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地源热泵系统地埋管换热器设计标准
地源热泵系统地埋管换热器设计需要遵循以下标准：
1. 地埋管长度：地埋管的长度应该根据项目的热负荷来确定。
通常来说，每平方米的供热面积需要1.5到2米的地埋管长度。
2. 地下管道材料：地下管道材料应该是防腐蚀、耐压、耐高温的材料。
常见的材料有PE管、PVC管、玻璃钢管等。
3. 地下管道布局：地下管道应该布置在深度大于1米的土层中，管道间距应该不小于1米。
4. 地下管道安装：地下管道的安装应该避免出现弯曲、压扁等情况，管道与管道之间应该加装防水胶带以避免漏水。
5. 管道维护：地下管道应该有定期的维护和检测。
通常来说，每一年至少要进行一次管道的清洗和排气。
6. 管道的导热性能：地下管道应该具有较好的导热性能以保证换热效果。
7. 管道的热损失：地下管道的热损失应该较小，通常应控制在3%以内。
以上是地源热泵系统地埋管换热器设计时需要遵循的标准。
南通站房地埋管地源热泵系统设计3中铁第四勘察设计院集团有限公司 黄武刚☆摘要 根据工程所在地的客观条件,从环保、节能、设置位置、水文地质、政策允许等方面阐述了南通火车站的空调冷热源方案选择。
并从热物性测试、可埋管区域、集管敷设、土壤热平衡措施等方面介绍了地埋管换热器的系统设计及使用效果。
关键词 冷热源 地埋管地源热泵 竖直地埋管换热器 土壤热平衡Gr o u n d 2c o up l e d h e a t p u m p s yst e m d e si g n f orN a nt o n g Ra il w a y St a ti o nBy H uang Wugang ★Abs t r a ct Based on t he objective conditions of t he p roject ,p resents t he cold a nd heat source sche me selection respecting environme nt p rotection ,energy saving ,setting p osition ,hydrogeology a nd gover nme nt regulations.Exp ounds t he ground heat exchanger syste m design a nd op eration eff ects f rom t he aspects of t he t her mo 2p hysical p rop erty testing ,piping area ,pip e laying ,a nd soil t hermal equilibrium measures.Keywor ds cold and heat source ,ground 2coupled heat p ump ,vertical ground heat excha nger ,soil t her mal equilibrium★China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.,Ltd.,Wuhan ,China3中铁第四勘察设计院集团有限公司院控科研项目(编号:2005K20)1 工程概况南通站房为既有站房的改扩建工程,站区位于南通港闸区幸福乡,最高聚集人数按3000人设计,是线下式大型站房[1]。
地源热泵地埋管水平管间距要求地源热泵是一种利用地下土壤或地下水等地热源进行供暖、制冷和热水的技术。
地源热泵地埋管是地源热泵系统中的关键组成部分，它起着连接热泵与地热源之间的作用。
地源热泵地埋管的水平管间距是影响地源热泵系统性能的一个重要因素。
地源热泵地埋管的水平管间距通常是指地埋管中两个相邻水平管之间的距离。
水平管间距的合理设置直接影响到地源热泵系统的热交换效果和运行效率。
一般来说，水平管间距的选择应综合考虑以下几个因素：1. 地热源的特性：地下土壤或地下水的温度分布是不均匀的，不同地区的地热资源差异也较大。
因此，在选择水平管间距时需要考虑地下热源的温度分布情况，以充分利用地热资源。
2. 地埋管的敷设方式：地源热泵地埋管可以采用不同的敷设方式，如单回路、双回路、螺旋形等。
不同的敷设方式对水平管间距的要求也不同。
