【文章內(nèi)容簡介】 ，如此反復循環(huán)，利用的是天然可再生能源，系統(tǒng)穩(wěn)定，不消耗地下水，不會對地下水產(chǎn)生污染c、室外換熱計算垂直地埋管長設計公式計算法垂直地埋管換熱器計算的基礎是單個鉆孔的傳熱分析。在多個鉆孔的情況下，可在單孔的基礎上運用疊加原理加以擴展。步驟如下：流體至管道內(nèi)壁的對流換熱熱阻 U形埋管的管壁熱阻 鉆孔封井材料的熱阻 地層熱阻，即從孔壁到無窮遠處的熱阻由N個平行鉆孔（U型管）組成集群的地熱換熱器的地層熱阻短期連續(xù)脈沖負荷引起的附加熱阻，運行份額是考慮熱泵間歇運行的影響，供熱運行份額Fh＝一個供熱季中熱泵的運行小時數(shù)/（一個供熱季天數(shù)24）制冷運行份額Fc＝一個制冷季中熱泵的運行小時數(shù)/（一個制冷季天數(shù)24）或當運行時間τ取作一個月時供熱運行份額Fh＝最冷月份運行小時數(shù)/（最冷月份天數(shù)24）制冷運行份額Fc＝最熱月份運行小時數(shù)/（最熱月份天數(shù)24）式中： 結合多年的地源熱泵設計施工經(jīng)驗土壤換熱器形式設定如下：178。 土壤耦合器采用單井單U形埋管，鉆孔直徑為￠110；178。 考慮井之間相互熱干擾，埋管間距為4m*4m；178。 水平管連接方式為同程連接；178。 鉆孔深度，結合工程地質(zhì)情況定，可根據(jù)實際鉆孔情況調(diào)整；d地耦換熱器計算換熱量的計算冬夏季地下?lián)Q熱量分別是指夏季向土壤排放的熱量和冬季從土壤吸收的熱量?？梢愿鶕?jù)以下公式計算（制冷時的COP=）：Q1’、= Q1 x（1+） Q2’、= Q2 x（1－） 其中：Q1’：夏季向土壤排放的熱量， KW Q1 ：夏季設計總冷負荷，KW Q2’：冬季向土壤吸取的熱量， KW Q2 ：冬季設計總冷負荷，KW COP1 ：設計工況下水源熱泵機組的制冷系數(shù) COP2： 設計工況下水源熱泵機組的供熱系數(shù)計算埋管管長地下熱交換器長度的確定除了已確定的系統(tǒng)布置和管材外，還需要有當?shù)氐耐寥兰夹g資料，如地下溫度、傳熱系數(shù)等。根據(jù)我們已掌握的實際工程中經(jīng)驗，可以利用管材“換熱能力”來校核管長。換熱能力即單位垂直埋管深度或單位管長的換熱量，一般垂直埋管換熱為60～110W/m(井深)，或30～55W/m(管長)，水平埋管為20～40W/m（管長）左右。本項目設計取換熱能力的下限值，即30W/m，具體計算公式如下： 其中——豎井埋管總長，m，——夏季向土壤排放的熱量，kW分母“30”是夏季每m管長散熱量，W/m即： 地埋管數(shù)量計算： (1)根據(jù)軟件設計后的地埋孔數(shù)量校核計算如下： 根據(jù)上述公式，計打孔數(shù)量：Q1’= Q1 x（1+）＝9913（1+）=(kw) =1000247。30=396520(m)396520247。2247。100=； 取整數(shù)，打孔數(shù)量為1983個； （2)確定豎井數(shù)目及間距豎井深度多數(shù)采用50～100m，我們參考地質(zhì)資料，選擇該地區(qū)豎井打90米較為合理。根據(jù)下式計算豎井數(shù)目: 其中——豎井總數(shù)，個，——豎井埋管總長，m，——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。