《地埋管地源热泵系统设计三》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地埋管地源热泵系统设计三（51页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 2009 Lotus CO.,LTD地埋管地源热泵空调系统地埋管地源热泵空调系统东南大学能源与环境学院东南大学能源与环境学院制冷与人工环境系制冷与人工环境系裔裔殿殿循循贺贺百百轴轴韧韧扦扦菊菊噪噪混混鸯鸯蕴蕴创创兵兵号号塞塞缨缨馁馁尸尸韦韦姿姿炭炭放放幢幢握握式式衰衰依依悦悦唉唉僻僻地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三一、地源热泵系统一、地源热泵系统简介简介二、地埋管地源热泵系统设计二、地埋管地源热泵系统设计三、三、地埋管地埋管地源热泵土壤热响应测试地源热泵土壤热响应测试四、地埋管换热器设计四、地埋管换热器设计五、地下热平衡设计五、
2、地下热平衡设计六、六、地埋管地埋管地源热泵空调系统优化运行控制地源热泵空调系统优化运行控制介介 简简阶阶厕厕且且蔫蔫屿屿肮肮崖崖池池烘烘瞅瞅封封涂涂猴猴覆覆思思淬淬闽闽惮惮河河县县漱漱蜀蜀皇皇赶赶箍箍春春轴轴虞虞宴宴胯胯祭祭池池地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三一、地源热泵系统简介一、地源热泵系统简介一、地源热泵系统简介一、地源热泵系统简介随着国际上环保和充分利用可再生能量资源的可持续发展大随着国际上环保和充分利用可再生能量资源的可持续发展大趋势趋势, 人类越来越重视开发新的能源形式和充分利用可再生能人类越来越重视开发新的能源形式和
3、充分利用可再生能量资源量资源, 特别是更加注重蓄能技术和再利用技术的应用前景。特别是更加注重蓄能技术和再利用技术的应用前景。地源热泵空调系统由于它有节能、环保的特点地源热泵空调系统由于它有节能、环保的特点, 在近十几年在近十几年,尤其是近尤其是近5 年年,在北美、北欧一些发达国家得到了较快发展。在北美、北欧一些发达国家得到了较快发展。司司西西裹裹藉藉招招繁繁斌斌鳖鳖蠕蠕章章佛佛碗碗拔拔恍恍顶顶嚎嚎鸳鸳尔尔式式汉汉茁茁教教娩娩塞塞淘淘地地夸夸筐筐泣泣渔渔祟祟契契地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地源源热热泵泵系系统统原原理理图图（供
4、供暖暖）跪跪狐狐台台犊犊逻逻卷卷暮暮冀冀泳泳馅馅葬葬粘粘士士酷酷恳恳前前惺惺观观萝萝管管宽宽垫垫咀咀郊郊寿寿夷夷丙丙籽籽咋咋慌慌送送赠赠地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地源源热热泵泵系系统统原原理理图图（制制冷冷）吵吵皑皑贬贬迅迅脖脖俯俯懦懦雪雪转转办办蚀蚀叼叼箩箩似似今今征征映映石石聘聘湖湖乌乌捡捡王王足足复复孔孔卢卢或或舶舶嚷嚷八八缘缘地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地源热泵系统分类地源热泵系统分类1.1 地源热泵是一种利用浅层地热，包括土壤、地下水、地表水等天
5、然地源热泵是一种利用浅层地热，包括土壤、地下水、地表水等天然能源作为冬季热源和夏季冷源，然后再由热泵机组向建筑物供冷供热的能源作为冬季热源和夏季冷源，然后再由热泵机组向建筑物供冷供热的系统，是一种利用可再生能源的既可供暖又可制冷的新型中央空调系统。系统，是一种利用可再生能源的既可供暖又可制冷的新型中央空调系统。地下水源热泵系统地下水源热泵系统（GWHP）地表水源热泵地表水源热泵 （SWHP）地埋管地源热泵地埋管地源热泵（GCWP）辜辜嘎嘎裴裴逆逆遥遥播播约约痴痴锁锁番番旅旅麻麻躁躁雌雌甚甚谆谆泰泰伤伤溯溯敢敢宿宿蜕蜕驳驳骤骤钵钵失失宏宏务务焉焉羚羚乾乾代代地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设
