【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 13 、運(yùn)輸和儲(chǔ)藏。 傳熱介質(zhì)安全性包括毒性 、易燃性及腐蝕性。良好的傳熱特性和較低的摩擦阻力損失是指?jìng)鳠峤橘|(zhì)具有較大的導(dǎo)熱系數(shù)和較低粘度?？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。 在傳熱介質(zhì)（水）有可能凍結(jié)的場(chǎng)合，傳熱介質(zhì)應(yīng)添加防凍液。應(yīng)在充注閥處注明防凍液的類型、濃度及有效期。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(diǎn)宜比設(shè)計(jì)最低運(yùn)行溫度低 3~5℃。 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。 選擇管材 一般來(lái)講，一旦將換熱器埋入地下后，基本不可能進(jìn)行維修或更換，這就要求保證埋入地下管材的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定并且耐腐蝕。常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)中使用的金屬管材在這方面存在嚴(yán)重不足，且需要埋入地下的管道的數(shù)量較多，應(yīng)該優(yōu)先考慮使用價(jià)格較低的管材。所以，土壤源熱泵系統(tǒng)中一般采用塑料管材。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)。 地源熱泵系統(tǒng)地埋管管材應(yīng)采用化學(xué)穩(wěn)定性好、耐腐蝕、導(dǎo)熱系數(shù)大、流動(dòng)阻力小的塑料管材及管件，宜采用聚乙烯管（ PE80 或 PE100）或聚丁烯管（ PB）。管材與管件應(yīng)為相同材料。 地埋管質(zhì)量應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中的各項(xiàng)規(guī)定。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 。 地埋管及管件應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，且應(yīng)具有質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告和生產(chǎn)廠的合格證。 確定管徑 在實(shí)際工程中確定管徑必須滿足兩個(gè)要求： （ 1）管道要大到足夠保持最小輸送功率； 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 14 （ 2）管道 要小到足夠使管道內(nèi)保持紊流以保證流體與管道內(nèi)壁之間的傳熱。顯然，上述兩個(gè)要求相互矛盾，需要綜合考慮。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。 確定豎井埋管管長(zhǎng) 地下熱交換器長(zhǎng)度的確定除了已確定的系統(tǒng)布置和管材外，還需要有當(dāng)?shù)氐耐寥兰夹g(shù)資料，如地下溫度、傳熱系數(shù)等。 法 計(jì)算機(jī)模擬法是根據(jù)建立的地?zé)釗Q熱器的傳熱模型編制出相應(yīng)的計(jì)算軟件 , 通過(guò)輸入土壤的熱物性參數(shù)和建筑物的負(fù)荷來(lái)確定地?zé)釗Q熱器的長(zhǎng)度 . 主要步驟 ： 圖 33 模擬計(jì)算圖 當(dāng)確定了埋管布置方式和管材后，可根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥捞匦院驮O(shè)計(jì)條件，采用以下工程設(shè)計(jì)計(jì)算公式來(lái)確定地埋管換熱器的長(zhǎng)度。 由于這種計(jì)算方法較復(fù)雜，要用到地埋管換熱系數(shù)及當(dāng)?shù)氐耐寥罒嵛镄?，不容易?jì)算，所以這里只給出換熱器管長(zhǎng)的公式不自在詳細(xì)介紹。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)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)。 供熱工況下，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 hL —— 供熱工況下，豎直地埋管換熱器所需鉆孔的總長(zhǎng)度 hQ —— 水源熱泵機(jī)組的額定熱負(fù)荷（ kW）； COP—— 水源熱泵機(jī)組的供熱性能系數(shù)； hL —— 供熱工況下，豎直地埋管換熱器所需鉆孔的總長(zhǎng)度 hQ —— 水源熱泵機(jī)組的額定熱負(fù)荷（ kW）； COP—— 水源熱泵機(jī)組的供熱性能系數(shù)； ，可以利用管材 “ 換熱能力 ” 來(lái)計(jì)算管長(zhǎng)。