地源热泵地埋管计算方法

1、地源热泵地埋管计算方法地埋部分设计（一）管材选择及流体介质一、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 I.OMpa,工作温度应在-20C50C围。5、 地埋管壁厚宜按外径与壁厚之比为1

2、1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0C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 0C,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 7-12C,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 水平管埋深应不小于 1.2m。2、 地埋管换热器水平干管坡度宜

3、为0.3%，不应小于0.2%。3、地埋管环路之间应并联且同程布置，两端应分别与供、回水管路集管相连接。每个 环路集管连接的环路数宜相同。4、地埋管换热器宜靠近机房或以机房为中心设置。铺设供、回水集管的管沟宜分开布置；供、回水集管的间距不应小于0.6m。三、管径与流速设计1、确定管径在实际工程中确定管径必须满足两个要求:（1）管道要大到足够保持最小输送功率;（2）管道要小到足够使管道保持紊流以保证流体与管道壁之间的传热。显然，上述两个要求相互矛盾， 需要综合考虑。一般并联环路用小管径， 集管用大管径， 地下热交换器埋管常用管径有 20mm 25mm 32mm 40mm 50mm管流速控制在 1.

4、22m/s以 下，对更大管径的管道，管流速控制在 2.44m/s以下或一般把各管段压力损失控制在 4mH2 O/100m当量长度以下。备注： 地下埋管换热器环路压力损失限制在3050kPa/100m为好，最大不超过50kPa/100m。同时应使管流动处于紊流过渡区。 地下埋管系统单位冷吨（1冷吨=3024kcal/h=3.52kW ）水流量控制在 0.16 0.19L/S . t 最小管流速（流量）：在相同管径、相同流速下，水的雷诺数最大大。所以采用CaCl2 和乙二醇水溶液时，为了保证管的紊流流动，与水相比需采用大的流速和流量。2、校核管材承压能力管路最大压力应小于管材的承压能力。若不计竖井

5、灌浆引起的静压抵消，管路所需承受的最大压力等于大气压力、重力作用静压和水泵扬程一半的总和1，即：P=P0+p gH+0.5Ph其中p-管路最大压力，PaP -地下埋管中流体密度，kg/m3g-当地重力加速度，m/s2H-地下埋管最低点与闭式循环系统最高点的高度差，mPh-水泵扬程，Pa3其它3.1与常规空调系统类似，需在高于闭式循环系统最高点处（一般为1m）设计膨胀水箱 或膨胀罐，放气阀等附件。（四）设计举例设计参数某复式住宅空调面积 212m21、室外设计参数夏季室外干球温度tw = 34C ,湿球温度ts = 28.2 C冬季室外干球温度tw = -4C,相对湿度 $ = 75%2、室设计

6、参数夏季室温度tn = 27C,相对湿度 $ n= 55%冬季室温度tn = 20C,相对湿度 $ n= 45%计算空调负荷及选择主要设备1、参考常规空调建筑物冷热负荷的计算方法，计算得到各房间冷热负荷并选择风机盘管型号；考虑房间共用系数（取 0.8 ），得到建筑物夏季设计总冷负荷为24.54kW，冬季设计总热符负荷为16.38kW，选择NOBO SI20TR型地源源热泵机组 1台，本设计举例工况下的 COP1= 5.9 , COP2= 4.2。2、计算地下负荷根据公式（1 ）、（ 2）计算得Q1= Q1*(1 + 1/COP1)=24.54*(1 + 1/5.9)=28.7kWQ2= Q2*

7、(1-1/COP2)=16.38*(1-1/4.2)=12.48kW取夏季向土壤排放的热量 进行设计计算。DN20集管管径分别为 DN25 DN323、确定管材及埋管管径选用聚乙烯管材 PE63（ SDR11，并联环路管径为DN40 DN50如图1所示。4、确定竖井埋管管长根据公式（3）计算得L=28.7*1000/25=1148 m5、确定竖井数目及间距选取竖井深度50m根据公式（4）计算得N=L/(4*H)=5.74圆整后取6个竖井，竖井间距取 4 m 。6、计算地埋管压力损失40kPa。再加上连接到热泵机组的管路参照本文2.6介绍的计算方法， 分别计算1 2 3- 4- 5 6 7-8 9-10111T15mH2O-T各管段的压力损失，得到各管段总压力损失为压力损失，以及热泵机组、平衡阀和其他设备元件的压力损失，所选水泵扬程为7、校核管材承压能力夏季大气压力 P0 = 100250 Pa，水的密度 p = 1000 kg/m3 ,当地重力加速度g = 9.8 m/