地源熱泵地埋管長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)研究

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1、地源熱泵地埋管長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)研究　　摘要：地源熱泵是一種可持續(xù)發(fā)展的綠色環(huán)保技術(shù)，為了保障資源的再生利用，采用地源熱泵能夠有效的利用地?zé)豳Y源，減少不可再生資源的應(yīng)用。但是在地源熱泵的設(shè)計(jì)中，需要對(duì)熱泵的參數(shù)進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)。相比于傳統(tǒng)空調(diào)形式，地源熱泵中增加了地?zé)釗Q熱器，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要就地源熱泵的長(zhǎng)度進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，從而保障地源熱泵的傳熱，增加熱量傳導(dǎo)與利用效率?！　￡P(guān)鍵詞：地源熱泵；傳熱研究；設(shè)計(jì)　　中圖分類(lèi)號(hào)：TK124文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A　　1、前言　　地源熱是一種節(jié)能環(huán)保的能源，我國(guó)XX年推出的《可再生能源法》以及《地源熱泵系統(tǒng)

2、工程技術(shù)規(guī)范》，對(duì)于我國(guó)地源熱的應(yīng)用提出了指導(dǎo)性的規(guī)范。隨著能源危機(jī)的影響以及不可再生能源的逐漸消耗，地源熱逐漸會(huì)成為能源的關(guān)鍵方式，在未來(lái)的能源利用中占據(jù)越來(lái)越重要的作用。地源熱泵技術(shù)也能夠成為地源熱利用的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)于地源熱的應(yīng)用具有重要的意義。地源熱泵埋管是地源熱泵系統(tǒng)的一種形式，這種系統(tǒng)主要用于散熱，而且在設(shè)計(jì)應(yīng)用的過(guò)程中，不需要考慮沉降以及地下水位的問(wèn)題，而且應(yīng)用過(guò)程中，不會(huì)存在排煙污染以及排水污染等污染問(wèn)題，因此在應(yīng)用中具備獨(dú)特的價(jià)值，而且應(yīng)用最為廣泛。但是不同于空調(diào)中的換熱管設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，因?yàn)榱慵约熬S護(hù)并不

3、方便，所以需要進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，從而保障地源熱泵的使用壽命盡量長(zhǎng)，而且埋管的長(zhǎng)度等參數(shù)會(huì)直接影響地源熱泵的使用效率，所以在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)該對(duì)相關(guān)的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，從而有效的進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于地源熱的使用具有研究?jī)r(jià)值。　　2、地埋管長(zhǎng)度設(shè)計(jì)現(xiàn)狀　　地埋管長(zhǎng)度設(shè)計(jì)現(xiàn)狀　　目前在進(jìn)行地源熱泵的埋管長(zhǎng)度設(shè)計(jì)計(jì)算中，大多數(shù)是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，采用估算的方式，以地下熱負(fù)荷等參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而進(jìn)行管長(zhǎng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算。但是這種方式相對(duì)保守，在應(yīng)用過(guò)程中，因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員的保守設(shè)計(jì)，會(huì)造成設(shè)計(jì)的浪費(fèi)，增加投資的費(fèi)用。而且目前計(jì)算中，可以

4、采用專(zhuān)用的GCHPCALC等軟件，但是這些軟件相對(duì)復(fù)雜，不宜推廣。　　埋管長(zhǎng)度設(shè)計(jì)原則　　在相應(yīng)的《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》中，已經(jīng)有相關(guān)的計(jì)算埋管長(zhǎng)度的方式，其中設(shè)計(jì)的過(guò)程中，引入平衡溫度與典型氣象的概念，對(duì)于地源熱泵中的關(guān)鍵參數(shù)繼續(xù)擰測(cè)試與選擇，從而擬定了一種設(shè)計(jì)埋管的科學(xué)方法?！　〉芈窆茉O(shè)計(jì)特點(diǎn)　　地埋管主要有水平管與豎直埋管的方式，而在相關(guān)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了需要滿(mǎn)足埋管的區(qū)域要求之外，還需要對(duì)于埋管周邊的環(huán)境進(jìn)行認(rèn)識(shí)，對(duì)于埋管周邊的巖土特性進(jìn)行分析，從而選擇合適可行的施工方式。因此在施工完成后，需要采用科學(xué)的方式對(duì)管長(zhǎng)進(jìn)

