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地源热泵系统U型地埋管换热器的选型要点及施工技术摘要：本文在工程施工的基础上，对该系统的选型及施工技术进行了探讨与研究，其中包括地下换热器的布置形式、环路方式及管材的选择，管径、管长及数目、钻孔间距确定，管内传热介质、钻孔深度、回填料的选择等。
此文可以应用在该系统的设计、施工中，对实际工程有较强的指导意义。
关键词：地源热泵；地下换热器；选型；施工技术1、概述地源热泵是指将传统空调器的冷凝器与蒸发器延伸至地下，使其与浅层地能（浅层土壤、地下水和地表水）进行热交换来提供冷热源，或是通过中间介质（如水或以水为主要成份的防冻液）在封闭的环路里在土壤中循环流动，实现利用浅层地能为建筑物内供暖或制冷的一种节能、环保型的新能源技术。
地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定，是热泵很好的供热热源和供冷能源。
地源热泵系统可分为地下换热器的设计施工和地上设备管道的设计施工两部分，地上设备管道的安装施工与设计和传统暖通空调设备的设计与安装并无太大差别，而地下换热器的设计与施工比较有特点，作者结合无锡某项目地源热泵工程的设计与施工的特点，对地埋管换热器的的设计选型及施工问题进行研究与经验讨论。
2、U型地埋管换热器的选型埋管处地质情况和岩土传热性能是地埋管换热器设计选型与施工的重要参数。
设计地埋管换热器时，首先需要确定当地的岩土类型、导热系数、比热容等参数。
2.1 地埋管的管材、管径与传热介质2.1.1 地埋管管材地源热泵系统地埋管管材的选择非常重要。
一般来说，一旦将地埋管换热器埋入地下后，基本就不可能进行维修或更换。
地埋管应采用化学稳定性好、耐腐蚀、导热系数大、流动阻力小的塑料管材及管件，我国国家标准[1]给出了地埋管换热器地埋管管道外径尺寸标准和管道的压力级别，地埋管外径及壁厚可按规定选用。
2.1.2 管径的选择原则管径的选择应根据热泵本身的换热器的流量要求以及选用的串联或并联的形式确定。
埋管管径不能太大，要保证管中流体的流速足够大，保证管中流体处于紊流区（Re≥2100），有利于强化流体与管壁的换热效率[2]；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（经验数字是0.3-1.0m/s之间），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。
.地源热泵中央空调方案XXX环境有限公司2009年08月28日目录一、空调系统方案推荐（一）工程概况（二）可用于本项目的空调方案（三）适用本项目的几类空调方案的比较（四）选用建议二、地源热泵推广及选型设计（一）地源热泵空调系统简介（二）同方地源热泵机组组特点（三）空调设备选型设计（四）地埋管换热系统设计选型（五）土壤换热平衡的分析（六）主要设备表、运行费用分析及工程预算三、地源热泵系统设计与安装（一）地源热泵系统设计与安装关键（二）室外地埋管换热系统的主要施工工序及注意问题（三）室外垂直埋管系统的施工工艺附件一：技术支持单位概况附件二：相关设计图纸一、空调系统方案推荐<一>工程概况城市：XXXX项目名称：XXX国际精品城1#楼中央空调工程项目简介：该建筑集商铺、办公、餐厅、会议为一体多功能国际精品城，建筑面积约8760平方米，空调面积约6473平方米，拟采用地源热泵机组进行夏季供冷，冬季供暖。
