地源热泵地埋管系统设计计算说明001

地源热泵地埋管系统设计计算说明

B2栋：

（1） 建筑物冷负荷及主要设备选型

根据软件精确计算该建筑物冷负荷，B2楼的冷冻负荷为915KW，采暖负荷为211 KW。

根据该建筑物的功能特点，选择美意整体式和分离式地源热泵机组。在标准设计工况下的COP1=4.2（制冷）、COP2=2.90制热。

（2） 计算地下负荷

冬夏季地下换热量分别是指夏季向土壤排放的热量和冬季从土壤吸收的热量。可以根据以下公式计算：

Q1’、= Q1 X（1+11）= 915X（1+）=1133KW COP14.2

Q2’、= Q2 X（1-11）= 211X（1-）=138KW COP22.90

其中：Q1’：夏季向土壤排放的热量， KW

Q1 ：夏季设计总冷负荷，KW

Q2’：冬季向土壤吸取的热量， KW

Q2 ：冬季设计总冷负荷，KW

COP1 ：设计工况下水源热泵机组的制冷系数

COP2： 设计工况下水源热泵机组的供热系数

因为夏季向土壤中排放的热量远大于冬季从土壤中吸取的热量。所以以夏季向土壤排放的热量Q1’进行计算。

（3） 竖井埋管管长

地下热交换器长度的确定除了已确定的系统布置和管材外，还需要有当地的土壤技术资料，如地下温度、传热系数等。根据我们我已掌握该地区的地质资料和实际工程中经验，可以利用管材“换热能力”来计算管长。换热能力即单位垂直埋管深度或单位管长的换热量，一般单U型管垂直埋管换热为70～110W/m(井深)，或35～55W/m(管长)，水平埋管为20～40W/m（管长）左右。

按招标要求本项目采用双U型管，根据埋管施工范围内地下土壤均有9~15米厚的黄土覆盖层，下部为巨厚状灰岩，局部地段有部分变质岩和泥炭岩层，岩层相对破碎、节理裂隙发育，地下水不丰富；土层具不透水性，岩层无层间积水，不排除局部有喀斯特地貌和地下溶蚀空洞等地质情况，换热能力取25W/m（管长），具体计算公式如下：

Q1′×1000L= 25

其中L——竖井埋管总长，m

′Q1——夏季向土壤排放的热量，kW

分母“25”是夏季每m管长散热量，W/m

对于B2楼：

L=1133×1000 =45320（米） 25

（4） 确定竖井数目及间距

竖井深度多数采用50～100m，根据招标文件要求和现场的地质条件要求，该地区竖井打100米。根据下式计算竖井数目:

N=L 4×H

其中N——竖井总数，个

L——竖井埋管总长，m

H——竖井深度，m

分母“4”是考虑到竖井内埋管管长约等于竖井深度的4倍。

对于B2楼：

N=45320L ==113.3（个） 4×1004×H

跟据招标文件要求及保证系统平衡，取112个孔，14条支路，每条支路8个孔。DN32U型管竖井的水平间距为4m。

（5） 管材的选取

一般来讲，一旦将换热器埋入地下后，基本不可能进行维修或更换，这就要求保证埋入地下管材的化学性质稳定并且耐腐蚀。选择上海产PE管，其规格满

足招标文件要求的外径和管壁厚。

（6） 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内保持紊流（流体的雷诺数Re达到3，000以上）以保证流体与管道内壁之间的传热。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，管内流速控制在1.22m/s以下,对更大管径的管道，管内流速控制在2.44m/s以下或一般把各管段压力损失控制在4mH2O/100m当量长度以下。