥沙沉積會(huì)減少孔洞的有效深度。 ， U 型管換熱器應(yīng)盡量采用成卷供應(yīng)的 管 材，以利用單根管制作成一個(gè)埋 管單元，減少連接管件。注漿管與 U 型管一并下入孔內(nèi)進(jìn)行注漿。 實(shí)踐證明 ， 該方法行之有效 ， 一般可增加下管 l0～ 20m； 另外一 種經(jīng)常采用的方法是用專(zhuān)用的下管器具直接用鉆機(jī)下管。鉆孔過(guò)程中產(chǎn)生的泥漿水從鉆孔位置冒出地面，施工前制定好排 水措施，在排水溝的末端挖一個(gè)泥漿池，對(duì)鉆孔過(guò)程中產(chǎn)生的泥漿在泥漿池中沉淀。 鉆孔是豎埋管換熱器施工中最重要的工序 。 在此范圍內(nèi) ， 根據(jù) λ 可用布拉修斯公式計(jì)算 ； 在相同管徑、 相同流量下， CaCl2 水溶液的 hf 為水的 倍；乙二醇水溶液的 hf 為水 的 倍。 ⑤ 不同流體管內(nèi)換熱系數(shù) aw (w/m2 kW） ，泵 的消耗功率顯著上升。 t （ ～ gh + ph 其中 p —— 管路最大壓力， Pa， p0 —— 建筑物所在的當(dāng)?shù)卮髿鈮海?Pa 241。 水泵選型 根據(jù) 上 述計(jì)算最不利環(huán)路所得的管道壓力損失，再 加 上熱泵機(jī)組、平衡閥和其他設(shè)備元件 的壓力損失，確定水泵的揚(yáng)程，需考慮一定的安全裕量。 酒精水溶液具有無(wú)腐蝕性、較好的導(dǎo)熱性、價(jià)格適中、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是有爆炸 性和毒性。目前應(yīng)用 較多的有： ① 鹽類(lèi)溶液 —— 氯化鈣和氯化鈉水溶液； ② 乙二醇水溶液； ③ 酒精水溶液等。顯然，上述兩個(gè)要求相 互矛盾，需要綜合考慮。 考慮到管群的管井垂直度不可能絕對(duì)控制好建議連續(xù) 運(yùn)行的管群至少間隔為 米以 上 （若采用串聯(lián)連接方式 ， 可采用三角形布置來(lái)節(jié)約占地面積 ） 。這 時(shí)換熱能力即單位垂直埋管深度換熱量，一般垂直單 U 形管埋管為 60～ 80 W/m(井深 )，垂直雙 U 形管為 80～ 100W/m(井深 )左右，設(shè)計(jì)時(shí)可取換熱能力的下限值。 并聯(lián)每溝 2 管 ， 管 徑 ~ m， 即 1～ 1 又 1/4； 并聯(lián)每溝 4～ 6 管 ， 管徑 ~， 即 3/4～ 1。 視現(xiàn)場(chǎng)情況和工程大小 ， 埋管可沿建筑物周?chē)贾贸扇我庑? 狀，如線形、方形、矩形、圓弧形等等。 24 筑龍網(wǎng) 管件與連接 1）常見(jiàn)的各種管件見(jiàn)下圖 2）管群的常用連接方式見(jiàn)下圖 3） 管子聯(lián)接方法有熱熔聯(lián)接和電熔聯(lián) 結(jié) （采用這兩種連接方式的優(yōu)點(diǎn)是接口處的強(qiáng)度甚至比管 材本身的強(qiáng)度更高），前者由于價(jià)格優(yōu)勢(shì)被經(jīng)常采用又可以分為兩種：承接聯(lián)接和對(duì)接聯(lián)接， 對(duì)于小管徑常采用前者。 4） 應(yīng)要求廠家提供管子阻力計(jì)算用的圖、表或相應(yīng)的數(shù)據(jù)。 （ PE 材料按照國(guó)際上統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)劃分為五個(gè)等 級(jí) ： PE32 級(jí) 、 PE40 級(jí) 、 PE63 級(jí) 、 PE80 級(jí)和 PE100 級(jí) 。由于聚乙烯（ PE）和聚丁烯（ PB）管柔韌性好，強(qiáng)度高，而 且可以通過(guò)熱熔合形成比管子自身強(qiáng)度更好的連接接頭，可以在額定溫度和壓力工況下保證使 用 50 年以上 ， 因此在國(guó)外地源熱泵系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用 。 4 土壤換熱器的埋管材料 管材選擇 一般來(lái)講，一旦將地下埋管系統(tǒng)換熱器埋入 地 下后，基本不可能進(jìn)行維修或更換，因此地 下的管材應(yīng)首先要保證其具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性 、 耐腐性 。在同程式系統(tǒng)中，流體流過(guò)各埋 管的流程相同，因此各埋管的流動(dòng)阻力、流體流量和換熱量比較均勻。 并聯(lián)方式的優(yōu)點(diǎn)是： ① 由于可用較小管徑的管子，因此成本較串聯(lián)方式低； ② 所需防凍液 少； ③ 安裝勞動(dòng)成本低。 22 地下埋管系統(tǒng)環(huán)路方式 串聯(lián)方式和并聯(lián)方式 在串聯(lián)系統(tǒng)中，幾個(gè)井（水平管為管溝）只有一個(gè)流通通路；并聯(lián)方式是一個(gè)井（管溝） 有一個(gè)流通通路，數(shù)個(gè)井有數(shù)個(gè)流通通路，美國(guó)北方一典型的并聯(lián)系統(tǒng)，地下埋管換熱器換熱