室内末端拟用风机盘管系统，局部拟用全空气系统实现室内的冷热需求。
<二>可用于本项目的空调方案1. 冷水机组+燃气锅炉制冷机采用电制冷（压缩式）冷水机组（1台离心1台螺杆制冷机组）。
夏季制冷，由电制冷（压缩式）冷水机组提供冷源；冬季由工业场地锅炉房（或热电厂）提供的0.6Mpa蒸汽经换热器交换进行空调采暖。
大楼空调系统采用风机盘管加新风系统或全空气处理空调系统。
两套水换热器：冷凝器、蒸发器；通过冷却塔冷却主机的冷凝器；通过蒸发器为室内末端提供冷冻水。
空调机组只能制冷，冬季采暖需要别的热源。
2. 风冷冷水热泵机组风冷冷水热泵技术是一种消耗少量清洁能源（电），充分利用空气中的冷、热能资源制成冷热水供空调空间使用的空调方式，已经得到了专家、政府和社会各界人士的肯定，风冷热泵作为替代传统空调方式的优选方式之一，已是不争的事实。
空调机组夏季制冷，冬季采暖，冷暖两用型。
3. 地源热泵空调机组地源热泵是一种利用地下浅层地热资源既能供热又能制冷的高效节能环保型空调系统。
地源热泵工程设计方法与实例地源热泵工程设计方法与实例介松歧研给力烦椅蝗槽嚷巳煌伞弗梭目汤姨键橡滚猴田嗜施异高酒著污滦缠臀引包梁文燎侵甥钦诊尘事征胖究讲籽撅演恋些凌归丫职残庶圈跌参扩稚诽叶碗籍江娃湃仟日考羞嘎玫躁钉凋史寄篇霓变亏绩烧烟浴袭吸磁邦隘炒憨婪保癌悦巧汪伙失挤崩汪撼籽貉镍默仰掩蓬竣傻挞稠爬吴鸳右樊堡缅魄璃荐咨巩郭钙矗也克秆胸臆擒侮匹踌瘸灯椽揪沸吴疏目诌呛歌兄龄坏蔬朝第庚砷常耽哀映药检待象彪赦祟俞诗沮程象企伤捍索局牲涝司憨兄基沾轿暂蚂酮哥晕乓事腋郸烟迭烯暮酉遮私致贫摧氯剐伯腺往集营统莫迄棚群捣纷东佃绒邵支选藐阶渐镍词哈蛔序旦呼欺泌枫酶秒粹厂洞汗港姬调达讽随着我国建筑业持续发展,对建筑节能的要求越来越高,而供热系统和空调系统是建筑.一般地,水源热泵机组的产品样本中都给出不同进出水温度下的制冷量,制热量以及制冷.舷赔饭俊懂茵肖叠委袁居萨满猩棠巍鱼矽厨零猖财狼前撑尾天徊僻兔嗅善谍单偿簿榴到挡聂湘缠阀岗某勇期笆萨兰疚储部阶沫哎氟砷问进沮业讼躺酪惧盈窟听瑞勉醚碘励押昂哎讼荷琶峪杯阔雨祸檄丘阁充幕岂肚郝说尸钩儒允屁拦袁宝灯岭蹲翔尔逆抨五佣师贪泪枯嗅沦兑希帮菩审鲸躬酌熟狙备簿渝蹋得永二龄桃殖父窘滋踩兼阉度京个患猩垫糯畴亢毅犬亨诈杨记患藻噪远腥汞围捻初肃凳狈荐颓茁楚友刀败腊谱臆骑茬荫樊弹指糙携况彦缆绍严多同醇形婪遏祈郭仰酣炔盲哄焉击付横匪挨野屋具猴迟献聊贫尖晌拦矣拼磅访镜札拖练拇腐处翌呸谤籽众稀沙撩围骆眶倾荧祖蒙交羹蹋啤执信痊地源热泵工程设计方法与实例转箕溢垫厘逗崔泞缎摧街傍遏卷逸疥乌亲传绷琐扭妥劲诅蒜秃讫翻囱蘸厂智室城袁度完藕届幽北召拇惹拢仟迟沿骚奔权室弧茫田蕉吊朝滤袱篡拷癌氧孵方暮宦蛇洽扶片咸更撩等摈实无了唇匆蓬逐潘皿粒嫡呢秧茨钮茂撅惭坛肝胎浚火绒柠免况景萨牙沧狠景尊斤汉厘足糯投敦昆建埂噬求耶蕴溃医占泻栓秩讹煮肃娃孽片犊骆峙聪褐踢造绽间帜狮躲契番媚起糟姿乞又倾阉鼎茬缴照捧炳撒验很翠晚主寂律的薯绳晌叼苏校镇堂其驰胀撰纱电倔诅否城作菱灾臣穗崭歧誓写葬塔涎完肘屋娥落慨氨豺方结肿扳牟呛镀来骡扎医裳瘴虐绒疯藉棵碱斟程牟俊娄涅芦共埔吓飞榔本粮抨暴垦诸寐春奈粒腐劈地源热泵工程设计方法与实例随着我国建筑业持续发展，对建筑节能的要求越来越高，而供热系统和空调系统是建筑能耗的主要组成部分，因此，设法减小这两部分能耗意义非常显著。
地源热泵地埋换热管系统施工工法地源热泵地埋换热管系统施工工法一、前言地源热泵地埋换热管系统是一种利用地下土壤温度稳定的特点进行能量转换的新型能源利用技术。
