地埋管地源熱泵設(shè)計(jì)(修改版)模板

地埋管地源熱泵設(shè)計(jì)(修改版)模板第一頁，共23頁。第二頁，共23頁。土壤溫度隨深度變化示意圖月份01020304004080120160200240280320360地表2FT（0.6m)5FT(1.5m)12FT(3.6m)1

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6789101112天數(shù)第三頁，共23頁。地源熱泵普通空調(diào)系統(tǒng)對(duì)于制冷來說，地源熱泵與常規(guī)冷水機(jī)組最大的區(qū)別是：空調(diào)系統(tǒng)的冷卻水冷卻變?yōu)榈叵滤蛲寥览鋮s。制熱和生活熱水供應(yīng)時(shí)，地源熱泵系統(tǒng)可以替代鍋爐。第四頁，共23頁。第五頁，共23頁。地源熱泵系統(tǒng)的組成①室外地能換熱系統(tǒng)土壤源地下水地表水②水源熱泵機(jī)組③室內(nèi)采暖空調(diào)末端①②③第六頁，共23頁。什么是地源熱泵地源熱泵是一種利用地表或地下淺層地?zé)岬鹊蜏氐臀粺崮苜Y源，并采用熱泵原理，通過少量的高位電能輸入，實(shí)現(xiàn)既能供熱又能制冷、低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移的一種技術(shù)。第七頁，共23頁。一、巖土熱物性參數(shù)巖土體類型、熱特性、熱傳導(dǎo)性、含水率、密度、溫度等是影響地埋管換熱系統(tǒng)性能的主要因素。就地表而言，垂直地表土方向的導(dǎo)熱性大于水平方向的導(dǎo)熱性，巖土的熱物性參數(shù)可參見表1。表1巖土熱物性參數(shù)序號(hào)巖土名稱天然含水量密度導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)溫系數(shù)比熱容

(%)(kg/m3)(W/m.K)(m2/h)(kJ/kg.K)1粉土16.315900.630.001291.112粉土22.919201.260.001581.53粉土26.921301.790.002641.154粉土25.318501.450.001781.595粉土2619301.610.002221.356粘性土26.319901.410.001641.567粘性土1920001.20.001521.428粘性土29.820501.660.001711.719粘性土30.121101.630.001971.41第八頁，共23頁。導(dǎo)熱系數(shù)比熱容序號(hào)巖土名稱天然含水量密度導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)溫系數(shù)比熱容

(%)(kg/m3)(W/m.K)(m2/h)(kJ/kg.K)10粘性土2721701.550.001831.4111粘性土2920201.690.001841.6412粘性土31.421401.850.002231.413粘性土2020901.190.001361.5114細(xì)砂22.118001.60.002091.5315細(xì)砂11.115700.730.001651.0216細(xì)砂5.513100.640.00176117細(xì)砂814200.650.001960.8418細(xì)砂16.114600.860.00211.0119中砂714900.790.002010.9520中砂13.815101.060.002550.9921粗砂12.412601.060.002851.0622礫砂8.919501.410.002810.9323礫砂5.316001.040.00280.8424粗礫砂23.321301.880.002281.3925粗礫砂21.922001.750.001881.5226圓礫9.518601.440.003180.8827圓礫10.518300.940.001980.93表1巖土熱物性參數(shù)第九頁，共23頁。序號(hào)巖土名稱天然含水量密度導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)溫系數(shù)比熱容

