地埋管的設(shè)計(jì)及施1

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1、地埋管的設(shè)計(jì)及施工一、概述地源熱泵供熱空調(diào)系統(tǒng)是一種使用可再生能源的高效節(jié)能、環(huán)保型的系統(tǒng)。冬季通過(guò)吸收大地的能量，包括土壤、井水、湖泊等天然能源，向建筑物供熱；夏季向大地釋放熱量，給建筑物供冷。相應(yīng)地，地源熱泵系統(tǒng)分土壤源熱泵系統(tǒng)、地下水熱泵系統(tǒng)和地表水熱泵系統(tǒng)3種形式。這里我們著重講述土壤源的一般情況。土壤源熱泵系統(tǒng)的核心是土壤耦合地?zé)峤粨Q器，即通過(guò)換熱井，利用地下閉式環(huán)路實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與土壤之間的熱量交換。該方案只需在建筑物的周邊空地、道路或停車場(chǎng)打一些地耦管孔，室外水系統(tǒng)注滿水后形成一個(gè)封閉的水循環(huán)，利用水的循環(huán)和地下土壤換熱，將能量在空

2、調(diào)室內(nèi)和地下土壤之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。故該方案不需要直接抽取地下水，不會(huì)對(duì)本地區(qū)地下水的平衡和地下水的品質(zhì)造成任何影響，不會(huì)受到國(guó)家地下水資源政策的限制。二、系統(tǒng)形式1、埋管形式。換熱器埋管形式可采用垂直布置或水平布置方式，可在現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)的基礎(chǔ)上，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)可用地表面積、當(dāng)?shù)赝寥李愋图般@孔費(fèi)用來(lái)確定。水平布置的方式通常為淺層埋管，可采用人工挖掘管溝，初投資一般較低，但其換熱性能比垂直布置時(shí)差很多，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。垂直埋管大致有3種形式，U型管、單管型、套管型。這三種形式中套管型的內(nèi)外管中流體

3、換熱時(shí)存在熱損失，單管型的使用受水文地質(zhì)條件的限制，所以以U型管的應(yīng)用最多，其管徑一般在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。U型管的典型環(huán)路有3種，其中使用最普遍的是在每個(gè)豎井中布置單U型管。2、連接方式地下?lián)Q熱器中流體流動(dòng)的回路形式有串聯(lián)和并聯(lián)兩種。串聯(lián)系統(tǒng)管徑較大，管道費(fèi)用較高，并且壓降特性限制了系統(tǒng)能力。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。因此在實(shí)際工程中一般采用并聯(lián)同程式。三、管材選擇一般來(lái)講，一旦將換熱

4、器埋入地下后，基本不能進(jìn)行維修和更換，這就要求地下埋管管材的化學(xué)性能性質(zhì)穩(wěn)定并且耐腐蝕。另外由于需要埋入地下的管道的數(shù)量較多，所以還應(yīng)優(yōu)先考慮使用價(jià)格較低的管材。這樣塑料管就成為首選。目前最長(zhǎng)使用的是聚乙烯（PE）和聚丁烯（PB）管材，它們可以彎曲或熱熔成更牢固的形狀，使用壽命在50年以上。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)。四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、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。?冬夏季地下?lián)Q熱量

5、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?？梢杂上率龉絒2]計(jì)算：?????????Q土1=Q1×（1+1/COP1）?Q土2=Q2×（1-1/COP2）其中Q土1--夏季向土壤排放的熱量，kW?Q1?--夏季設(shè)計(jì)總冷負(fù)荷，kW?Q土2--冬季從土壤吸收的熱量，kWQ2--冬季設(shè)計(jì)總熱負(fù)荷，kWCOP1?--設(shè)計(jì)工況下水源熱泵機(jī)組的制冷系數(shù)COP2--設(shè)計(jì)工況下水源熱泵機(jī)組的供熱系數(shù)2、管徑的確定在工程中確定管徑須滿足兩個(gè)條件：a）管道要大到可以滿足最小的輸送功率；b）管道要小到足夠使管道內(nèi)保持湍流以保證流體與管道內(nèi)壁的換熱。顯

6、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?lián)Q熱器埋管常用管徑有20，25，32，40，50mm，管內(nèi)流速控制在1.22m/s以下，對(duì)于更大管徑的管道，管內(nèi)流速控制在2.44m/s以下，或把各管段每m當(dāng)量長(zhǎng)度的壓力損失控制在0.04m以下。2、埋管管長(zhǎng)的確定確定地下?lián)Q熱器長(zhǎng)度除了要知道系統(tǒng)布置和管材外，還需要知道當(dāng)?shù)氐耐寥牢镄詤?shù)資料，如地下溫度，傳熱系數(shù)等。在實(shí)際工程中，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，一般垂直埋管為70-110w/m（井深）或35-55

7、w/m（管長(zhǎng)），水平埋管為20-40w/m（管長(zhǎng)）。設(shè)計(jì)時(shí)可取換熱能力的下限值，即35w/m（垂直埋管管長(zhǎng)），具體計(jì)算公式如下L=Q/35m3、確定豎井?dāng)?shù)目及間距在國(guó)外豎井深度多采用50-100m，設(shè)計(jì)者可以在此范圍內(nèi)先選擇一個(gè)豎井的深度H，代入下式計(jì)算豎井?dāng)?shù)目：N=L/2H式中N豎井總數(shù)，H豎井深度，2豎井內(nèi)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)于豎井間距的有關(guān)資料指出，U型管豎井的水平間距一般為4.5m，也有實(shí)例中提到DN25的管，其豎井水平間距為6

8、m，而DN20的U型管，其豎井的水平間距為3m。若采用串聯(lián)連接方式?？刹捎萌切尾贾脕?lái)節(jié)約占地面積。5、管道的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)