地源热泵地埋管初步设计(洛阳宏图)

1、地埋管初步设计（洛阳宏图宾馆）kyouli1概况本工程夏季总冷负荷为613.0kW，冬季总热负荷为382.4kWo选择贝莱特GSHP地源热泵机组系列GSHP310II型2台，其性能参数如卞：制冷工况（夏季）：制冷量310kW,电功率N=59kW,EER=5.1；冷凝器进/出水温度：3OC/35C;蒸发器进/出水温度：12C/7C;制热工况（冬季）：制热量394kW,电功率N=88kW,COP=4.2：冷凝器进水温度：40C蒸发器进水温度：15C蒸发器阻力45kPa,冷凝器阻力45kPao夏季总冷负荷Ql=613OkW冬季总热负荷QR=382.4kW循环水量：Gl=086QL/At=0.86*6

2、13.0/（12-7）=1054m3/li根据实用供热空调设计手册（第二版）式3041和式30.4.2则：（1）地埋管系统最人释热量：Ql-QlX（1+1/EER）=613.0*（1+1/51）=773.2kW（2）地埋管系统最大吸热量:Qr.zQrX（1-1/COP）=382.4*（1-1/4.2）=291.4kW2地埋管换热器的设计2.2确定地埋管换热器的形式根据洛阳地质及坏境条件，确定采用竖埋管形式，设计单孔深度为100米，孔管径4160mm,双“U型PE100埋管，管径032mnL制冷量31OkW,电功率N=59kW,EER=5.1制热量394kW,电功率N=88kW,COP=4.2根

3、据实用供热空调设计手册（第二版）式304.15和式304.16,则:空调侧水量：X310 x0.8612-7=106.6m3/h地热侧水量:Q(310+59)xOB6n3zl=2X口一=126.9m3/h2.2地下热交换器设计2.2.1确定埋管管氏地下热交换器氏度的确定除了和系统布置形式及管材有关外，还需要有当地的土壤技术资料，如地下温度、传热系数等。在实际工程中，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氏的换热量，一般垂直埋管为70W/m-110W/m(井深)，或35W/m55W/m(管长)，水平埋管为20W/m-40W/m(管长)左右，双U埋管换热量一般为单U

4、埋管的251.3倍陈捷.北京市某研发楼地源热泵空调系统设计。计算埋管长度，取换热能力值为45W/m,通过公式：L=Ql.1000/(qx1.25)=773.2x1000/(45x1.25)=13745.8m13750m其中：L一一双U埋管长度，m：Ql-nx一夏季向土壤排放的热量，kW；q单位管长的换热量/m.2.2.2确定竖井数目及间距国外竖井深度多数采用50m100m，本工程竖井深度定为100m,通过公式计算可得：N二匕(2xH)=13750/(2x100)=68.8570个其中：N竖井个数，个；L双U埋管长度，m：H一一竖井深度，m。根据地源热泵系统工程技术规范4.3.8条，竖井钻孔间趾

5、应满足换需求，间距宜为3m6m,根据本工程地形地貌以及管路水利平衡，确定钻孔间距为5m,布置3对供回水集管，每对集管对应24个“160mm的孔，共计72个孔。3地下侧水力计算地埋管换热器管内的介质，应保持为紊流流动状态(Re2300):通常，管内介质的流速v宜采用：单U型管v0.6m/s；双U型管v(14m/s。水平环路集管的坡度，不应小于2%。实用供热空调设计手册(第二版)管径选取及水力计算在实际工程中确定管径必须满足两个要求：管道要大到足够保持最小输送功率；管道要小到足够使管道内保持紊流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，需要综介考农。一般并联环路用小管径，集管用大

6、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4mH20/100m当量氏度以下。(1)确定地热管接管方式为同程式并联管，地下换热器管内流速为：V=126.9/72*2*3600*(3.14*0.0132)=0.46m/s满足紊流状态。本工程从总地源侧分、集水器中分出3对DN100的供回水管，在经下一级的分、集管再分出6对DN50的供回水管，连接埋入竖井的DN32双U管。每个U管内流量g=Gd/(2*N)=126.9/(2*72)=0.88m7h查实用

7、供热空调设计手册(第二版)聚乙烯塑料管的单位长度摩擦压力损失表(表30.4-9)，并采用局部阻力当量长度法计算局部阻力，计算室外地埋管最不利环路如下：序号X3/h)管径（MI）管长（B）V(m/s)R(Pa/m)Py(Pa)局阻当虽长度5）Pj(Pa)APy+APj(Pa)10.88322000.46145290001.7+2.1=3.855129551注：180标准弯头当量长度（q）32）为1.7m,旁流三通当量氏度（p32）为2.5。室内管水力计算采用流速法计算，取实用供热空调设计手册（第二版）表26.5-11中流速推荐值，如下,冷却水管道水流速度推荐值循环干管（mm）DNW250250D

8、N500DNM500推荐流速（m/s）1.52.02.02.5253.0室内冷却管水力计算表序号流量X3/h)管径管长（m）v(m/s)R(Pa/n)APy(Pa)动压(Pa)APj(Pa)APy+APj(Pa)1126.9DN150201.844233.04660.910.01690.916909.321570.2242.3DN100101.331199.61996.110.0881.48813.710809.8小计306657.010.025723.032380.0选择地源侧管路中的最不利环路，计算其圧力损失作为选取地源侧水泵扬程的依据。Pz=Pw+P.=29.6+（45+2*32.4）=

9、139.4kPa其中：Pz一一最不利环路总圧力损失，kPa；P.一一最不利环路室外埋管压力损失，kPa；P一一最不利环路室内管路压力损失（包括热泵机组的管路压力损失，以及热泵机组、阀门和其他设备元件的压力损失等），MPa。因此水泵扬程设计值为:H=P2x1.1=139.4kPax1.1=153.3kPa=15.4mH2O选用两台泵,则水泵流BG=1.1xGd/2=1.1xl26.9/2=69.8m3/h3.2管道的承压管路最大圧力应小于管材的承压能力。若不计竖井灌浆谢起的静圧抵消，管路所需承受的最大压力等于大气压力、重力作用静圧和水泵扬程一半的总和即：P=Po+pgh+0.5Ph其中：P一管路

10、最大压力，Pa；Po建筑物所在的当地大气圧，Pa；P一一地下埋管中流体密度，kg/rih；g当地重力加速度，m/s2：h地下埋管最低点与闭式循环系统最高点的高度差，m：Ph水泵扬程，Pa。该工程地源侧为闭式定压系统，采用自动补水定压泵为系统补水定压，膨胀水箱定压值为0.25MP3.因此管道的承压为：P=Po+pgh+0.5Ph=0.25+IOOOx9.8x100/10A6+0.5x0.153=1.307MPa上式中的F。此时为膨胀水箱定压值。3.3选择管材地源热泵系统一般采用塑料管材。目前最常用的是聚乙烯（PE）和聚丁烯（PB）管林它们可以弯曲或热熔形成更牢固的形状，可以保证使用50年以上；而PVC管材由于不易弯曲，接头处耐压能力差，容易导致泄漏，因此，不推荐用于地下埋管系统。根据上述计算的管路最大压力为1.307MPa,参考地源热泵系统工程技术规范附录A,选择承圧能