土壤耦合器材料選擇1）考慮到土壤換熱器是地源熱泵系統(tǒng)深埋于地下的關鍵換熱設備,其性能對系統(tǒng)性能和壽命影響明顯，本方案設計采用化學穩(wěn)定性好、耐腐蝕、導熱系數(shù)大、流動阻力小、熱膨脹性好的高密度聚乙烯（HDPE100）管作為埋管材料。2）在實際工程中確定管徑必須滿足兩個要求：（1）管道要大到足夠保持最小輸送功率（管道阻力最?。唬?）管道要小到足夠使管道內(nèi)保持紊流（流體的雷諾數(shù)Re達到3，000以上）以保證流體與管道內(nèi)壁之間的傳熱。顯然，上述兩個要求相互矛盾，需要綜合考慮。垂直U型管常用管徑有De25mm、De32mm、De 40mm，本工程垂直埋管選用管De32 。內(nèi)流速：；3）在整個地埋管連接管路系統(tǒng)中安裝匯管和分管系統(tǒng)，并加裝調(diào)節(jié)閥，來調(diào)節(jié)熱交換液體的流動。垂直的埋管將與能夠調(diào)節(jié)流量變化的匯管組相連。通過以上工藝方法，可以達到并保證所有換熱管道的循環(huán)介質(zhì)的均衡等量流動和熱量交換，地下管路系統(tǒng)采用同程管路設計。4）水平管路在地面以下2米，保證不影響地面綠化及道路，標高圖見圖1。圖1 能源井制作標高圖九、 地埋管(土壤換熱器)換熱系統(tǒng)施工地埋管系統(tǒng)施工程序圖 1 地埋管系統(tǒng)施工工藝流程地埋管系統(tǒng)施工工序地埋管系統(tǒng)施工工序包括以下主要內(nèi)容：（1） 平整場地、測量畫線、管孔定位、木樁標記及編號；（2） 鉆機進場落位安裝、水源電源連接、挖泥漿溝、泥漿池（或砌筑）、試鉆與調(diào)整；（3） 開鉆、鉆孔測斜、鉆孔記錄、泥漿清運及場地清掃；（4） PE 管進場檢驗、沖洗與水壓試驗、檢驗與試驗記錄、垂直 PE 管管組編號與標識；（5） 根據(jù)設計的需要部分垂直 PE 埋管設置地溫測試感溫探頭及電纜線、分組編號；（6） 泥漿泵及攪拌設備進場、灌漿填料進場、確定灌漿填料試塊的配比；（7） 垂直 PE 管設置管卡、人工配合機械下管、PE 管保壓至灌漿后 1h；（8） 從鉆孔底部開始由下至上注漿、封孔、地表面的 PE 管設保護套管；（9） 全部（或分區(qū)域）鉆孔完畢后場地平整、水平管溝測量畫線、溝槽機械開挖、溝槽內(nèi)埋設水平 PE 管支架（如果需要的話）、溝槽底部敷設砂墊層；（10）溝槽內(nèi)敷設水平 PE 管、垂直 PE 管與水平 PE 管電熔連接、環(huán)路 PE 管水壓試驗、水壓試驗記錄；（11）溝槽內(nèi)分層砂石料回填夯實；（12）各環(huán)路集管與分集水器（站）連接與試驗、試驗記錄；（13）地埋管系統(tǒng)與制冷機房連接與試驗、試驗記錄；（14）地埋管系統(tǒng)運行與調(diào)試、地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)運行與調(diào)試、竣工驗收。 地埋管管材選型公稱外徑dn(mm)公稱壁厚 en(mm)標準尺寸比SDR17SDR11公稱壓力 PN（MPa）32－－50－－63－(75)90110160（1） 地埋管應采用化學穩(wěn)定性好、耐腐蝕、導熱系數(shù)大、流動阻力小、熱膨脹系數(shù)合理的塑料管及管件型號，本項目設計選用高密度聚乙烯 PE（）管是合理的選擇。（2） 地埋管質(zhì)量應符合國家規(guī)范規(guī)定的各項指標，管材公稱壓力不得小于 。（3） 地埋管材料應按設計要求長度成捆和盤卷供應，中間不得有機械接口及金屬接頭。