【正文】 式循環(huán)系統(tǒng)最高點的高度差 hp — 水泵揚程 管路承受的最大壓力應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 豎井數(shù)目可用下式計算 ： 2LN H? 其中 N—— 豎井總數(shù)，個 L—— 豎井埋管總長， m H—— 豎井深度， m 分母“ 2”是考慮到豎井內(nèi)埋管管長約等于豎井深度的 2 倍。 河南機電高等專科學校畢業(yè) 設計說明書 15 制冷工況下，豎直地埋管換熱器鉆孔的長度可按下列公式計算： 式中 Lc—— 制冷工況下，豎直地埋管換熱器所需鉆孔的總長度 Qc—— 水源熱泵機組的額定冷負荷（ kW） EER—— 水源熱泵機組的制冷性能系數(shù) tmax—— 制冷工況下，地埋管換熱器中傳熱介質的設計平均溫度，通 37℃； T∞ —— 埋管區(qū)域巖土體的初始溫度（℃）； Fc—— 制冷運行份額； Tc1—— 一個制冷季中水源熱泵機組的運行小時數(shù)，當運行時間取一個月時，為最月份水源熱泵機組的 運行小時數(shù)； Tc2—— 一個制冷季中的小時數(shù)，當運行時間取一個月時，為最熱月份的小時數(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滿足設計要求，且管材的公稱壓力不應小于 。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，容易導致泄漏，因此，不推薦用于地 下埋管系統(tǒng)。 選擇防凍劑時，應同時考慮防凍劑對管道與管件的腐蝕性，防凍劑的安全性、經(jīng)濟性及其對換熱的影響。可采用的其它傳熱介質包括氯化鈉溶液、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 河南機電高等?？茖W校畢業(yè) 設計說明書 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用 。 豎直埋管的優(yōu)點是運行及維護費用低，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存在熱損失。 地下熱交換器設計 這部分是土壤源熱泵系統(tǒng)設計的核心內(nèi)容，主要包括地下熱交換器形式及管材選擇，管徑、管長及豎井數(shù)目、間距確定，管道阻力計算及水泵選型等 ?？梢杂上率龉接嬎悖? 夏季： 39。但隨著傳統(tǒng)能源價格上漲和能源自身的消耗，及環(huán)境保護意識的提高，熱泵的許多優(yōu)點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熱源，由水源熱泵機組、地熱能交換系統(tǒng)、建筑物內(nèi)系統(tǒng)組 成的供熱空調(diào)系統(tǒng)。在室內(nèi)熱量不斷轉移至地下的過程中，通過風機盤管，以 13℃ 以下的冷 風的形式為房間供冷。因此在熱泵技術開發(fā)應用中，應通過熱泵的批量生產(chǎn)和技術改進來降低成本，使熱泵技術的優(yōu)越性更加突出； 我國有關地源熱泵的現(xiàn)成技術資料不多，缺少這方面的設計、生產(chǎn)、安裝和維護人員，而且生產(chǎn)相關設備的廠家少，需加強相關技術人才的培養(yǎng)； 需向世界上熱泵技術比較發(fā)達的國家學習，但應注意：由于我國氣候條件不同，因此不能照搬外國的技術成果，而應注意吸收國外正反經(jīng)驗，合理布局，穩(wěn)步發(fā)展，在條件相對成熟的地區(qū)多進行試驗和總結； 地下情況遠比地上的復雜，需要進行詳細的勘察。被認為是目前可使用的對環(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 50 年。 地源熱泵系統(tǒng)可供暖、制冷，還可供生活熱水，一機多用，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)。 冬季運行時， COP 約為 4，即投入 1KW 電能，可得到 4KW 左右的熱能，夏季運行時， COP 可達到投入 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)，負荷小時直接接入機房，負荷較大時接入集水器。 從熱力學或工作原理上說，本質上熱泵就是制冷機。 在 1952年當熱泵系統(tǒng)第一次被正式提出時，被稱為“熱量倍增器”。其優(yōu)點是采用全空氣系統(tǒng)，沒有漏水危險；可引入新風，可對室內(nèi)空氣進行過濾、加濕、除臭等處理，空氣品質好，是最為接近中央空調(diào)的系統(tǒng)形式。 室外機為空氣 水熱泵機，制備冷（熱）水供應分布在不同房間內(nèi)的多臺風機盤管。由于美國的氣候條件與中國很相似，因此研究美國的地源熱泵應用情況，對我國地源熱泵的發(fā)展有著借鑒意義。上世紀 80河南機電高等?？茖W校畢業(yè) 設計說明書 3 年代后期，地源熱泵技術已經(jīng)趨于成熟，更多的科學家致力于地下系統(tǒng)的研究，努力提高熱吸收和熱傳導效率，同時越來越重視環(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)，但是它也曾因為熱泵專家不懂 安裝技術，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)]有引起當時社會各界的廣泛注意，無論是在技術、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，漢語的內(nèi)涵則十分廣泛，應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 ,地源熱泵機組 ,新鄉(xiāng)本地工程應用實例 ,對傳統(tǒng)地源熱泵的改進設想等。因地制宜的發(fā)展地源熱泵系統(tǒng) ,有利于優(yōu)化能源結構 ,促進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 21 世紀發(fā)展國民經(jīng)濟的刻不容緩的戰(zhàn)略目標?？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。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移到建筑物內(nèi)夏季再把地下的冷量轉移到建筑物內(nèi)一個年度形成一個冷熱循環(huán) 。 1946 年美國在俄勒岡州的波蘭特市中心區(qū)建成第一個地源熱泵系統(tǒng)。這一時期，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。政府采取了相應的補貼政策和保護政策，使得地源熱泵生產(chǎn)和使用范圍迅速擴大。從地源熱泵應用情況來看，北歐國家主要偏重于冬季采暖，而美國則注重冬夏聯(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， 但制冷劑管路長且復雜，氟利昂用量大，泄漏的危險也加大了；該系統(tǒng)受氣候條件的制約，在 5℃以下使用時必須安裝輔助加熱器；該系統(tǒng)難以解決新風供應與冬季加濕問題；該系統(tǒng)價格相對較高。 室外機為空氣 空氣熱泵，制備冷（熱）風，通過風管送到每個房間。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械能，將低溫位的熱能泵送到高溫位。 地熱熱泵是 以巖土體、 地下水或地表水為低溫熱源 ,由水源熱泵機組 、地熱能交換系統(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： 地熱熱泵、地能系統(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 河南機電高等專科學校畢業(yè) 設計說明書 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)介質與環(huán)境換熱介質的不同，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)。 。 。 河南機電高等專科學校畢業(yè) 設計說明書 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：