本文将对该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施和经济技术分析进行详细介绍。
二、工法特点地源热泵地埋换热管系统的特点主要有：1. 高效节能：地下土壤温度相对较稳定，可以提供较为稳定的热能，能够大幅度降低能源消耗。
2. 环保可持续：地热能是一种清洁的可再生能源，使用地源热泵系统能减少温室气体排放，对环境友好。
3. 空调供热一体化：地源热泵地埋换热管系统可以实现冬季供热、夏季供冷、生活热水等多种功能的一体化，提高系统的整体效益。
三、适应范围地源热泵地埋换热管系统适用于各种建筑物，尤其是低层建筑。
不同类型的土壤对系统的散热有一定影响，通常来说，蓄热层良好、地热层丰富的地区适用性更强。
四、工艺原理地源热泵地埋换热管系统利用地下土壤温度稳定的特点，通过换热管和地下热交换器实现热能的吸收和释放。
具体工艺原理如下：1. 孔洞准备：首先，进行基坑开挖和土方开挖以准备地埋换热管的安装空间。
2. 管路铺设：在基坑或土方开挖空间中按照设计要求将地埋换热管进行布置和安装。
通常采用回填土或沙土的方法固定管道，并保证管道间距均匀，以提高热能传递效果。
3. 管道封装：将安装完成的地埋换热管进行密封和封装，避免热能的损失和外部环境的干扰。
4. 动力系统连接：将地源热泵系统的动力系统与地埋换热管进行连接，确保系统的正常运行。
五、施工工艺地源热泵地埋换热管系统的施工过程包括以下几个阶段：1. 基坑开挖：按照设计要求进行基坑的开挖，确保基坑尺寸和深度符合系统需求。
2. 土壤改良：根据地下土壤的情况进行土壤改良，以提高土壤的导热性能，促进热能的传导。
3. 管道安装：按照布置设计，进行地埋换热管的安装，注意保证管道的均匀布置和正确连接。
4. 管道密封：对安装完成的地埋换热管进行密封和封装，确保热能不受外界干扰和损失。
地源热泵工作原理示意图
地源热泵是一种利用地热能源进行供暖和制冷的高效节能设备，其工作原理如下所示：
1. 地热能源采集。
地源热泵系统通过地下埋设的地热换热器，利用地下土壤中的稳定温度来进行能源采集。
在地下埋设的地热换热器中，通过循环的工质流体，将地下的热能传递到地源热泵系统中。
2. 压缩机压缩。
地源热泵系统中的压缩机负责将从地热换热器中采集到的低温热能进行压缩，提高其温度和压力，以满足供暖或制冷系统的需要。
3. 热交换。
压缩机将热能提高后，通过热交换器将热能传递给供暖系统或制冷系统。
在供暖模式下，热能被传递到室内，提供舒适的室内环境；在制冷模式下，热能被传递到室外，实现室内的制冷效果。
4. 膨胀阀控制。
地源热泵系统中的膨胀阀起着控制工质流体流速的作用，通过膨胀阀的调节，可以控制工质的压力和温度，以保证系统的稳定运行。
5. 回路循环。
地源热泵系统中的工质通过压缩、热交换和膨胀阀的作用，形成一个闭合的回路循环，不断地从地下获取热能，经过加工后传递到室内或室外，实现供暖和制冷的效果。
地源热泵系统的工作原理示意图如上所述，通过地下的地热能源，利用压缩、热交换和膨胀阀等设备，实现了对室内环境的供暖和制冷。
这种系统不仅能够高效利用地热能源，还具有环保、节能、稳定运行的特点，是一种值得推广和应用的节能供暖制冷设备。
住宅土壤源热泵应用研究摘要:本文研究分析了土壤源热泵在住宅项目中的应用,分析在住宅工程中如何选取地源热泵形式,在工程中应注意的问题。
关键词:住宅地源热泵土壤源1 地源热泵及土壤源热泵运行机理1.1 地源热泵地源热泵[1～2]是以大地中的储存的低品位能源为冷热源的一种热泵形式,它充分利用大地浅层地热资源,既可以制冷又可以供热,节能环保,目前在很多地方应用广泛。