換熱能力即單位垂直埋管深度或單位管長(zhǎng)的換熱量 ： ? ?? ?c f p e b s c s p cc m a x1 0 0 0 1 1Q R R R R F R F EERLt t E E R???? ? ? ? ? ? ? ?????? ??? ??c 1 2ccF T T?? ?? ?h f p e b s h s p hh m i n1 0 0 0 1 1Q R R R R F R F C O PLt t C O P???? ? ? ? ? ? ? ?????? ??? ??h 1 2hhF T T?河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 16 垂直埋管為 60～ 100W/m(井深 )，或 35～ 55W/m(管長(zhǎng) ) 水平埋管為 20～ 40W/m（管長(zhǎng)）左右 設(shè)計(jì)時(shí)可取換熱能力的下限值，即 35W/m（管長(zhǎng)），具體計(jì)算公式 如下： 39。1 10 00 35LQ? ? ? 其中 L —— 豎井埋管總長(zhǎng)， m Q1＇ —— 向土壤 最大換熱量 的較大者 分母 “35” 是夏季每 m 管長(zhǎng)散熱量， W/m 確定豎井?dāng)?shù)目及間距 國(guó)外，豎井深度多數(shù)采用 50～ 100m，設(shè)計(jì)者可以在此范圍內(nèi)選擇一個(gè)豎井深度 H，代入下式計(jì)算豎井?dāng)?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(shè)計(jì)師取換熱能力的下限值。 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。 然后對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行圓整，若計(jì)算結(jié)果偏大，可以增加豎井深度，但不能太深，否則鉆孔和安裝成本大大增加。 關(guān)于豎井間距 ,有資料指出： U 型管豎井的水平間距宜為 36 米，一般為 。 也有實(shí)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。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。 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。可采用當(dāng)量長(zhǎng)度法，將局部阻力件轉(zhuǎn)換成當(dāng)量長(zhǎng)度，和河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 17 管道實(shí)際長(zhǎng)度相加得到各不同管徑管段的總當(dāng)量度，再乘以不同流量、不同管徑管段每 100m 管道的壓降，將所有管段壓降相加，得出總阻力。 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)。對(duì)地埋管換熱器，在不考慮地下水或 豎井灌漿引起的靜壓抵消情況下，管路承壓的最大壓力等于大氣壓力、最下端管道的重力作用靜壓和水泵揚(yáng)程一半的總和，即 p h g p?? ? ? 式中 p — 管路承受的最大壓力 bp — 建筑物所在的當(dāng)?shù)卮髿鈮? ? — 埋管中流體密度 g — 當(dāng)?shù)刂亓铀俣? h — 埋管最低點(diǎn)與閉式循環(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。如果超過(guò)管子的耐壓范圍，則需換用耐壓極限更高的管材或用板式換熱器將埋管換熱器與建筑物內(nèi)的水環(huán)路分開(kāi)。 地源熱泵機(jī)組運(yùn)行工況 地埋管地源熱泵 機(jī)組正常工作的冷熱源工況為： 10～ 40℃ （制冷運(yùn)行） 5～ 25℃ （制熱運(yùn)行） 以山東為例，夏季制冷運(yùn)行源水側(cè)進(jìn)出水溫度可取 28℃ /32℃ ,冬季進(jìn)出水溫度為 7℃ ～ 4℃ 。但在工程應(yīng)用中，有時(shí)甚至可以夏季進(jìn)出水取40℃ ～ 44℃ ，冬季取取 9℃ ～ 6℃ 地埋管地源熱泵系 。 統(tǒng) 設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題 當(dāng)有合適的淺層地?zé)崮苜Y源且經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較可以利用時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用地埋管地源熱泵系統(tǒng)。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 18 地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行全年動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算，最小計(jì)算周期不得小于1年，在此計(jì)算周期內(nèi)，地源熱泵系統(tǒng)總釋熱量宜與其總吸熱量相平衡。 在現(xiàn)場(chǎng)工程勘察結(jié)果的基礎(chǔ)上，綜合現(xiàn)場(chǎng)可用地表面積、巖土類型和熱物性參數(shù)以及鉆孔費(fèi)用等因素，確定地埋管換熱器采用水平埋管還是豎直埋