【正文】 料指出： U 型管豎井的水平間距宜為 36 米，一般為 。 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。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?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 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。 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 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)。 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。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(shū) 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。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 。管材與管件應(yīng)為相同材料。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)。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。 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。應(yīng)在充注閥處注明防凍液的類型、濃度及有效期。可采用的其它傳熱介質(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。 傳熱介質(zhì)安全性包括毒性 、易燃性及腐蝕性。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。并聯(lián)系統(tǒng)管徑較小，管道費(fèi)用較低，且常常布置成同程式，當(dāng)每個(gè)并聯(lián)環(huán)路之間流量平衡時(shí)，其換熱量相同，其壓降特性有利于提高系統(tǒng)能力。 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(shuō)明書(shū) 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 。 選擇哪種方式主要取決于場(chǎng)地大小、當(dāng)?shù)貛r土類型及挖掘成本 . 如果場(chǎng)地足夠大且無(wú)堅(jiān)硬巖石 , 則水平式較經(jīng)濟(jì) . 當(dāng)場(chǎng)地面積有限時(shí) ,適合采用豎直埋管方式 , 很多情況下這是惟一選擇 。 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(wú)需輔助熱源，不產(chǎn)生任何污染，節(jié)能效果明顯。 U 型 管應(yīng)用最多，管徑一般在 50mm 以下，埋管越深，換熱性能越好，資料表明：最深的 U 型管埋深已達(dá) 180m。套管型的內(nèi)、外管中流體熱交換時(shí)存在熱損失。盡管水平布置通常是淺層埋管，可采用人工挖掘，初投資一般會(huì)便宜些，但它的換河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 11 熱性能比豎埋管小很多，并且往往受可利用土地面積的限制，所以在實(shí)際工程中，一般采用垂直埋管布置方式。 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 。22 1(1 ) COP?? 其中 Q1＇ —— 夏季向土壤排放的熱量， kW Q1—— 夏季設(shè)計(jì)總冷負(fù)荷， kW Q2—— 冬季從土壤吸收的熱量， kW Q2—— 冬季設(shè)計(jì)總熱負(fù)荷， kW EER—— 設(shè)計(jì)工況下水源熱泵機(jī)組的制冷系數(shù) COP—— 設(shè)計(jì)工況下水源熱泵機(jī)組的供熱系數(shù) 一般地，水源熱泵機(jī)組的產(chǎn)品樣本中都給出不同進(jìn)出水溫度下的制冷量、制熱量以及制冷系數(shù)、供熱系數(shù)，計(jì)算時(shí)應(yīng)從樣本中選用設(shè)計(jì)工況下的 EER、 COP。可以由下述公式計(jì)算： 夏季： 39。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 10 設(shè)計(jì) 計(jì)算 建筑物冷熱 負(fù)荷及冬夏季地下?lián)Q熱量計(jì)算 建筑物冷熱負(fù)荷計(jì)算與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)冷熱負(fù)荷計(jì)算方法相同，可參考有關(guān)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)，在此不再贅述。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(lái)越多的重視。 熱泵的工作原理雖與制冷機(jī)相同，當(dāng)熱泵的發(fā)展和應(yīng)用遠(yuǎn)沒(méi)有制冷機(jī)順利，這是因?yàn)?，熱工制冷幾乎只能依靠制冷機(jī)，而制熱的途徑有許多，并且這些供熱方式比熱泵要更簡(jiǎn)單、更方便、價(jià)格更低。 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?，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)。由地下的水路循環(huán)吸收地表水、地下水或土壤里的熱量，通過(guò)冷凝器內(nèi)冷媒的蒸發(fā)，將水路循環(huán)中的熱量吸收至冷媒中，在冷媒循環(huán)的同時(shí)再通過(guò)蒸發(fā)器內(nèi)冷媒的冷凝，由風(fēng)機(jī)盤管循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收。在室內(nèi)熱量不斷轉(zhuǎn)移至地下的過(guò)程中，通過(guò)風(fēng)機(jī)盤管，以 13℃ 以下的冷 風(fēng)的形式為房間供冷。 地源熱泵的工作原理 : 地源熱泵系統(tǒng) 主要由三部分組成：室外地源換熱系統(tǒng)、水源熱泵機(jī)組、和室內(nèi)采暖空調(diào)末端，其循環(huán)原理如圖所示： 圖 23 熱泵能量循環(huán)圖 制冷模式： 在制冷狀態(tài)下，地源熱泵機(jī)組內(nèi)的壓縮機(jī)對(duì)冷媒做功，使其進(jìn)行汽 液轉(zhuǎn)化的循環(huán)。因此在熱泵技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用中，應(yīng)通過(guò)熱泵的批量生產(chǎn)和技術(shù)改進(jìn)來(lái)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?？蓮V闊應(yīng)用在辦公樓、賓館、學(xué)校、宿舍、醫(yī)院、飯店、商場(chǎng)、別墅、住宅等領(lǐng)域 。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)。 總之，地源熱泵系統(tǒng)的能量來(lái)源于自然能源。 沒(méi)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。 其未端既可以使用風(fēng)機(jī)盤管，也可以與地板采暖聯(lián)合使用，不僅可以單獨(dú)控制和隨意調(diào)節(jié)各個(gè)房間溫度，并且地板采暖舒適性更好。 地源熱泵的地下埋管選用聚乙烯和聚丙烯塑料管，壽命可