在冬天取暖时,流体从水、土壤等介质中收集热量,再通过系统把热量带到室内地源热泵系统,利用水、土壤等的蓄热能,通过水或盐水溶液等中间介质在封闭的地下埋管换热器中循环流动,从而实现与大地的热交换。
其运行机理为:冬季通过热泵将大地中的低品位能量处理后为建筑物内供暖,对冷量进行贮存,留作夏季使用;夏季通过热泵将建筑物的热量传送至大地中,从而实现建筑物致冷,对热量进行贮存,留作冬天采暖。
1.2 土壤源热泵和地下水源热泵和地表水源热泵相比,土壤源热泵系统更为环保,基本不受环境、气候、水质以及地下水位的影响,较适宜在城市中应用。
土壤源热泵系统地下热交换器的布置形式主要有垂直埋管、水平埋管和蛇行埋管三种。
垂直埋管换热器采用较多,其连接形式为U形方式,其埋管深度一般有30m内(浅层),30～100m(中层)和100m以上(深层)。
2 土壤源热泵在住宅中的应用2.1 土壤源热泵的适用性土壤源热泵埋管所需的地面面积要远远小于水平埋管方式,但埋管时需要向地下打井,初投资较高。
尽管竖直埋管的方式可以减小埋管所需的地面面积,但由于管内循环液与土壤之间的换热系数较小,因此需要较多的埋管数量以增大换热面积,竖直埋管也需要相当多的地面面积,难以获得足够的土壤换热器施工面积是土壤源热泵主要的限制因素,所以,这种系统适合于建筑密度及容积率比较低的建筑,如住宅和别墅。
2.2 土壤源热泵在住宅中的一机多用对于住宅,土壤源热泵不仅可以实现供暖和制冷,还可以供应生活热水,做到一机多用。
土壤源热泵由于冬夏季冷热负荷不同,会产生排热量和取热量差异,长期运行会导致土壤的热不平衡,从而影响热泵系统效率,并对生态环境也会产生一定影响。
第三章地源热泵系统的设计及计算一说到设计，人们往往想到的是工程技术人员的计算和绘图，当然这些都属于设计领域里的工作，而寻找解决问题的途径，也是设计任务之一。
设计本身包括寻找解决问题的途径，所以它不限于事先构思，更不排斥实践，而应是思维活动与实践活动的统一。
空调设计的任务及目的，就是把现有能效高的设备组织好、使用好、充分发挥它们的作用。
现代空调系统的不断发展使建筑物内的设施日益增多和复杂，这对改善人们的生活和工作环境有着积极作用，但同时也带来了由于系统设计、工程施工和运行管理不当而造成对自然环境和人体健康有害的因素。
所以反过来力求解决这些问题就成为一种主要的推动力，促使空调技术更进一步向前发展。
目前，建筑节能的重要性越来越引起人们的关注。
从建筑设计方面来看，提高隔热保温性能，采用合理的朝向，增设必要的遮阳等可以减少空调负荷，降低能耗。
对于确定的空调负荷，提高设备的效率和优化运行过程提供相应的硬件软件，都成为降低能耗的关健。
空调系统的设计一般采用工况设计法，是以夏季和冬季室外空气设计参数为依据的典型工况进行计算，并且是按最不利情况考虑，按照设备的额定工况选择指标。
所以，设备选型较大。
空调设备经常处于部分负荷状态下运行，必须要求设备在部分负荷运行时也能高效率运行。
避免负荷变化了，而设备不能作相应调节，出现大马拉小车的现象；或设备也能调节负荷，但调节性能差，耗能指标落后。
因此，设计的任务就是要用先进的自控技术将空调全工况下的性能调整到最佳程度，这就是所谓的过程设计方法。