(%)(kg/m3)(W/m.K)(m2/h)(kJ/kg.K)28卵石+砂9.818401.620.003580.8929砂巖－22501.840.00350.8430石灰?guī)r－27003.140.00460.9131石灰?guī)r－22501.280.002450.8432石灰?guī)r－20001.160.002270.9233石灰?guī)r－17000.930.002140.9234大理石+花崗巖－30003.60.005170.8435大理石+花崗巖－28003.450.004870.9136花崗巖－27003.140.00460.9137石灰質(zhì)凝灰?guī)r－13000.520.001570.9238灰質(zhì)頁巖－17600.830.001661.02表1巖土熱物性參數(shù)第十頁，共23頁。二、地埋管管材地埋管管材及管件應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，且應(yīng)具有質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告和出廠合格證。地埋管管材及管件應(yīng)采用相同材料，且應(yīng)具有化學(xué)穩(wěn)定性好、耐腐蝕、導(dǎo)熱系數(shù)大、流動(dòng)阻力小等質(zhì)量特性，一般采用高密度聚乙烯管（PE80或PE100）或聚丁烯管（PB），不宜采用聚氯乙烯（PVC）管。地埋管質(zhì)量應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中的各項(xiàng)規(guī)定。聚乙烯管應(yīng)符合《給水用聚乙烯（PE）管材》GB/J13663的要求；聚丁烯管應(yīng)符合《冷熱水用聚丁烯（PB）管道系統(tǒng)》GB/T194732的要求。管材的公稱壓力及使用溫度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，且管材的公稱壓力不宜小于1.0MPa。地埋管外徑及壁厚可按表2、表3的規(guī)定選用。第十一頁，共23頁。公稱外徑dn平均外徑公稱壁厚/材料等級(jí)最小最大公稱壓力

1.0MPa1.25MPa1.6MPa202020.3－－－252525.3－2.3+0.5/PE80－323232.3－3.0+0.5/PE803.0+0.5/PE100404040.4－3.7+0.6/PE803.7+0.6/PE100505050.5－4.6+0.7/PE804.6+0.7/PE100636363.64.7+0.8/PE804.7+0.8/PE1005.8+0.9/PE100757575.74.5+0.7/PE1005.6+0.9/PE1006.8+1.1/PE100909090.95.4+0.9/PE1006.7+1.1/PE1008.2+1.3/PE1001101101116.6+1.1/PE1008.1+1.3/PE10010.0+1.5/PE100125125126.27.4+1.2/PE1009.2+1.4/PE10011.4+1.8/PE100140140141.38.3+1.3/PE10010.3+1.6/PE10012.7+2.0/PE100160160161.59.5+1.5/PE10011.8+1.8/PE10014.6+2.2/PE100180180181.710.7+1.7/PE10013.3+2.0/PE10016.4+3.2/PE100200200201.811.9+1.8/PE10014.7+2.3/PE10018.2+3.6/PE100225225227.113.4+2.1/PE10016.6+3.3/PE10020.5+4.0/PE100250250252.314.8+2.3/PE10018.4+3.6/PE10022.7+4.5/PE100280280282.616.6+3.3/PE10020.6+4.1/PE10025.4+5.0/PE100315315317.918.7+3.7/PE10023.2+4.6/PE10028.6+5.7/PE100355355358.221.1+4.2/PE10026.1+5.2/PE10032.2+6.4/PE100400400403.623.7+4.7/PE10029.4+5.8/PE10036.3+7.2/PE100表2聚乙烯（PE）管外徑及公稱壁厚（mm）第十二頁，共23頁。公稱外徑dn平均外徑公稱壁厚最小最大202020.31.9+0.3252525.32.3+0.4323232.32.9+0.4404040.43.7+0.55049.950.54.6+0.6636363.65.8+0.7757575.76.8+0.8909090.98.2+1.011011011110.0+1.1125125126.211.4+1.3140140141.312.7+1.4160160161.514.6+1.6表3聚丁烯（PB）管外徑及公稱壁厚（mm）第十三頁，共23頁。二、地埋管管材埋地管道應(yīng)采用熱熔或電熔連接。聚乙烯管道的連接應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《埋地聚乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》（CJJ101）的有關(guān)規(guī)定。地埋管宜根據(jù)設(shè)計(jì)中選用的管材長度由廠家成捆供貨，以減少埋管接頭數(shù)量。豎直地埋管U形管的組對(duì)長度應(yīng)能滿足插入鉆孔后與水平環(huán)路集管連接的要求。組對(duì)好的U形管的兩接頭部位應(yīng)及時(shí)密封。豎直地埋管換熱器的U形管接頭，宜選用定型的U形彎頭成品件，不宜采用直管道煨制彎頭，有條件時(shí)宜由生產(chǎn)廠家將彎頭或定型連接件與U形管連接好，成套供貨。第十四頁，共23頁。三、地埋管水力計(jì)算地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際選用的傳熱介質(zhì)的水力特性進(jìn)行水力計(jì)算。國內(nèi)目前塑料管的比摩阻均是以水為傳熱介質(zhì)，對(duì)添加防凍劑的水溶液均無相應(yīng)數(shù)據(jù)，水力計(jì)算時(shí)可按《地源熱泵工程技術(shù)指南》（Ground-sourceheatpumpengineeringmanual）推薦的方法進(jìn)行。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。計(jì)算地埋管的斷面面積：式中——地埋管的斷面面積（