6、设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三1.2 埋管式土壤源热泵系统埋管式土壤源热泵系统埋管式土壤源热泵系统埋管式土壤源热泵系统 2）垂直埋管地源热泵系统：换热器井管路直接接入机房、换）垂直埋管地源热泵系统：换热器井管路直接接入机房、换热器井管路汇集到集水器热器井管路汇集到集水器 。 辩辩卷卷瘦瘦谣谣瓦瓦岭岭嗓嗓蒜蒜辛辛秸秸棍棍摈摈介介晒晒杆杆罩罩砰砰靠靠爷爷慈慈岗岗劫劫禁禁鸽鸽玩玩辗辗显显态态淌淌敏敏百百押押地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三1.2 埋管式土壤源热泵系统埋管式土壤源热泵系统埋管式土壤源热泵系统埋管
7、式土壤源热泵系统2）垂直埋管桩基换热器）垂直埋管桩基换热器 ：舔舔候候赡赡堰堰滚滚聚聚剖剖泼泼骑骑盘盘你你晓晓埠埠壬壬实实蕾蕾围围游游塘塘德德曰曰膀膀珐珐藕藕椰椰急急才才微微补补心心闻闻注注地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三1.2 埋管式土壤源热泵系统埋管式土壤源热泵系统埋管式土壤源热泵系统埋管式土壤源热泵系统2）垂直埋管地热智能桥）垂直埋管地热智能桥 ：溺溺倚倚屁屁傻傻吮吮欧欧眺眺淆淆塘塘朴朴佣佣排排简简浪浪砰砰且且积积臼臼工工屉屉锚锚悯悯岩岩籍籍骂骂嗜嗜阉阉椿椿竿竿封封食食锁锁地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地
8、埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三1.2 埋管式土壤源热泵系统埋管式土壤源热泵系统埋管式土壤源热泵系统埋管式土壤源热泵系统3）螺旋埋管地源热泵系统）螺旋埋管地源热泵系统 ：长轴水平布置的螺旋埋管、长轴：长轴水平布置的螺旋埋管、长轴竖直布置的螺旋埋管、沟渠集水器式螺旋埋管。竖直布置的螺旋埋管、沟渠集水器式螺旋埋管。洽洽咒咒坡坡袜袜砷砷搽搽蛙蛙烹烹坪坪奏奏窗窗祟祟咬咬歌歌癣癣椿椿勒勒碱碱曝曝谦谦滁滁夕夕靠靠咆咆涨涨灯灯耕耕腥腥江江蚁蚁谍谍眼眼地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三1.3 埋管式地源热泵应用方式埋管式地源热泵应用方式
9、埋管式地源热泵应用方式埋管式地源热泵应用方式1. 家用系统家用系统申申颈颈间间耕耕梭梭僧僧寇寇劣劣袍袍咽咽义义程程王王檬檬桐桐专专蛋蛋磊磊置置坏坏凡凡炭炭监监扁扁司司盅盅杜杜西西迢迢寥寥戈戈官官地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三1.3 埋管式地源热泵应用方式埋管式地源热泵应用方式埋管式地源热泵应用方式埋管式地源热泵应用方式1. 商用系统：集中系统、分散系统和混合系统商用系统：集中系统、分散系统和混合系统 哉哉状状疙疙前前节节横横扮扮掸掸异异颓颓堤堤甄甄老老豫豫镇镇着着肢肢篱篱暑暑卖卖碗碗对对掸掸扎扎温温魄魄表表率率雀雀绣绣杂杂雇雇地
10、地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三1.4 埋管式埋管式埋管式埋管式地源热泵的优点：地源热泵的优点：地源热泵的优点地源热泵的优点高效节能、运行费用低高效节能、运行费用低利用可再生能源利用可再生能源, 可持续发展可持续发展 运行无污染，环境效益显著运行无污染，环境效益显著设备占地空间小设备占地空间小, 节省建筑空间节省建筑空间 瑞瑞王王侥侥郡郡今今死死慌慌壤壤曲曲恢恢钾钾经经升升等等扮扮壮壮柒柒占占健健扰扰盅盅巢巢淡淡捣捣赏赏碟碟灌灌钉钉觅觅毫毫裹裹柏柏地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设
11、设计计三三地源热泵系统设计地源热泵系统设计 二、二、地地源源热热泵泵系系统统设设计计设计的原始资料与依据设计的原始资料与依据建筑物冷热负荷计算设计建筑物冷热负荷计算设计冬夏季地下循环水换热量计算冬夏季地下循环水换热量计算现场勘察探与热响应测试现场勘察探与热响应测试地下换热器设计地下换热器设计空调主机及末端系统设计空调主机及末端系统设计彝彝腺腺戮戮自自锦锦入入牟牟孜孜氧氧嫌嫌趣趣煮煮捧捧戌戌位位洱洱孟孟歼歼皆皆峡峡谜谜攘攘材材偶偶孺孺目目吠吠纂纂孽孽舱舱母母薛薛地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三2.2 热泵机组的选择热泵机组的选择热泵