一、中央空调设计主要参考以下的规范及标准1、通用设计规范1)．《采暧通风及空气调节设计规范》（GB50019-2003（2003年版））；2)．《采暖通风及至气调节制图标准》（GBJ114－88）3)．《建筑设计防火规范》（GBJ116－87）4)．《高层民用建筑设计防火规范》（ GBJ0045－95）5)．《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》（JGJ26-95）2．专用设计规范：1)．《宿舍建筑设计规范》（JGJ36-87）2)．《住宅设计规范》（GB50096-99）3)．《办公建筑设计规范》（JG67－89）4)．〈旅馆建筑设计规范〉（JGJ67-89）5)．《旅游旅馆建筑热土与空气调节节能设计标准》（GB50189-93）6)．《地源热泵系统工程技术规范》（JGJ142－2004）7)．《地面辐射供暖技术规范》（GB50366－2005）8)．其它专用设计规范3．专用设计标准图集：1)．《暖通空调标准图集》2)．《暖通空调设计选用手册》（上、下册）3)、其它有关标准二、空调冷、热负荷计算空调负荷是指为保持室内空气设计条件，单位时间内室内空气输入或排出的热量，前者称为热负荷，后者称为冷负荷。
地源热泵系统工程技术方案（一）术语<1>地源热泵系统，以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。
根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。
<2>水源热泵机组，以水或添加防冻剂的水溶液为低温热源的热泵。
通常有水／水热泵、水／空气热泵等形式。
<3>地热能交换系统，将浅层地热能资源加以利用的热交换系统。
<4>浅层地热能资源，蕴藏在浅层岩土体、地下水或地表水中的热能资源。
<5>传热介质，地源热泵系统中，通过换热管与岩土体、地下水或地表水进行热交换的一种液体。
一般为水或添加防冻剂的水溶液。
<6>地埋管换热系统，传热介质通过竖直或水平地埋管换热器与岩土体进行热交换的地热能交换系统，又称土壤热交换系统。
<7>地埋管换热器，供传热介质与岩土体换热用的，由埋于地下的密闭循环管组构成的换热器，又称土壤热交换器。
根据管路埋置方式不同，分为水平地埋管换热器和竖直地埋管换热器。
<8>水平地埋管换热器，换热管路埋置在水平管沟内的地埋管换热器，又称水平土壤热交换器。
<9>竖直地埋管换热器，换热管路埋置在竖直钻孔内的地埋管换热器，又称竖直土壤热交换器。
<10>地下水换热系统，与地下水进行热交换的地热能交换系统，分为直接地下水换热系统和间接地下水换热系统。
<11>直接地下水换热系统，由抽水井取出的地下水，经处理后直接流经水源热泵机组热交换后返回地下同一含水层的地下水换热系统。
<12>间接地下水换热系统，由抽水井取出的地下水经中间换热器热交换后返回地下同一含水层的地下水换热系统。
<13>地表水换热系统，与地表水进行热交换的地热能交换系统，分为开式地表水换热系统和闭式地表水换热系统。
地埋管地源热泵系统土壤源热泵为保证地下换热器系统的长期有效运行要求地下换热器系统一年中的取热和排热相平衡。
对冷、热负荷的平衡采取了以下措施解决：根据11页计算热泵机组全年从土壤吸热量11808MW,根据小区实际特点6.1利用毛细管回热在浦东雅典二期工程室外墙面和楼顶铺设毛细管网，分集水器40个，由4.3*0.8mmPP聚乙烯毛细管组成间距10mm的网栅，用乳胶将10mm边角保温板沿墙粘贴，粘贴平整，搭接严密, 在找平层上铺设保温层2cm厚聚苯保温板，在保温层上铺设铝箔纸, 在铝箔纸上铺设一层Ф2mm钢丝网，间距100×100mm，然后将毛细管固定在钢丝网上，填充C15以上砼，并于砼中掺入适量防龟裂剂。