）；

——地埋管的內(nèi)徑（m）。第十五頁，共23頁。三、地埋管水力計(jì)算4)計(jì)算管內(nèi)流體的流速:

式中V——管內(nèi)流體的流速（m/s）；

G——管內(nèi)流體的流量（）。5)計(jì)算管內(nèi)流體的雷諾數(shù)，應(yīng)該大于2300以確保紊流：

式中——管內(nèi)流體的雷諾數(shù)；

——管內(nèi)流體的密度（）；

——管內(nèi)流體的動(dòng)力黏度（）第十六頁，共23頁。三、地埋管水力計(jì)算6)計(jì)算管段的沿程阻力：式中——計(jì)算管段的沿程阻力（Pa）；

——計(jì)算管段單位管長的沿程阻力（Pa/m）；

——計(jì)算管段的長度（m）。7)計(jì)算管段的局部阻力：式中——計(jì)算管段的局部阻力（Pa）；

——計(jì)算管段管件的當(dāng)量長度（m）。管件的當(dāng)量長度可按表4計(jì)算。第十七頁，共23頁。名義管徑彎頭的當(dāng)量長度（m）T形三通的當(dāng)量長度（m）90°標(biāo)準(zhǔn)型90°長半徑型45°標(biāo)準(zhǔn)型180°標(biāo)準(zhǔn)型旁流三通直流三通直流三通后縮小1/4直流三通后縮小1/23/8″DN100.40.30.20.70.80.30.40.41/2″DN120.50.30.20.80.90.30.40.53/4″DN200.60.40.311.20.40.60.61″DN250.80.50.41.31.50.50.70.85/4″DN3210.70.51.72.10.70.913/2″DN401.20.80.61.92.40.81.11.22″DN501.510.82.53.111.41.55/2″DN631.81.313.13.71.31.71.83″DN752.31.51.23.74.61.52.12.37/2″DN902.71.81.44.65.51.82.42.74″DN1103.121.65.26.422.73.15″DN12542.526.47.62.53.746″DN1604.93.12.47.69.23.14.34.98″DN2006.143.110.112.245.56.1表4管件當(dāng)量長度表

第十八頁，共23頁。三、地埋管水力計(jì)算8)計(jì)算管段的總阻力：

式中——計(jì)算管段的總阻力（Pa）。在相同管徑、相同流速下，雷諾數(shù)大小依次為：水、CaCl2水溶液、乙二醇水溶液，其臨界流速比為：1：2.12：2.45。為了保持管內(nèi)的紊流流動(dòng)，CaCl2水溶液、乙二醇水溶液需采用比水大的流速和流量。在相同管徑、相同流速下，水的換熱系統(tǒng)最大，其大小依次為：水、CaCl2水溶液、乙二醇水溶液，其具體比值與管徑和流速有關(guān)，其大小比值約為：1：0.47～0.62：0.41～0.56第十九頁，共23頁。三、地埋管水力計(jì)算由于地埋管換熱器內(nèi)傳熱介質(zhì)的流動(dòng)一般均在紊流或紊流光滑（過渡）區(qū)內(nèi)，即2300<Re<。在此范圍內(nèi)，在相同管徑、相同流速下，CaCl2水溶液、乙二醇水溶液管路沿程阻力為水的1.44倍和1.28倍。一般來說，地埋管換熱器的環(huán)路壓力損失宜控制在30～50KPa/100m，最大不超過50KPa/100m。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)路進(jìn)行阻力計(jì)算。地埋管最不利環(huán)路的壓力損失，再加上熱泵機(jī)組、平衡閥和其它設(shè)備管件的壓力損失，并考慮一定的安全裕量，即可確定地埋管側(cè)循環(huán)水泵的揚(yáng)程。根據(jù)系統(tǒng)總流量和水泵揚(yáng)程，選擇滿足要求的水泵型號(hào)和臺(tái)數(shù)。