例如，螺旋形敷设方式可以增加地埋管的长度，从而提高热交换效果，但同时也增加了敷设难度和成本。
3. 热泵系统的负荷需求：地源热泵系统的负荷需求是决定水平管间距的重要因素之一。
负荷需求大的系统需要更多的热交换面积，因此水平管间距可以适当减小；负荷需求小的系统则可以适当增大水平管间距，以降低成本。
4. 地埋管的材料和直径：地源热泵地埋管可以采用不同的材料和直径，如聚乙烯、聚丙烯等。
不同材料和直径的地埋管对水平管间距的要求也不同。
一般来说，直径较大的地埋管可以增加热交换面积，从而提高系统性能。
根据以上因素的综合考虑，一般地源热泵地埋管的水平管间距可以在1.5米到3米之间选择。
如果地热资源较为丰富，地埋管的敷设方式采用螺旋形，系统负荷需求较大，可以适当减小水平管间距。
相反，如果地热资源较为有限，地埋管的敷设方式采用单回路，系统负荷需求较小，可以适当增大水平管间距。
需要注意的是，水平管间距的设置应符合国家相关标准和规范的要求。
同时，在实际工程中还需要考虑到施工条件、地埋管的敷设深度、土壤热导率等因素的影响，以确保地源热泵系统的正常运行和长期稳定性。
地源热泵地埋管系统施工方案首先是地下管道的敷设。
在施工前，需要根据建筑的平面布局和地形条件确定管道的敷设路线。
根据设计要求和地下环境条件，选择使用适宜的材料，如PE管或PVC管。
敷设过程中，首先需要清理敷设区域，确保地面平整。
然后，使用挖掘机或手动挖掘工具开挖地沟，根据设计要求和管道数量确定地沟的尺寸和深度。
地沟的底部应该平整，并且需要确保管道的坡度，以便排水畅通。
在地沟底部设置管道支承，使管道固定。
接下来是管道的连接。
在敷设的每个管道之间进行连接时，需要使用专用的管道连接件，如弯头、管箍、管接头等。
连接件的选择应根据管道的材料和直径来确定。
在连接过程中，需要确保连接件的牢固和密封。
对于PE管，一般采用电热熔连接，对于PVC管，一般采用PVC胶水连接。
连接完成后，需要进行压力试验，确保连接处没有渗漏。
最后是地源热泵机组的安装。
在选择安装地点时，需要考虑机组与管道的连接方便性和机组的运行稳定性。
一般来说，机组应尽可能靠近地下管道敷设区域。
机组的安装应符合相关的安装规范和要求。
安装完成后，还需进行机组性能的测试和调试，确保其正常运行。
此外，还需要注意以下几点。
首先，施工过程中需要确保施工质量，杜绝破坏地下管道的行为。
其次，在施工过程中需要做好安全措施，确保施工人员的安全。
最后，在施工完成后，需要对施工区域进行清理和整理，恢复原样。
综上所述，地源热泵地埋管系统的施工方案包括地下管道的敷设、管道的连接和地源热泵机组的安装等。
合理的施工方案能够确保系统的正常运行和使用寿命。
在施工过程中需要注意施工质量和施工安全。
通过科学的施工方案和严格的施工操作，地源热泵地埋管系统能够为人们提供可靠、高效的供暖、制冷和热水服务。
浅谈地埋管地源热泵的设计
摘要:本文将论述地埋管地源热泵系统的设计体要点。
关键词：“卡诺循环”“制热系数”“单口井换热量”“换热热阻”中图分类号： th3 文献标识码： a 文章编号：
1.引言
近年来，地埋管地源热泵系统在建筑工程中得到广泛应用。
一提到地埋管地源热泵系统，人们立刻想到“节能”、“环保”、“绿色”、“减排”，但是根据工程回访（京津地区），很多业主反应地埋管地源热泵系统没有想象中的那么节能。
本文将追根溯源，讨论地埋管地源热泵系统为什么节能，怎样才能节能，提出建筑物地埋管地源热泵系统比传统空调系统经济节能是靠精细、合理、优化的设计来保证的。
2.地埋管地源热泵系统的概念
地埋管地源热泵系统是一种以大地作为冷、热源，以水溶液作为媒介，通过垂直或水平封闭管路与大地交换热量，并把交换的热量提供给地源热泵机组，维持地源热泵机组正常工作，向建筑物供冷或供热的集中空调系统。
在冬季，地埋热泵系统通过埋在地下的封闭管道（亦称地下换热系统）从大地收集自然界热量，而后由环路中的循环水溶液把热量带到室内，再由室内的地源热泵系统提升热的品位，把热量释放到室内。
在夏季，为达到给室内降温目的，地源热泵系统将从室内吸收的多余热量排入水溶液环路中，再经过地下换热系统，讲多余热量释放给大地。
在一年里，对大地而言，冬
季大地在放热，夏季大地在蓄热，这种独特的工况使地埋管地源热泵系统成为跨季节的蓄能空调系统。
3.热泵原理和根本优势
地埋管地源热泵系统首先是一种热泵技术。