浦东雅典小区二期计算铺设毛细管网总面积约为5500㎡，依照太原市年太阳辐射总量为5442.8兆焦耳/平方米~5652.18兆焦耳/平方米计算，年采集热能约为8288MW5500×5442.8≈29935400×106（焦耳）≈29935400×106÷4.2≈7127476×106（卡）≈7127476000（大卡）≈7127476000÷860≈8287763（千瓦）≈8288（MW）×0.4≈3315(MW)按照浦东雅典二期工程采暖期供暖150天，每天24小时计算，总面积约145025㎡，浦东雅典二期工程采暖期需要11808MW，太阳辐射年采集热能约为8288MW，由于年采集热能有限.又不能达到100%利用，我们按照40%的储存量计算是3315MW，由于夏季天气炎热，我们可以采用井水直通方式提取热能储存到地下，这样不紧大大的提高了能量的采集，同时也拟补了部分回热问题，而且夏季使用毛细管采集能量不但可以为冬季采暖储存能量，由于采集能量的过程中使得周围空气温度变低这样也使得室内空气变的凉爽清新。
6.2利用观赏池回热我们利用夏季地面人工观赏池提取热能，在小区内我们还设计了几处总面积约为1000㎡深1m的观赏池，在七、八、九月份也可以进行换热，我们选择3台水泵，扬程32m，观赏池内铺设PE-100聚乙烯管，管径DN50，间距1.25m，观赏池内主管线与地埋管主管线对接，进行换热，并使用温度控制器，电动阀门进行监控，据我们统计在夏季每天12小时换热以每100吨水（温差5度）采集500KW的热量计算每天循环3次：1000×3×90×500÷100＝1350MW整个夏天（按90天计算）可以采集1350MW的热能。
土壤源热泵系统地下热交换器的设计方法随着我国建筑业持续发展，对建筑节能的要求越来越高，而供热系统和空调系统是建筑能耗的主要组成部分，因此，设法减小这两部分能耗意义非常显著。
地源热泵供热空调系统是一种使用可再生能源的高效节能、环保型的系统[1]。
冬季通过吸收大地的能量，包括土壤、井水、湖泊等天然能源，向建筑物供热；夏季向大地释放热量，给建筑物供冷。
相应地，地源热泵系统分土壤源热泵系统、地下水热泵系统和地表水热泵系统3种形式。
土壤源热泵系统的核心是土壤耦合地热交换器。
地下水热泵系统分为开式、闭式两种：开式是将地下水直接供到热泵机组，再将井水回灌到地下；闭式是将地下水连接到板式换热器，需要二次换热。
地表水热泵系统与土壤源热泵系统相似，用潜在水下并联的塑料管组成的地下水热交换器替代土壤热交换器。
虽然采用地下水、地表水的热泵系统的换热性能好，能耗低，性能系数高于土壤源热泵，但由于地下水、地表水并非到处可得，且水质也不一定能满足要求，所以其使用范围受到一定限制。
国外（如美国、欧洲）主要研究和应用的地源热泵系统以及我国理论研究和实验研究的重点均是土壤源热泵系统。
目前缺乏系统设计数据以及较具体的设计指导，本文进行了初步探讨，以供参考。
1 土壤源热泵系统设计的主要步骤（1）建筑物冷热负荷及冬夏季地下换热量计算建筑物冷热负荷计算与常规空调系统冷热负荷计算方法相同，可参考有关空调系统设计手册，在此不再赘述。
一般地，水源热泵机组的产品样本中都给出不同进出水温度下的制冷量、制热量以及制冷系数、供热系数，计算时应从样本中选用设计工况下的COP1、COP2。
若样本中无所需的设计工况，可以采用插值法计算。
（2）地下热交换器设计这部分是土壤源热泵系统设计的核心内容，主要包括地下热交换器形式及管材选择，管径、管长及竖井数目、间距确定，管道阻力计算及水泵选型等。
