地源热泵地埋部分设计secret学习资料.doc
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1、此文档收集于网络,如有侵权请联系网站删除地源热泵地埋部分设计一、管材一般来讲,一旦将地下埋管系统换热器埋入地下后,基本不可能进行维修或更换,因此地下的管材应首先要保证其具有良好的化学稳定性、耐腐性。1、聚乙烯(PE)和聚丁烯(PB)在国外地源热泵系统中得到了广泛应用。2、PVC(聚氯乙烯)管的导热性差和可塑性不好,不易弯曲,接头处耐压能力差,容易导致泄漏,因此在地源热泵系统中不推荐用PVC 管。3、为了强化地下埋管的换热,国外有的提出采用薄壁(0.5mm)的不锈钢钢管,但目前实际应用不多。4、管件公称压力不得小于1.0Mpa,工作温度应在-2050范围内。5、地埋管壁厚宜按外径与壁厚之比为11
2、倍选择。 6、地埋管应能按设计要求长度成捆供应,中间不得有机械接口及金属接头。 二、连接1、热熔联接(承接联接和对接联接,对于小管径常采用)2、电熔联结三、流体介质及回填料流体介质南方地区:由于地温高,冬季地下埋管进水温度在0以上,因此多采用水作为工作流体;北方地区:冬季地温低,地下埋管进水温度一般均低于0,因此一般均需使用防冻液。(盐类溶液氯化钙和氯化钠水溶液;乙二醇水溶液;酒精水溶液等)。埋管水温: 1、热泵机组夏季向末端系统供冷水,设计供回水温度为712,与普通冷水机组相同。地埋管中循环水进入U管的最高温度应 80m)。1)U 形管型:是在钻孔的管井内安装U 形管,一般管井直径为1001
3、50mm,井深10200m,U 形管径一般在50mm 以下。2)套管式换热器:的外管直径一般为100200mm,内管为1525。其换热效率较U 形管提高16.7%。缺点:下管比较困难,初投资比U 形管高。在套管端部与内管进、出水连接处不好处理,易泄漏,因此适用于深度30m 的竖埋直管,对中埋采用此种形式宜慎重。二、地下埋管系统环路方式1、串联方式优点:一个回路具有单一流通通路,管内积存的空气容易排出;串联方式一般需采用较大直径的管子,因此对于单位长度埋管换热量来讲,串联方式换热性能略高缺点:串联方式需采用较大管径的管子,因而成本较高;由于系统管径大,在冬季气温低地区,系统内需充注的防冻液(如乙
4、醇水溶液)多; 安装劳动成本增大; 管路系统不能太长,否则系统阻力损失太大。2、并联方式优点:由于可用较小管径的管子,因此成本较串联方式低;所需防冻液少;安装劳动成本低。缺点:设计安装中必须特别注意确保管内流体流速较高,以充分排出空气;各并联管道的长度尽量一致(偏差应10%),以保证每个并联回路有相同的流量;确保每个并联回路的进口与出口有相同的压力,使用较大管径的管子做集箱,可达到此目的。从国内外工程实践来看,中、深埋管采用并联方式者居多;浅埋管采用串联方式的多三、地埋管打孔孔径孔径:根据地质结构不同,钻孔孔径可以是100、150、200或300,天津地区地表土壤层很厚,为了钻孔、下管方便多采
5、用300孔径。 (三)地下埋管系统设计一地下换热量计算地下换热量可以由下述公式计算: kW (1) kW (2)其中 夏季向土壤排放的热量,kW夏季设计总冷负荷,kW冬季从土壤吸收的热量,kW冬季设计总热负荷,kW设计工况下水源热泵机组的制冷系数设计工况下水源热泵机组的供热系数一般地,水源热泵机组的产品样本中都给出不同进出水温度下的制冷量、制热量以及制冷系数、供热系数,计算时应从样本中选用设计工况下的 、 。若样本中无所需的设计工况,可以采用插值法计算。二、地下热交换设计1.水平埋管:确定管沟数目:埋管管长的估算:利用管材“换热能力”,即单位埋管管长的换热量。水平埋管单位管材“换热能力”在20
6、40W/m(管长)左右,;设计时可取换热能力的下限值,即20 W/m。单沟单管埋管总长具体计算公式如下: L=Q/20其中L 埋管总长,mQ 冬季从土壤取出的热量,w分母“20”是每m 管长冬季从土壤取出的热量,W/m单沟双管、单沟二层双管、单沟二层四管、单沟二层六管布置时分别乘上0.9、0.85、0.75、0.70 的热干扰系数(热协调系数)。确定管沟间距:为了防止埋管间的热干扰,必须保证埋管之间有一定的间距。该间距的大小与运行状况(如连续运行还是间歇运行;间歇运行的开、停机比等)、埋管的布置形式(如单行布置,只有两边有热干扰;多排布置,四面均有热干扰)等等有关。建议串联每沟1 管,管径1/
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