热泵技术的基本原理基于卡诺循环，它采用电能（或其它方式）驱动，耗功n,从低温热源中吸取热量q’，并通过高温热源输送热量q，我们把输送的热量与驱动热泵消耗的功之比称为制热系数，即。
我国火力发电网输送到用户的综合效率为33%左右，理论上只要工程中地源热泵制热系数>3.3 , 热泵供暖对一次能源的利用率>1.0。
实际上，大多数情况下，地源热泵制热系数是可以达到 3.0~3.5 的。
而传统的燃油\燃煤\燃气锅炉供热系统的情况是这样的：燃油\燃煤\燃气锅炉的效率n1=0.68,热网效率n2=0.9所以大型热网输送到用户的综合效率，即对一次能源利用率。
热泵采暖的节能特性明显优于以燃油\燃煤\燃气锅炉为热源的采暖系统。
在夏季供冷工况下，地埋管地源热泵系统和传统的电制冷集中空调系统的原理是一样的，形式上主要区别在于：地埋管地源热泵系统向大地排热，传统电制冷集中空调系统通过冷却塔排热。
只有在地下换热系统的水温低于冷却塔水温的情况下，地埋管地源热泵系统比传统空调系统才有优势。
如何降低地下换热系统的水温呢？先要了解地下换热系统的换热机理。
4. 地埋管地下换热系统的换热机理
当地下换热系统向土壤排热时，土壤的水分子蒸发，土壤的湿度
减小，土壤热阻增大，地埋管的换热效率下降。
当地下换热系统向土壤放热时，土壤的水分子凝结，土壤的湿度增大，土壤热阻减小，地埋管周围的土壤导热系数在增加。
所以，冬季地埋管吸热的换热效果要优于夏季地埋管排热的换热效果。
或者说，冬季地埋管的换热情况是能够有一定的自身调节能力的，夏季地埋管的换热是随着排热持续进行而持续恶化的。
5.地埋管地源热泵系统的年热平衡
在寒冷地区，夏季热负荷大于冬季冷负荷，完全使用地埋管换热系统形式的地源热泵系统，将破坏埋管周围换热区域岩土的全年热平衡，导致埋管周围换热区域岩土的温度逐年上升，最后导致运行几年后地源热泵机组在夏季因冷凝器换热水温过高而自我保护停机。
6.单口井换热量没有意义
明白了以上原理，我们可以对单口井换热量进行分析。
工程中（京津地区），很多做地埋管换热系统的厂家提出夏季工况下地埋管单口井换热量能达到6kw甚至8kw。
很多设计师被这些数据所误导，没有理解其中的真正含义，套用这些数据使用在地源热泵系统设计中，纵然地源热泵系统没到崩溃的程度，但是也没发掘出节能的潜力。
其实并不是厂家骗人，地埋管单口井换热量是可以达到上述参考值的，但是实际上单口井换热量是没有明确物理意义的。
单口井的换热量的增加是依靠牺牲地埋管出口水温实现的，即提高地埋管内传热介质与地埋管周围换热区域的温差来实现。
在夏季，地埋管
出口水温度决定着地埋管地源热泵机组的制冷效率。
出口温度越高，制冷效率越低。
也就是说，设计师因各种因素制约，机械地按单口井最大换热能力套用在系统设计上，会导致地埋管井口数量不足，在夏季地埋管出口水温会上升，制冷效率下降，并有可能降低到比冷却塔排热的制冷效率还要低。
系统冬季节省出的能源又被夏季不良工况消耗进去了，这是很多地埋管地源热泵系统不比传统空调系统节能的根源。
7.地埋管地源热泵系统的方案设计过程
建筑物是否采用地埋管地源热泵系统的方案，是一个很复杂的决策计算过程，绝不是一拍脑门就能定出来的。
它是受建筑物规模、功能、当地能源政策、项目资金状况各种因素影响。
作为设计师，首先应根据建筑物规模、功能对建筑物采用传统的空调系统做全年能耗分析。
根据传统空调系统的全年能耗反推出地埋管地源热泵系统的冬季和夏季运行工况，看地埋管侧换热测试报告和机组性能否满足这种工况，如果能满足，才是采用地埋管地源热泵系统方案的前提条件。
不应该认为这种系统节能就用这种系统，而是经过计算在这个建筑物使用这种系统是节能的，所以才使用这种系统。
至此，方案设计决策工作才刚刚开始，下一步是不断调整地埋管地源热泵系统的冬季和夏季运行工况，以达到最佳的投资回收。
井口数量越多，一次投资越大，系统效率越高，运行越省钱；反之，井口数量越少，一次投资越小，系统效率越低，运行越费钱。
总能找到一个最合适的井口数量和运行工况，能达到最佳的投资回收。
这才是一个完整的地埋管地源热泵系统的方案设计。
参考文献
《地埋管地源热泵运行工况参数的确定方法》杨泉琳、龚延风, 暖通空调,2009 vol.39.no.9.
2.《对地源热泵应用的几点思考》张勇，工程与建设，2009 vol.2
3.no.3.
3.《地源热泵系统设计与应用》马最良/吕悦，机械工业出版社， 2007年11月。
