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4 3.地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.3，2。全年冷，熱負(fù)荷平衡失調(diào)、將導(dǎo)致地埋管區(qū)域巖土體溫度持續(xù)升高或降低 從而影響地埋管換熱器的換熱性能，降低地埋管換熱系統(tǒng)的運(yùn)行效率 因此。地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮全年冷熱負(fù)荷的影響 4.3 3,地源熱泵系統(tǒng)最大釋熱量與建筑設(shè)計(jì)冷負(fù)荷相對(duì)應(yīng).包括、各空調(diào)分區(qū)內(nèi)水源熱泵機(jī)組釋放到循環(huán)水中的熱量?？照{(diào)負(fù)荷和機(jī)組壓縮機(jī)耗功，循環(huán)水在輸送過(guò)程中得到的熱量 水泵釋放到循環(huán)水中的熱量，將上述三項(xiàng)熱量相加就可得到供冷工況下釋放到循環(huán)水的總熱量.即，最大釋熱量.空調(diào)分區(qū)冷負(fù)荷，1、1、EER，輸送過(guò)程得熱量,水泵釋放熱量，地源熱泵系統(tǒng)最大吸熱量與建筑設(shè)計(jì)熱負(fù)荷相對(duì)應(yīng)，包括。各空調(diào)分區(qū)內(nèi)熱泵機(jī)組從循環(huán)水中的吸熱量、空調(diào)熱負(fù)荷，并扣除機(jī)組壓縮機(jī)耗功、循環(huán)水在輸送過(guò)程失去的熱量并扣除水泵釋放到循環(huán)水中的熱量 將上述前二項(xiàng)熱量相加并扣除第三項(xiàng)就可得到供熱工況下循環(huán)水的總吸熱量。即、最大吸熱量、空調(diào)分區(qū)熱負(fù)荷、1 1。COP、輸送過(guò)程失熱量、水泵釋放熱量，最大吸熱量和最大釋熱量相差不大的工程.應(yīng)分別計(jì)算供熱與供冷工況下地埋管換熱器的長(zhǎng)度.取其大者、確定地埋管換熱器.當(dāng)兩者相差較大時(shí).宜通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 采用輔助散熱,增加冷卻塔.或輔助供熱的方式來(lái)解決.一方面經(jīng)濟(jì)性較好，同時(shí)，也可避免因吸熱與釋熱不平衡引起巖土體溫度的降低或升高。4,3 4.地埋管換熱器有水平和豎直兩種埋管方式.當(dāng)可利用地表面積較大，淺層巖土體的溫度及熱物性受氣候 雨水 埋設(shè)深度影響較小時(shí).宜采用水平地埋管換熱器 否則,宜采用豎直地埋管換熱器。圖1為常見(jiàn)的水平地埋管換熱器形式。圖2為新近開(kāi)發(fā)的水平地埋管換熱器形式。圖3為豎直地埋管換熱器形式，在沒(méi)有合適的室外用地時(shí),豎直地埋管換熱器還可以利用建筑物的混凝土基樁埋設(shè)，即將U形管捆扎在基樁的鋼筋網(wǎng)架上.然后澆灌混凝土 使U形管固定在基樁內(nèi),圖1 幾種常見(jiàn)的水平地埋管換熱器形式.a,單或雙環(huán)路、b。雙或四環(huán)路,c 三或六環(huán)路圖2，幾種新近開(kāi)發(fā)的水平地埋管換熱器形式，a。垂直排圈式、b,水平排圈式 c。水平螺旋式圖3、豎直地埋管換熱器形式,a、單U形管。b。雙U形管.c，小直徑螺旋盤(pán)管、d。大直徑螺旋盤(pán)管.e.立柱狀，f.蜘蛛狀。g。套管式4、3.5,地埋管換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算是地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)所特有的內(nèi)容、由于地埋管換熱器換熱效果受巖土體熱物性及地下水流動(dòng)情況等地質(zhì)條件影響非常大，使得不同地區(qū)，甚至同一地區(qū)不同區(qū)域巖土體的換熱特性差別都很大、為保證地埋管換熱器設(shè)計(jì)符合實(shí)際,滿足使用要求,通常，設(shè)計(jì)前需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)巖土體熱物性進(jìn)行測(cè)定.