【正文】 ? 地埋式換熱器的傳熱強化、土壤源熱泵系統(tǒng)仿真及最佳匹配參數(shù)的研究還不夠深入 ,無法為設計提供最簡介的方法； 土壤源熱泵自 身存在的缺點：地埋換熱器受土壤性質(zhì)影響較大；連續(xù)運行時，熱泵的冷凝溫度或蒸發(fā)溫度受土壤溫度變化的影響而發(fā)生波動；土壤導熱系數(shù)小，使地埋換熱器的面積較大等； 關于埋地盤管的數(shù)學模型和土壤熱場特點的理論研究還不夠深入，仍處于試驗階段；由于它涉及鉆探工程，使施工困難，系統(tǒng)投資比較大。通過蒸發(fā)器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)將由風機盤管循環(huán)所攜帶的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)同時再通過冷凝器內(nèi)冷媒的冷凝，由水路循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收，最終由水路循環(huán)轉(zhuǎn)移至地水、地下水或土壤里。在地下的熱量不斷轉(zhuǎn)移至室內(nèi)的過程中，以 35℃ 以上熱風的形式向室內(nèi)供暖。因此熱泵的發(fā)展長期處于空白狀態(tài)。 熱量。若樣本中無所需的設計工況，可以采用插值法計算。 根據(jù)埋管方式不同，垂直埋管大致有 3 種形式： U 型管 、 套管型 和單管型。 水平埋管的優(yōu)點是室外施工費用相對較低；缺點是室外占地面積較大，一 般適用于小型的而且具有足夠占地面積的地方。 水平埋 管就是將塑料管水平敷設在離地面 1～ 2m 的地溝內(nèi) . 水平埋管的地熱換熱器受地表氣候變化的影響 , 效率較低 , 而且占地的面積比較大 , 在國內(nèi)建筑物比較密集的情況下 , 它的使用受到一定的限制 。因此，實際工程一般都采用并聯(lián)同程式。良好的傳熱特性和較低的摩擦阻力損失是指傳熱介質(zhì)具有較大的導熱系數(shù)和較低粘度。為了防止出現(xiàn)結(jié)冰的現(xiàn)象，添加防凍液后的傳熱介質(zhì)的冰點宜比設計最低運行溫度低 3~5℃。所以，土壤源熱泵系統(tǒng)中一般采用塑料管材。 地埋管質(zhì)量應符合國家現(xiàn)行標準中的各項規(guī)定。顯然，上述兩個要求相互矛盾，需要綜合考慮。 由于這種計算方法較復雜，要用到地埋管換熱系數(shù)及當?shù)氐耐寥罒嵛镄?，不容易計算，所以這里只給出換熱器管長的公式不自在詳細介紹。1 10 00 35LQ? ? ? 其中 L —— 豎井埋管總長， m Q1＇ —— 向土壤 最大換熱量 的較大者 分母 “35” 是夏季每 m 管長散熱量， W/m 確定豎井數(shù)目及間距 國外，豎井深度多數(shù)采用 50～ 100m，設計者可以在此范圍內(nèi)選擇一個豎井深度 H，代入下式計算豎井數(shù)目 : 一般垂直 U 型管為 60～ 80W/m（井深），垂直雙 U 型管為 80～ 100W/m左右，設計師取換熱能力的下限值。 也有實例中提到 DN25 的 U 型管，其豎井水平間距為 6m，而DN20 的 U 型管，其豎井水平間距為 3m。 校核埋管換熱器管材承壓能力 校核埋管換熱器最下端管道的重力作用，靜壓是否在其承壓范圍內(nèi)。但在工程應用中，有時甚至可以夏季進出水取40℃ ～ 44℃ ，冬季取取 9℃ ～ 6℃ 地埋管地源熱泵系 。 最大釋熱量和最大吸熱量相差不大的工程，應分別按供冷與供熱工況進行地埋管換熱器的長度計算，并取其較大者確定地埋管換熱器的長度；當兩者相差較大時，宜進行技術(shù)經(jīng)濟比較，通過增加輔助熱源或增加冷卻塔輔助散熱的措施來解決 。 地埋管換熱系統(tǒng)工程勘察應包括以下內(nèi)容：巖土層的結(jié)構(gòu)及分布、巖土體的熱物性參數(shù)、巖土體的溫度分布；地下水溫度、靜水位、徑流方向、流速、水質(zhì)及分布；凍土層的厚度。 環(huán)路集管不應包括在地埋管換熱器長度內(nèi)。單層管最佳埋設深度為 ～ ，雙層管為 ～ 。 豎直地埋管環(huán)路兩端應分別與水平供、回水環(huán)路集管相連接，且宜同程布置，為平衡各環(huán)路的水流量和降低其壓力損失 ,每對水平供、回水環(huán)路集管連接的豎直地埋管環(huán)路數(shù)宜相等。地埋管換熱系統(tǒng)設計時應根據(jù)實際選用的傳熱介質(zhì)的水力特性進行水力計算。生活熱水的制備可以采用制冷劑環(huán)路加熱或水路加熱的方式。 施工中的注意事項 ，應根據(jù)工程勘察結(jié)果評估地埋管換熱系統(tǒng)實施的可行性及經(jīng)濟性。 該實驗室采用兩種制冷方式，集中送風中央空調(diào)系統(tǒng)和風機盤管系統(tǒng)。 在參考文獻 《空氣調(diào)節(jié)及應用 — 水源 確定設計工況下循環(huán)水最大換 熱量 根據(jù)前面 中給出的公式和初步選定的熱泵機組參數(shù)表中查的夏季制冷系數(shù) EER 為 4，冬季制冷系數(shù) COP 為 。