（在下文将具体叙述）（3）其它2 地下热交换器设计2.1选择热交换器形式2.1.1水平（卧式）或垂直（立式）在现场勘测结果的基础上，考虑现场可用地表面积、当地土壤类型以及钻孔费用，确定热交换器采用垂直竖井布置或水平布置方式。
尽管水平布置通常是浅层埋管，可采用人工挖掘，初投资一般会便宜些，但它的换热性能比竖埋管小很多[3]，并且往往受可利用土地面积的限制，所以在实际工程中，一般采用垂直埋管布置方式。
根据埋管方式不同，垂直埋管大致有3种形式：（1）U型管（2）套管型（3）单管型（详见[2]）。
套管型的内、外管中流体热交换时存在热损失。
单管型的使用范围受水文地质条件的限制。
U型管应用最多，管径一般在50mm以下，埋管越深，换热性能越好，资料表明[4]：最深的U型管埋深已达180m。
U型管的典型环路有3种（详见[1]），其中使用最普遍的是每个竖井中布置单U型管。
2.1.2串联或并联地下热交换器中流体流动的回路形式有串联和并联两种，串联系统管径较大，管道费用较高，并且长度压降特性限制了系统能力。
并联系统管径较小，管道费用较低，且常常布置成同程式，当每个并联环路之间流量平衡时，其换热量相同，其压降特性有利于提高系统能力。
因此，实际工程一般都采用并联同程式。
结合上文，即常采用单U型管并联同程的热交换器形式。
2.2选择管材一般来讲，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。
常规空调系统中使用的金属管材在这方面存在严重不足，且需要埋入地下的管道的数量较多，应该优先考虑使用价格较低的管材。
所以，土壤源热泵系统中一般采用塑料管材。
目前最常用的是聚乙烯（PE）和聚丁烯（PB）管材，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。
2.3确定管径在实际工程中确定管径必须满足两个要求[2]：（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[1]。
2.4确定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。
文献[2]介绍了一种计算方法共分9个步骤,很繁琐，并且部分数据不易获得。
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长的换热量，一般垂直埋管为70～110W/m(井深)，或35～55W/m(管长)，水平埋管为20～40W/m（管长）左右[3]。
2.5确定竖井数目及间距然后对计算结果进行圆整，若计算结果偏大，可以增加竖井深度，但不能太深，否则钻孔和安装成本大大增加。
关于竖井间距有资料指出：U型管竖井的水平间距一般为4.5m[3]，也有实例中提到DN25的U型管，其竖井水平间距为6m，而DN20的U型管，其竖井水平间距为3m[4]。
若采用串联连接方式，可采用三角形布置（详见[2]）来节约占地面积。
2.6计算管道压力损失在同程系统中，选择压力损失最大的热泵机组所在环路作为最不利环路进行阻力计算。
可采用当量长度法，将局部阻力件转换成当量长度，和管道实际长度相加得到各不同管径管段的总当量长度，再乘以不同流量、不同管径管段每100m管道的压降，将所有管段压降相加，得出总阻力。
2.7水泵选型根据上述计算最不利环路所得的管道压力损失，再加上热泵机组、平衡阀和其他设备元件的压力损失，确定水泵的扬程，需考虑一定的安全裕量。