并根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算.此外建筑物全年動(dòng)態(tài)負(fù)荷，巖土體溫度的變化，地埋管及傳熱介質(zhì)特性等因素都會(huì)影響地埋管換熱器的換熱效果。因此,考慮地埋管換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算的特殊性及復(fù)雜性 宜采用專用軟件進(jìn)行計(jì)算。該軟件應(yīng)具有以下功能 1.能計(jì)算或輸入建筑物全年動(dòng)態(tài)負(fù)荷，2，能計(jì)算當(dāng)?shù)貛r土體平均溫度及地表溫度波幅。3。能模擬巖土體與換熱管間的熱傳遞及巖土體長(zhǎng)期儲(chǔ)熱效果，4、能計(jì)算巖土體。傳熱介質(zhì)及換熱管的熱物性。5，能對(duì)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的地埋管換熱器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬。如鉆孔直徑、換熱器類型.灌漿情況等.目前。在國(guó)際上比較認(rèn)可的地埋管換熱器的計(jì)算核心為瑞典隆德大學(xué)開(kāi)發(fā)的g、functions算法.根據(jù)程序界面的不同主要有、瑞典隆德Lund大學(xué)開(kāi)發(fā)的EED程序，美國(guó)威斯康星Wiseon.sin Madison大學(xué)Solar Energy實(shí)驗(yàn)室 SEL.開(kāi)發(fā)的TRNSYS程序、美國(guó)俄克拉何馬州Oklahoma大學(xué)開(kāi)發(fā)的GLHEPRO程序、在國(guó)內(nèi),許多大專院校也曾對(duì)地埋管換熱器的計(jì)算進(jìn)行過(guò)研究并編制了計(jì)算軟件,4。3 5A.利用巖土熱響應(yīng)試驗(yàn)進(jìn)行地埋管換熱器的設(shè)計(jì).是將巖土綜合熱物性參數(shù),巖土初始平均溫度和空調(diào)冷熱負(fù)荷輸入專業(yè)軟件.在夏季工況和冬季工況運(yùn)行條件下進(jìn)行動(dòng)態(tài)耦合計(jì)算、通過(guò)控制地埋管換熱器夏季運(yùn)行期間出口最高溫度和冬季運(yùn)行期間進(jìn)口最低溫度、進(jìn)行地埋管換熱器的設(shè)計(jì)，條文中對(duì)冬夏運(yùn)行期間地埋管換熱器進(jìn)出口溫度的規(guī)定。是出于對(duì)地源熱泵系統(tǒng)節(jié)能性的考慮、同時(shí)保證熱泵機(jī)組的安全運(yùn)行。在夏季.如果地埋管換熱器出口溫度高于33。地源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行工況與常規(guī)的冷卻塔相當(dāng)，無(wú)法充分體現(xiàn)地源熱泵系統(tǒng)的節(jié)能性、在冬季 制定地埋管換熱器出口溫度限值.是為了防止溫度過(guò)低,機(jī)組結(jié)冰 系統(tǒng)能效比降低,為了便于設(shè)計(jì)人員采用、本條文分別規(guī)定了冬夏期間地埋管換熱器進(jìn)出口溫度的限值.通常地埋管地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)出口溫度限值的的確定。