地源熱泵系統(tǒng)在我國長江流域及其周圍地區(qū)具有廣闊的應(yīng)用前景，但有關(guān)影響土壤源熱泵系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的主要因素(如地下熱交換器的傳熱強化、土壤性質(zhì)等)的研究還很有限，根據(jù)各個地方的地質(zhì)條件，采取相應(yīng)的埋管方式，我們在設(shè)計時，大致可以考慮先遵循一些基本的地源熱泵埋管設(shè)計原則。
設(shè)計原則如下：
(1)若建筑物周圍可利用地表面積充足，應(yīng)首先考慮采用比較經(jīng)濟的水平埋管方式;相反，若建筑物周圍可利用地表面積有限，應(yīng)采用豎直U型埋管方式。
(2)盡管可以采用串聯(lián)、并聯(lián)方式連接埋管，但并聯(lián)方式采用小管徑，初投資及運行費用均較低，所以在實際工程中常用，且為了保持各并聯(lián)環(huán)路之間阻力平衡，最好設(shè)計成同程式。
(3)選擇管徑時，除考慮安裝成本外，一般把各管段壓力損失控制在4mH2O/100m(當量長度)以下，同時應(yīng)使管內(nèi)流動處于紊流過渡區(qū)。
1.土壤源熱泵系統(tǒng)設(shè)計的主要步驟
(1)建筑物冷熱負荷及冬夏季地下?lián)Q熱量計算
建筑物冷熱負荷計算與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)冷熱負荷計算方法相同，可參考有關(guān)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計手冊，在此不再贅述。
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。可以由下述公式計算：
Q1’=Q1*(1+1/COP1)kW
Q2’=Q2*(1-1/COP2)kW
其中Q1’——夏季向土壤排放的熱量，kW
Q1——夏季設(shè)計總冷負荷，kW
Q2’——冬季從土壤吸收的熱量，kW
Q2——冬季設(shè)計總熱負荷，kW
COP1——設(shè)計工況下水源熱泵機組的制冷系數(shù)
COP2——設(shè)計工況下水源熱泵機組的供熱系數(shù)
一般地，水源熱泵機組的產(chǎn)品樣本中都給出不同進出水溫度下的制冷量、制熱量以及制冷系數(shù)、供熱系數(shù)，計算時應(yīng)從樣本中選用設(shè)計工況下的COP1、COP2。若樣本中無所需的設(shè)計工況，可以采用插值法計算。
(2)地下熱交換器設(shè)計
這部分是土壤源熱泵系統(tǒng)設(shè)計的核心內(nèi)容，主要包括地下熱交換器形式及管材選擇，管徑、管長及豎井數(shù)目、間距確定，管道阻力計算及水泵選型等。
(3)其它
2.地下熱交換器設(shè)計
2.1選擇熱交換器形式
2.1.1水平(臥式)或垂直(立式)
在現(xiàn)場勘測結(jié)果的基礎(chǔ)上，考慮現(xiàn)場可用地表面積、當?shù)赝寥李愋鸵约般@孔費用，確定熱交換器采用垂直豎井布置或水平布置方式。
盡管水平布置通常是淺層埋管，可采用人工挖掘，初投資一般會便宜些，但它的換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，所以在實際工程中，一般采用垂直埋管布置方式。
根據(jù)埋管方式不同，垂直埋管大致有3種形式：(1)U型管(2)套管型(3)單管型。套管型的內(nèi)、外管中流體熱交換時存在熱損失。單管型的使用范圍受水文地質(zhì)條件的限制。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180m。U型管的典型環(huán)路有3種，其中使用最普遍的是每個豎井中布置單U型管。
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