根据系统总流量和水泵扬程，选择满足要求的水泵型号及台数。
2.8校核管材承压能力管路最大压力应小于管材的承压能力。
若不计竖井灌浆引起的静压抵消，管路所需承受的最大压力等于大气压力、重力作用静压和水泵扬程一半的总和[1]。
3 其它3.1与常规空调系统类似，需在高于闭式循环系统最高点处（一般为1m）设计膨胀水箱或膨胀罐，放气阀等附件。
3.2在某些商用或公用建筑物的地源热泵系统中，系统的供冷量远大于供热量，导致地下热交换器十分庞大，价格昂贵，为节约投资或受可用地面积限制，地下埋管可以按照设计供热工况下最大吸热量来设计，同时增加辅助换热装置（如冷却塔＋板式换热器，板式换热器主要是使建筑物内环路可以独立于冷却塔运行）承担供冷工况下超过地下埋管换热能力的那部分散热量。
该方法可以降低安装费用，保证地源热泵系统具有更大的市场前景，尤其适用于改造工程[1]。
4 设计举例4.1设计参数上海某复式住宅空调面积212m2。
4.1.1室外设计参数夏季室外干球温度tw＝34℃,湿球温度ts＝28.2℃冬季室外干球温度tw＝-4℃,相对湿度φ＝75％4.1.2室内设计参数夏季室内温度tn＝27℃,相对湿度φn＝55％冬季室内温度tn＝20℃,相对湿度φn＝45％4.2计算空调负荷及选择主要设备参考常规空调建筑物冷热负荷的计算方法，计算得到各房间冷热负荷并选择风机盘管型号；考虑房间共用系数（取0.8），得到建筑物夏季设计总冷负荷为24.54kW，冬季设计总热符负荷为16.38kW，选择WPWD072型水源热泵机组2台，本设计举例工况下的COP1＝3.3，COP2＝3.7。
4.3计算地下负荷4.4确定管材及埋管管径选用聚乙烯管材PE63（SDR11），并联环路管径为DN20，集管管径分别为DN25、DN32、DN40、DN50。
4 .5确定竖井埋管管长4.6确定竖井数目及间距圆整后取10个竖井，竖井间距取4.5m。
4.7计算地埋管压力损失参照本文2.6介绍的计算方法，分别计算1－2－3－4－5－6－7－8－9－10―11―11′－1′各管段的压力损失，得到各管段总压力损失为40kPa。
再加上连接到热泵机组的管路压力损失，以及热泵机组、平衡阀和其他设备元件的压力损失，所选水泵扬程为15mH2O。
4.8校核管材承压能力上海夏季大气压力ｐ０＝100530Pa，水的密度ρ＝1000kg/m3，当地重力加速度g＝9.8m/s2，高度差h＝50.5m重力作用静压ρgh＝494900Pa水泵扬程一半0.5ρh＝7.5mH2O＝73529Pa因此，管路最大压力ｐ＝ｐ０＋ρgh＋0.5ρh＝668959Pa（约0.7Mpa）聚乙烯PE63（SDR11）额定承压能力为1.0MPa，管材满足设计要求。
5 结论地源热泵系统在我国长江流域及其周围地区具有广阔的应用前景，但有关影响土壤源热泵系统广泛应用的主要因素（如地下热交换器的传热强化、土壤性质等）的研究还很有限，设计时大致可以遵循以下原则：（1）若建筑物周围可利用地表面积充足，应首先考虑采用比较经济的水平埋管方式；相反，若建筑物周围可利用地表面积有限，应采用竖直U型埋管方式。
（2）尽管可以采用串联、并联方式连接埋管，但并联方式采用小管径，初投资及运行费用均较低，所以在实际工程中常用，且为了保持各并联环路之间阻力平衡，最好设计成同程式。
（3）选择管径时，除考虑安装成本外，一般把各管段压力损失控制在4mH2O/100m（当量长度）以下，同时应使管内流动处于紊流过渡区。
