【正文】 式循環(huán)系統(tǒng)最高點(diǎn)的高度差 hp — 水泵揚(yáng)程 管路承受的最大壓力應(yīng)小于管材的最大工作壓力。若采用串聯(lián)連接方式，可采用三角形布置來節(jié)約占地面積。 雙 U 型管 豎井?dāng)?shù)目可用下式計(jì)算 ： 2LN H? 其中 N—— 豎井總數(shù)，個(gè) L—— 豎井埋管總長(zhǎng)， m H—— 豎井深度， m 分母“ 2”是考慮到豎井內(nèi)埋管管長(zhǎng)約等于豎井深度的 2 倍。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 15 制冷工況下，豎直地埋管換熱器鉆孔的長(zhǎng)度可按下列公式計(jì)算： 式中 Lc—— 制冷工況下，豎直地埋管換熱器所需鉆孔的總長(zhǎng)度 Qc—— 水源熱泵機(jī)組的額定冷負(fù)荷（ kW） EER—— 水源熱泵機(jī)組的制冷性能系數(shù) tmax—— 制冷工況下，地埋管換熱器中傳熱介質(zhì)的設(shè)計(jì)平均溫度，通 37℃； T∞ —— 埋管區(qū)域巖土體的初始溫度（℃）； Fc—— 制冷運(yùn)行份額； Tc1—— 一個(gè)制冷季中水源熱泵機(jī)組的運(yùn)行小時(shí)數(shù)，當(dāng)運(yùn)行時(shí)間取一個(gè)月時(shí)，為最月份水源熱泵機(jī)組的 運(yùn)行小時(shí)數(shù)； Tc2—— 一個(gè)制冷季中的小時(shí)數(shù)，當(dāng)運(yùn)行時(shí)間取一個(gè)月時(shí)，為最熱月份的小時(shí)數(shù)。一般并聯(lián)環(huán)路用小管徑，集管用大管徑，地下熱交換器埋管常用管徑有 20mm、 25mm、 32mm、40mm、 50mm，管內(nèi)流速控制在 ,對(duì)更大管徑的管道，管內(nèi)流速控制在 度以下。管材的公稱壓力及使用溫度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，且管材的公稱壓力不應(yīng)小于 。目前最常用的是聚乙烯（ PE）和聚丁烯（ PB）管材，它們可以彎曲或熱熔形成更牢固的形狀，可以保證使用 50 年以上； 由于處理熱膨脹和土壤移位的壓力能力弱， 而 PVC 管材由于不易彎曲，接頭處耐壓能力差，容易導(dǎo)致泄漏，因此，不推薦用于地 下埋管系統(tǒng)。 選擇防凍劑時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮防凍劑對(duì)管道與管件的腐蝕性，防凍劑的安全性、經(jīng)濟(jì)性及其對(duì)換熱的影響?？刹捎玫钠渌鼈鳠峤橘|(zhì)包括氯化鈉溶液、氯化鈣溶液、乙二醇溶液、丙醇溶液、丙二醇溶液、甲醇溶液、乙醇溶液、醋酸鉀溶液及碳酸鉀溶液。結(jié)合上文，即常采用單 U 型管并聯(lián)同程的熱交換器形式。 圖 31 水平埋管式換熱器 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 12 圖 32 豎直埋管式換熱器 豎直埋管就是在地層中垂直鉆孔 , 孔的深度一般在 50～ 180 米 . 在豎直埋管方式中 , 由于地下深層土壤溫度比較恒定 , 占地面積小 , 因此在地源熱泵工程中得到了廣泛的應(yīng)用 。 豎直埋管的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用低，占地面積較小，冬季無需輔助熱源，不產(chǎn)生任何污染，節(jié)能效果明顯。套管型的內(nèi)、外管中流體熱交換時(shí)存在熱損失。 地下熱交換器設(shè)計(jì) 這部分是土壤源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，主要包括地下熱交換器形式及管材選擇，管徑、管長(zhǎng)及豎井?dāng)?shù)目、間距確定，管道阻力計(jì)算及水泵選型等 ?？梢杂上率龉接?jì)算： 夏季： 39。但隨著傳統(tǒng)能源價(jià)格上漲和能源自身的消耗，及環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，熱泵的許多優(yōu)點(diǎn)得到越來越多的重視。 