如下圖所示： 圖 41 埋管換熱器連接形式 地埋管換熱器的 長度 和鉆井數(shù)目 工程概算方法 根據(jù) 中給出的式子， 取單位管長的換熱能力為 35W/m， 算出所需換熱管長為： 河南機電高等?？茖W校畢業(yè) 設計說明書 23 5. 4 10 00 35L ? ? ?= 由于隨著鉆井深度的增加，工程施工費用會極大的提高，鉆井深度初步取 45m。 K/W （ 2） 計算土壤熱阻： 由于新鄉(xiāng)屬于黃河沖積平原，土壤類型為重土 — 潮濕， 根據(jù)參 5《水源 （ 3）建筑物夏季最大冷負荷 CQ 為 ，冬季建筑物設計熱負荷 hQ為 kW，制冷運行系數(shù) cF 為 ，供熱運行系數(shù) hF 為 ，熱泵機組制冷運行時冷凝器設計最大進液溫度 maxt 為 39℃ ，在 下熱泵機組的制冷性能系數(shù) EER 為 4，熱泵機組制熱運行蒸發(fā)器設計最小進液 溫度 mint 為 0℃ ，在 下熱泵機組的制熱性能系數(shù) COP 為 ，對于豎直埋管全年的最高最低溫度河南機電高等?？茖W校畢業(yè) 設計說明書 24 相同等于當?shù)赝寥滥昶骄鶞囟?H L Mt t t?? =℃ ， 根據(jù) 中式子可計算得： 制冷工況下?lián)Q熱器所需管長： ? ?? ?1 0 0 0 4 . 3 0 . 0 5 0 . 6 1 0 . 9 413 9 1 6 . 2 4CL ? ? ? ???? ??? ??= ? ?? ?1 0 0 0 6 . 4 0 . 0 5 0 . 6 1 0 . 9 4 . 3 11 6 . 2 0 4 . 3hL ? ? ? ????? ??? ?? 經(jīng)過精確計算發(fā)現(xiàn)原有的概算有“富余”；并且供熱運行與制冷運行相差較大，根據(jù)設計要求，地埋管 長度取較小值即夏季工況管長取整為 142m；相差的負荷采取電加熱輔助供熱的方式來解決，避免吸熱和放熱不平衡。 表 42 聚丁烯 PB 塑料管性能 參數(shù) 公稱壓力 / MP 熱膨脹系數(shù)1K? 熱導率W/(M*K) 彈 性 模 量/MPA 管壁厚度 （冷） (熱 ) 13* 510? 10? 最薄 單價 壽命 /年 連接方式 長期使用溫度 貴 16— 110 加緊 ，熱熔，插接電熔合連接 ＜ 90℃ 確定工作流體 乙二醇水溶液 性能良好，使用時間長，此次工程選用 質(zhì)量分數(shù)是 20%的水溶液，其物性參數(shù)如下表所示： 20％乙二醇水溶液 的熱物性參數(shù) 河南機電高等?？茖W校畢業(yè) 設計說明書 25 密度 / kg/m3 運 動 粘 度 / m2/s 熱導率 / W/(m*k) 熱 擴 散 率 / W/(m*k) 20％乙二醇水溶液 1025 * 610? ?? 經(jīng)濟性分析 以市場上 公稱外徑： 20mm 公稱壓力 ， 壁厚 的聚丁烯管材為例， 每米 價格在 9 元 左右。地下?lián)Q熱器的主要費用是鉆孔工程的費用，因此正確設計室外地下?lián)Q熱器對于保證空調(diào)系統(tǒng)的效果和經(jīng)濟性十分重要。當達到一定的量后，相鄰地埋管之間的換熱會受到一定的影響，引起換熱阻力增加和換熱量的減少，這種現(xiàn)象被稱為溫度熱阻 。 從蓄能空調(diào)系統(tǒng)來說，熱泵本身就是一種以土壤、水為蓄熱介質(zhì)的蓄能系統(tǒng)，采用冷熱分區(qū)后，地下蓄熱體內(nèi)的冷量和熱量將不再隨著季節(jié)變化而周期性的發(fā)生變化，這樣，能量就會得到不斷的積累，熱泵系統(tǒng)的性能將下降，而是使用時間越長越節(jié)約運行能耗。 如果在此系統(tǒng)基礎上增加 換熱塔 水 環(huán) 統(tǒng)，在保證熱水需求外，將多余熱量轉(zhuǎn)移到地下，會進一步提高系統(tǒng)的性能，尤其對我國北方冬冷夏熱氣候，冬季供熱負荷大于夏季冷負荷的地區(qū)來說，將會取 得更好效果。 通過本課題的設計 ,鍛煉了獨自學習 ,發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力。此次設計的內(nèi)容在這里不再重復，通過對地源熱泵的學習，我對本專業(yè)的課程有了更深刻的認識。 河南機電高等?？茖W校畢業(yè) 設計說明書 30 參考文獻 ,方肇洪 .地埋管地源熱泵技術(shù) [M].高等教育出版社 ,2021 年 . .蓄能空調(diào)技術(shù) [M].機械工業(yè)出版社， 2021 年， 396421 頁 . , 熱工基礎 [M]. 高等教育出版社 , 2021 年初版 , 8586 頁 . , 楊 萬 楓 . 空 氣 調(diào) 節(jié) 技 術(shù) 及 程 應 用 [M].上 海 交 通 大 學 出 版 社 , 2021年 ,127135 頁 . ,劉道平 . 空氣調(diào)節(jié)及應用 — 水源 183