（4） 埋地聚乙烯給水管道系統(tǒng)應選用最小要求強度（MRS）不小于 的聚乙烯混配 料生產(chǎn)的管材和管件。（5） 高密度聚乙烯管材（HDPE100）級公稱壓力和規(guī)格尺寸應符合下表要求： 管材耐靜液壓強度應符合下表規(guī)定：序 號項 目環(huán)向應力（MPa）要 求PE80PE100120℃靜壓強度（100h）不破裂、不滲漏280℃靜壓強度（165h）不破裂、不滲漏380℃靜壓強度（1000h）不破裂、不滲漏（6） 熱熔和電熔管件宜采用與管材同一級別的聚乙烯樹脂加工成型，管件本體任何一點壁厚應大于管材壁厚。熱熔連接時 Dn＞63 采用對接管件，Dn≤63 采用承插管件。（7） 管道與鋼管連接時采用 PE 法蘭與鋼制法蘭連接。管材及管件進場檢驗與管理（1） 地埋管及管件材質(zhì)除應符合設計要求外，且管材、管件還應具有質(zhì)量檢驗部門的產(chǎn) 品質(zhì)量檢驗報告和生產(chǎn)商的產(chǎn)品合格證。（2） 進入施工現(xiàn)場和投入使用的預制管和管件必須逐件進行外觀檢查，外觀破損和不合 格產(chǎn)品嚴禁使用。管材運抵工地后，入庫前應進行壓縮空氣試壓和檢漏試驗。（3） 管材、管件存放、搬運和運輸時，應小心輕放，排列整齊，采用柔韌性好的皮帶、 吊帶或吊繩進行裝卸，不得拋摔和沿地拖曳。（4） 管材堆放場地應平整，無突出尖棱物塊，不適宜露天堆放。室內(nèi)存放時應保證通風 良好，室溫不宜大于 40℃，必須遠離熱源，還必須注意避免接觸腐蝕性試劑和溶液。（5） 管材、管件在工地短期露天堆放時，應用彩條布覆蓋，嚴禁長時間在太陽下暴曬。等待施工而沒有及時下管或入溝槽的管子應避免在陽光下直接照射，應將其擺放在遮陽蓬下或采用彩條布覆蓋的措施，防止 PE 管發(fā)生熱變形或老化。（6）管材直管堆放高度應小于或等于 ，帶承口管材的承口和插口兩端應交替排列存放。 管件應碼放整齊，堆放高度不應超過 。堆放場地或庫房應設滅火器和消火栓。（7） 垂直埋管的單 U 管件應事先按照設計要求和設計規(guī)定的埋管長度下材料采購計劃由生產(chǎn)商定制。為減少埋管接頭的數(shù)量，以及有可能出現(xiàn)的設計變更，尤其是鉆孔深度的變化，埋管長度應按設計要求成捆供應。（8） 下管前應對預制的單U垂直埋管進行水壓試驗和沖洗。試驗后的垂直埋管應充滿水，排盡空氣并保持靜壓。其端口在試驗過程中應及時密閉，防止雜物進入管內(nèi)。（9） 冬季施工時，當氣溫較低時，應將試壓后埋管管內(nèi)的水及時放掉，避免管子凍裂。（10）室外環(huán)境溫度低于0℃時，塑料地埋管的物理力學性能將有所降低，容易造成地埋管的損害。當室外環(huán)境溫度低于0℃時，應避免地埋管的施工。測量放線及管孔定位 施工前，建設單位應組織有關單位向施工單位進行現(xiàn)場交樁；臨時水準點和管道軸線控制樁的設置應便于觀測且必須牢固，并應采取保護措施。鉆井孔位的沿線臨時水準點，每 200m 不宜少于 1 個；臨時水準點、管道軸線控制樁、高程樁、應經(jīng)過復核方可使用， 并應經(jīng)常校核；已建管道、構筑物等與本工程銜接的平面位置和高程，開工前應校測。（1） 清理地面后即可對鉆井孔位進行放線，事先將地埋管系統(tǒng)在設計圖紙上對鉆孔的縱橫向逐一進行排列編號。（2） 參照現(xiàn)場建筑基準點和已有建筑物作為參照物，經(jīng)測量放線，并逐一在場地上標明 和確定鉆孔位置。按照施工圖紙標定的鉆孔位置，在每個鉆孔中心點用 4040mm 木 樁作標記，并經(jīng)校核最終確認鉆孔位置的準確。