圖 24 地埋管式地源熱泵工作原理圖 地源熱泵系統(tǒng)以巖土體、地下水或地表水為低溫?zé)嵩矗伤礋岜脵C(jī)組、地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)、建筑物內(nèi)系統(tǒng)組 成的供熱空調(diào)系統(tǒng)。在室內(nèi)熱量不斷轉(zhuǎn)移至地下的過程中，通過風(fēng)機(jī)盤管，以 13℃ 以下的冷 風(fēng)的形式為房間供冷。因此在熱泵技術(shù)開發(fā)應(yīng)用中，應(yīng)通過熱泵的批量生產(chǎn)和技術(shù)改進(jìn)來降低成本，使熱泵技術(shù)的優(yōu)越性更加突出； 我國(guó)有關(guān)地源熱泵的現(xiàn)成技術(shù)資料不多，缺少這方面的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝和維護(hù)人員，而且生產(chǎn)相關(guān)設(shè)備的廠家少，需加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)人才的培養(yǎng)； 需向世界上熱泵技術(shù)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家學(xué)習(xí)，但應(yīng)注意：由于我國(guó)氣候條件不同，因此不能照搬外國(guó)的技術(shù)成果，而應(yīng)注意吸收國(guó)外正反經(jīng)驗(yàn)，合理布局，穩(wěn)步發(fā)展，在條件相對(duì)成熟的地區(qū)多進(jìn)行試驗(yàn)和總結(jié)； 地下情況遠(yuǎn)比地上的復(fù)雜，需要進(jìn)行詳細(xì)的勘察。被認(rèn)為是目前可使用的對(duì)環(huán)境最友好和最有效的供熱、供冷系統(tǒng)。 沒有冷卻塔、鍋爐房和其它設(shè)備，省去了鍋爐房，冷卻塔占用的寶貴面積，產(chǎn)生附加經(jīng)濟(jì)效益，并改善了環(huán)境外部形象。 地源熱泵的地下埋管選用聚乙烯和聚丙烯塑料管，壽命可達(dá) 50 年。 地源熱泵系統(tǒng)可供暖、制冷，還可供生活熱水，一機(jī)多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。 冬季運(yùn)行時(shí)， COP 約為 4，即投入 1KW 電能，可得到 4KW 左右的熱能，夏季運(yùn)行時(shí)， COP 可達(dá)到投入 1KW 電能，可得到 4KW 以上的冷量，能源利用效率為電采暖方式的 34 倍；并且理管熱交換器不需要除霜，減少了結(jié)霜和除霜的能耗。分為：水 — 水式 、 水 — 空氣式 、 空氣水式 、 空氣空氣式四類。 2 豎直埋管地源熱泵系統(tǒng)，負(fù)荷小時(shí)直接接入機(jī)房，負(fù)荷較大時(shí)接入集水器。 從熱力學(xué)或工作原理上說，本質(zhì)上熱泵就是制冷機(jī)。 在 1952年當(dāng)熱泵系統(tǒng)第一次被正式提出時(shí)，被稱為“熱量倍增器”。其優(yōu)點(diǎn)是采用全空氣系統(tǒng)，沒有漏水危險(xiǎn)；可引入新風(fēng)，可對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行過濾、加濕、除臭等處理，空氣品質(zhì)好，是最為接近中央空調(diào)的系統(tǒng)形式。 室外機(jī)為空氣 水熱泵機(jī)，制備冷（熱）水供應(yīng)分布在不同房間內(nèi)的多臺(tái)風(fēng)機(jī)盤管。由于美國(guó)的氣候條件與中國(guó)很相似，因此研究美國(guó)的地源熱泵應(yīng)用情況，對(duì)我國(guó)地源熱泵的發(fā)展有著借鑒意義。上世紀(jì) 80河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 3 年代后期，地源熱泵技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，更多的科學(xué)家致力于地下系統(tǒng)的研究，努力提高熱吸收和熱傳導(dǎo)效率，同時(shí)越來越重視環(huán)境的影響問題。雖然歐洲是世界上發(fā)展地源熱泵最成熟的地區(qū)，但是它也曾因?yàn)闊岜脤＜也欢?安裝技術(shù)，安裝工人又不懂熱泵原理等因素，致使地源熱泵的發(fā)展走了一段彎路。