5、行計(jì)算，計(jì)算的過(guò)程中，需要根據(jù)周邊的巖土性質(zhì)、周邊的地?zé)岘h(huán)境以及地源熱泵的需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，因?yàn)槭艿街T多因素的限制，因此在設(shè)計(jì)的過(guò)程中通常采用地源熱泵與輔助冷熱源相結(jié)合的混合式進(jìn)行地源熱泵設(shè)計(jì)?！　?、地源熱泵地埋管長(zhǎng)設(shè)計(jì)　　參數(shù)的來(lái)源與分析　　在地源熱泵埋管長(zhǎng)度的計(jì)算中，需要多種參數(shù)的計(jì)算，而且計(jì)算的過(guò)程中，需要對(duì)于相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行確定，從而保證計(jì)算結(jié)果科學(xué)合理。在參數(shù)的來(lái)源中，主要需要如下的參數(shù)?！　岜脵C(jī)組的性能　　地源熱泵機(jī)組的性能是影響長(zhǎng)度的重要因素，而且相關(guān)的想能參數(shù)會(huì)隨著實(shí)際工作概況變化而變化，因此在計(jì)算的過(guò)程中，需要采用

6、廠(chǎng)商所指定的制熱量與制冷量的參數(shù)，從而保證參數(shù)的可靠應(yīng)用。對(duì)于已經(jīng)使用了多年的地源熱泵的計(jì)算，可以采用擬合公式計(jì)算相關(guān)的參數(shù)?！　〉湫蜌庀竽陻?shù)據(jù)　　典型氣象年是最近三十年的月平均氣候，通過(guò)選擇大量的數(shù)據(jù)，從而制作平均數(shù)據(jù)表，得到相關(guān)的曲線(xiàn)并進(jìn)行平滑處理，最終得到相關(guān)的平均氣候參數(shù)。典型氣候年的數(shù)據(jù)包括最熱月、最冷月以及平均氣溫等參數(shù)?！　鳠崮Ｐ偷倪x擇　　根據(jù)《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)中的額模型選用的是一維線(xiàn)的熱源模型，該模型是1948年提出來(lái)的，最初應(yīng)用于該模型計(jì)算地下埋管中換熱器的尺寸計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)方法，該方法需

7、要對(duì)于傳熱熱阻進(jìn)行設(shè)計(jì)，而且在計(jì)算的過(guò)程中，需要對(duì)于換熱器的材質(zhì)熱阻與周邊環(huán)境的熱阻進(jìn)行計(jì)算，從而有效的計(jì)算導(dǎo)熱材料的熱阻。在計(jì)算的過(guò)程中，根據(jù)技術(shù)規(guī)范，設(shè)計(jì)的對(duì)流熱阻、關(guān)閉導(dǎo)熱熱阻與鉆孔壁熱阻都有詳盡的計(jì)算公式。其中計(jì)算分別如下所示：　　　在相應(yīng)的計(jì)算中di為地源熱泵埋管的內(nèi)徑，m；λ為U型管導(dǎo)熱系數(shù)，h為對(duì)流換熱系數(shù)，W(m2，K)W(mK)；do為U型管外徑，m；對(duì)單U型管=2，對(duì)雙U型管=4；dp為U型管當(dāng)量直徑，m為灌漿材料導(dǎo)熱系數(shù)，W(mK)；de為鉆孔直徑，m?！　〉芈窆荛L(zhǎng)度計(jì)算方法　　根據(jù)以上的參數(shù)以及《地源熱泵系

8、統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》的設(shè)計(jì)要求，需要根據(jù)以下原則進(jìn)行計(jì)算：　　設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)運(yùn)行的參數(shù)調(diào)節(jié)相關(guān)的額參數(shù)設(shè)計(jì)，從而確定熱泵的冷熱負(fù)荷。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要根據(jù)結(jié)構(gòu)與參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。　　設(shè)計(jì)的過(guò)程中，典型氣象年參數(shù)包括確定最熱月，最冷月與地表面年平均溫度，根