（3） 如發(fā)現(xiàn)埋管部位下有地下管線或構筑物時，允許稍有偏差，可適當調(diào)整局部鉆孔位 置，并及時更正繪制經(jīng)測量放線確定的最終鉆孔定位圖。然后根據(jù)埋管平面布置圖 以及鉆孔定位圖，最終確定鉆孔及水平埋管溝槽的具體位置和埋管系統(tǒng)的標高。現(xiàn)場最后調(diào)整的鉆孔定位圖應報設計院、監(jiān)理工程師和業(yè)主同意批準后才能定案。（4） 當調(diào)整局部鉆孔位置的位移較大時，應及時向現(xiàn)場監(jiān)理工程師和業(yè)主反映，由設計院重新修改和變更地埋管平面圖。 施工前注意事項（1） 地下埋管應文明施工，嚴禁損壞其它地下管線、電纜、地下構筑物或文物古跡。開 挖溝槽遇有管道、電纜、地下構筑物或文物古跡時，停止施工并采取保護措施，及 時與有關部門聯(lián)系協(xié)同處理。待處理完后由業(yè)主方或監(jiān)理工程師下達復工令。（2） 地埋管系統(tǒng)安裝竣工后，應在總平面圖上標示出其埋管區(qū)域并做出標志或表明管線 的定位帶，并以現(xiàn)場的兩個永久目標進行定位。不允許以樹木、灌木、花園等作為 標志。（3） 施工前，施工人員應了解擴建館的建筑物的結構和構造形式，并應對埋管場地的工 程地質(zhì)狀況和地質(zhì)剖面圖進行研究，特別應注意是否有地下管線或構筑物，以確定 鉆機型式和調(diào)整埋管布局，根據(jù)埋管平面布置圖確定鉆孔的具體位置和系統(tǒng)各管道 的標高。了解周圍環(huán)境，初步選擇和確定現(xiàn)場的 2～3 個永久定位目標。（4） 了解埋管場地內(nèi)已有地下管線、其它地下構筑物的功能及其準確位置，清理地面雜 物和浮土，鏟除地面雜草，平整地面。（5） 施工前還應進行下列準備工作：1) 施工圖紙及其它有關技術文件齊備，并經(jīng)圖紙會審通過，且已由設計單位進行了技術交底。2) 施工場地用水、用電和材料堆放地、倉庫及其它臨時設施等均能滿足正常施工需要。 根據(jù)施工的需要在施工現(xiàn)場搭設遮陽蓬和加工場地。3) 施工用材料已經(jīng)過外觀質(zhì)量檢查，管材、管件配套齊全，并經(jīng)連接檢查合格。施工 機具、施工力量能保證正常施工。4) 施工人員已經(jīng)過相關的安裝技能培訓、施工作業(yè)指導培訓、技術與施工安全交底。 鉆機安裝落位（1） 以鉆孔點定位塔架底盤，采用水平尺對底盤橫向、縱向進行找平，水平度應≤。底盤定位后，安裝塔架豎桿，利用鉛錘和直尺測量塔架的垂直度，保證塔 架豎桿垂直。（2） 安裝鉆機頭、鉆機提升裝置和鉆頭充水（泥漿）等附屬裝置，對鉆機及附屬裝置接 電、接水管，對每臺設備進行點試，確定轉(zhuǎn)向。（3） 檢查每臺鉆機的動力電纜線、照明線路絕緣是否良好?，F(xiàn)場應設施工專用電源控制箱，并有專人看護。電源控制箱至鉆機的電源線應架空敷設，不允許在地面隨意拉 扯，更不允許在水面或泥漿上擺放敷設。（4） 按要求在每臺鉆機旁挖好泥漿溝，并使其暢通排向泥漿池內(nèi)。（5） 鉆機移位或就位時，要保證鉆機鉆桿垂直度，防止鉆孔的垂直偏差將已埋管道損壞。鉆井施工（1） 在確定要鉆孔的兩孔之間挖 150010001000mm 泥漿池，位置在地埋管挖溝方向兩 孔之間，主要用來作為鉆井中防止塌孔時采用泥漿護壁的設置，同時也可用作鉆機在 施工中水循環(huán)載體不至于流到其他地方，保證施工場地的整潔。（2） 鉆孔前應根據(jù)施工圖軸線對現(xiàn)場布線確定鉆孔位置，確保