但是這種能源的利用方式?jīng)]有引起當(dāng)時(shí)社會(huì)各界的廣泛注意，無論是在技術(shù)、理論上都沒有太大的發(fā)展。 地源熱泵的起源 地源一詞是從英文“ ground source”翻譯而來，漢語(yǔ)的內(nèi)涵則十分廣泛，應(yīng)包括所有地下資源的含義。主要內(nèi)容包括 :地源熱泵的形式與基本原理 ,地源熱泵機(jī)組 ,新鄉(xiāng)本地工程應(yīng)用實(shí)例 ,對(duì)傳統(tǒng)地源熱泵的改進(jìn)設(shè)想等。因地制宜的發(fā)展地源熱泵系統(tǒng) ,有利于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu) ,促進(jìn)多種資源的有效利用 ,提高能源利用率。大力發(fā)展新能源與可再生能源 ,已成為我國(guó) 21 世紀(jì)發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的刻不容緩的戰(zhàn)略目標(biāo)?？照{(diào)己成為季節(jié)性能源消耗的大戶 ,并成為建筑節(jié)能的關(guān)注問題。與使用常規(guī)能源供熱方式相比 ,具有許多不可替代的特點(diǎn)。地源熱泵幾乎不受環(huán)境氣候影響 ,可以產(chǎn)生良好的節(jié)能效益 ,且不用除霜。 地源熱泵還利用了地下土壤巨大的蓄熱蓄冷能力冬季地源把熱量從地下土壤中轉(zhuǎn)移到建筑物內(nèi)夏季再把地下的冷量轉(zhuǎn)移到建筑物內(nèi)一個(gè)年度形成一個(gè)冷熱循環(huán) 。 1946 年美國(guó)在俄勒岡州的波蘭特市中心區(qū)建成第一個(gè)地源熱泵系統(tǒng)。這一時(shí)期，歐洲建立了很多水平埋管式土壤源熱泵，主要用于冬季供暖。政府采取了相應(yīng)的補(bǔ)貼政策和保護(hù)政策，使得地源熱泵生產(chǎn)和使用范圍迅速擴(kuò)大。從地源熱泵應(yīng)用情況來看，北歐國(guó)家主要偏重于冬季采暖，而美國(guó)則注重冬夏聯(lián)供。該系統(tǒng)安裝方便，各居室溫度可自由調(diào)節(jié)，管線占用空間小， 但制冷劑管路長(zhǎng)且復(fù)雜，氟利昂用量大，泄漏的危險(xiǎn)也加大了；該系統(tǒng)受氣候條件的制約，在 5℃以下使用時(shí)必須安裝輔助加熱器；該系統(tǒng)難以解決新風(fēng)供應(yīng)與冬季加濕問題；該系統(tǒng)價(jià)格相對(duì)較高。 室外機(jī)為空氣 空氣熱泵，制備冷（熱）風(fēng)，通過風(fēng)管送到每個(gè)房間。因此土壤比空氣和水更適合作為熱泵裝置的冷 、 熱源。熱泵裝置消耗一定的機(jī)械能，將低溫位的熱能泵送到高溫位。 地?zé)釤岜檬?以巖土體、 地下水或地表水為低溫?zé)嵩?,由水源熱泵機(jī)組 、地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)、 建筑物內(nèi)系統(tǒng)組成的供熱空調(diào)系統(tǒng) . 地源熱泵 ： 也叫地下耦合熱泵系統(tǒng) ， 還被稱為： 地?zé)釤岜谩⒌啬芟到y(tǒng) 、地源系統(tǒng)， 1997正式定名為 地源熱泵 (GSHP) 系統(tǒng)分類組成 作為利用周圍環(huán)境熱源的熱泵來說，熱泵按換熱器所用熱源的不同可分： 熱泵 水源熱泵 地源熱泵 地下水熱源熱泵 地表水源熱泵 地埋管熱泵 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 5 地埋管地源熱泵系統(tǒng)包括豎直埋管、水平埋管和螺旋埋管三種，如下圖所示： 圖 21常見地埋管的形式 1 水平埋管式分為單回路水平埋管和多回路埋管。 熱泵空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)循環(huán)介質(zhì)與環(huán)境換熱介質(zhì)的不同，主要分為：空氣和水換熱兩種形式。通常地源熱泵消耗 1KW 的能量，用戶可以得到 5KW以上的熱量或 4KW 以上冷量，所以我們將其稱為節(jié)能型空調(diào)系統(tǒng)。 。 。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 7 。它不向外界排放任何廢氣、廢水、廢渣、是一種理想的“綠色空調(diào)”。 影響制約地源熱泵發(fā)展的 因素：