還應(yīng)考慮對(duì)全年運(yùn)行能效的影響，在對(duì)有利于提高冬夏全年運(yùn)行能效和節(jié)能量的條件下、夏季運(yùn)行期間地埋管換熱器出口溫度和冬季運(yùn)行地埋管換熱器進(jìn)口溫度可做適當(dāng)調(diào)整,4.3，6、引自加拿大地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝標(biāo)準(zhǔn).Design.and，In.stallation,of。Earth Energy.Systems、for Commercial and，Institu。tional，Buildings,CAN。CSA C448.1，4。3.8。為避免換熱短路、鉆孔間距應(yīng)通過(guò)計(jì)算確定,巖土體吸 釋熱量平衡時(shí)，宜取小值，反之。宜取大值。4。3.9,目的為確保系統(tǒng)及時(shí)排氣和加強(qiáng)換熱，地埋管換熱器內(nèi)管道推薦流速.雙U形埋管不宜小于0、4m。s、單U形埋管不宜小于0 6m。s。4、3。10、利于水力平衡及降低壓力損失,供,回水環(huán)路集管的間距不小于0、6m.是為了減少供回水管間的熱傳遞。4。3。11 地埋管換熱器遠(yuǎn)離水井及室外排水設(shè)施，是為了減少水井及室外排水設(shè)施的影響,靠近機(jī)房或以機(jī)房為中心設(shè)置是為了縮短供?；厮艿拈L(zhǎng)度。4。3、12，目的在于增加系統(tǒng)的安全性、可靠性.便于系統(tǒng)充液 一般在分水器或集水器上預(yù)留充液管.連接地埋管換熱器系統(tǒng)的室內(nèi)送，回液聯(lián)管上要安裝閉式膨脹箱，充放液設(shè)施。壓力表、溫度計(jì)等基本儀器與部件,4.3.13 保證地下埋管的導(dǎo)熱效果，但對(duì)于地質(zhì)情況多為巖石的區(qū)域 回填料導(dǎo)熱系數(shù)可低于巖土體導(dǎo)熱系數(shù)，4。3，14。傳熱介質(zhì)不同，其摩擦阻力也不同.水力計(jì)算應(yīng)按選用的傳熱介質(zhì)的水力特性進(jìn)行計(jì)算 國(guó)內(nèi)已有塑料管比摩阻均是針對(duì)水而言。對(duì)添加防凍劑的水溶液、目前尚無(wú)相應(yīng)數(shù)據(jù),為此 地埋管壓力損失可參照以下方法進(jìn)行計(jì)算 該方法引自。地源熱泵工程技術(shù)指南。Ground source。heat，pump，engineer，ing，manual。1.確定管內(nèi)流體的流量，公稱直徑和流體特性。2 根據(jù)公稱直徑，確定地埋管的內(nèi)徑 3，計(jì)算地埋管的斷面面積A.式中 A.地埋管的斷面面積，m2、dj,地埋管的內(nèi)徑 m 4、計(jì)算管內(nèi)流體的流速V 式中 V。管內(nèi)流體的流速，m.s、G、管內(nèi)流體的流量、m3，h。5,計(jì)算管內(nèi)流體的雷諾數(shù)Re、Re應(yīng)該大于2300以確保紊流 式中。Re,管內(nèi)流體的雷諾數(shù)，ρ 管內(nèi)流體的密度.kg m3 μ。管內(nèi)流體的動(dòng)力黏度，N,s、m2.6.計(jì)算管段的沿程阻力Py 式中，Py.計(jì)算管段的沿程阻力,Pa。Pd。計(jì)算管段單位管長(zhǎng)的沿程阻力,Pa，m.L.計(jì)算管段的長(zhǎng)度,m,7、計(jì)算管段的局部阻力Pj、式中.Pj.計(jì)算管段的局部阻力，Pa,Lj、計(jì)算管段管件的當(dāng)量長(zhǎng)度.m、管件的當(dāng)量長(zhǎng)度可按表1計(jì)算、表1.管件當(dāng)量長(zhǎng)度表 8 計(jì)算管段的總阻力Pz，式中,Pz 計(jì)算管段的總阻力，Pa，4、3，15 地埋管換熱系統(tǒng)根據(jù)建筑負(fù)荷變化進(jìn)行流量調(diào)節(jié) 可以節(jié)省運(yùn)行電耗 4。3,17。目的在于防止地埋管換熱系統(tǒng)堵塞