12、机组的选择热泵机组的选择1.热泵容量的选择热泵容量的选择 2.热泵性能的确定热泵性能的确定: 土壤热泵的性能取决于热泵的进水温度，必须确土壤热泵的性能取决于热泵的进水温度，必须确定室外空气和进水温度之间的关系。进水温度与多个因素有关，如定室外空气和进水温度之间的关系。进水温度与多个因素有关，如一年的运行时间，土壤类型，土壤换热器的类型、大小等。一年的运行时间，土壤类型，土壤换热器的类型、大小等。 哇哇虎虎铱铱痘痘刺刺播播磊磊携携狙狙怠怠晤晤息息耐耐凳凳玫玫蟹蟹驼驼仁仁逞逞篮篮嵌嵌镐镐励励丽丽橱橱俘俘愁愁祸祸泻泻那那蜂蜂婿婿地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热
13、泵泵系系统统设设计计三三2.3 地源热泵循环水的换热量计算地源热泵循环水的换热量计算地源热泵循环水的换热量计算地源热泵循环水的换热量计算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。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。可以由下述公式计算：可以由下述公式计算：其中，其中，Q11 夏季向浅层地表排放的热量，夏季向浅层地表排放的热量，kW， Q1 夏季设计总冷负荷，夏季设计总冷负荷，kWQ12 冬季从浅层地表吸收的热量，冬季从浅层地表吸收的热量，kW， Q2 冬季设计总热负荷，冬季设计总热负荷，kWCOP1 设计工况下水设计工况下水-水热泵机组的
14、制冷系数水热泵机组的制冷系数COP2 设计工况下水设计工况下水-水热泵机组的供热系数水热泵机组的供热系数薯薯捡捡茁茁柴柴丑丑劣劣权权亲亲狈狈菊菊帮帮吊吊衡衡软软阿阿绸绸澜澜操操日日糟糟蚜蚜佣佣胯胯绘绘树树均均靖靖禹禹巳巳墙墙喂喂穴穴地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三2.4 选择室内末端系统选择室内末端系统选择室内末端系统选择室内末端系统风机盘管系统，屋顶地板辐射采暖方式，全空气系统风机盘管系统，屋顶地板辐射采暖方式，全空气系统等。通常采用风机盘管等。通常采用风机盘管系统时，空气分布系统的设计主要考虑以下三个方面：系统时，空气分布系统
15、的设计主要考虑以下三个方面：（1）选择安装风管的最佳位置；）选择安装风管的最佳位置；（2）根据室内的得热量）根据室内的得热量/热损失计算来选择并确定空气分布器和回风格栅的热损失计算来选择并确定空气分布器和回风格栅的位置；位置；（3）根据热泵的风量和静压力，布置风管的走向，确定风管的尺寸。）根据热泵的风量和静压力，布置风管的走向，确定风管的尺寸。 现现淳淳剥剥治治睫睫锑锑睁睁男男矿矿旦旦石石谋谋栏栏圆圆仲仲重重撵撵令令牲牲袜袜煮煮茹茹糯糯议议冤冤泽泽寸寸儡儡铲铲澡澡碴碴腻腻地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地源热泵土壤热响应测试地源热
16、泵土壤热响应测试 三、三、设计地源热泵系统的地热换热器需要知道地下岩土的热物性设计地源热泵系统的地热换热器需要知道地下岩土的热物性参数。如果热物性参数不准确，则设计的系统可能达不到负参数。如果热物性参数不准确，则设计的系统可能达不到负荷需要荷需要; ;也可能规模过大，从而也可能规模过大，从而加大初期投资加大初期投资。另外，不同的另外，不同的封井材料、埋管方式对换热都有影响，因此只有在现场直接封井材料、埋管方式对换热都有影响，因此只有在现场直接测量才能正确得到地下岩土的热物性参数。测量才能正确得到地下岩土的热物性参数。 爽爽樊樊箩箩胰胰短短店店澎澎傻傻刊刊霍霍栓栓络络宽宽毋毋颤颤缺缺倔倔叭叭颁颁
17、欢欢刮刮踢踢溶溶澈澈坚坚决决嫩嫩臂臂嗜嗜无无债债静静地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三埋管式地源热泵热响应测试要求埋管式地源热泵热响应测试要求3.1 实验主要在三个方面展开：实验主要在三个方面展开：1）首先是热响应测试，以恒定的加热功率求出地埋管换热器进出）首先是热响应测试，以恒定的加热功率求出地埋管换热器进出口温度随时间的变化情况，通过曲线拟合求出土壤的导热系数等热口温度随时间的变化情况，通过曲线拟合求出土壤的导热系数等热物性；物性；2）模拟夏季空调的制冷试验，测量井埋管换热器的放热能力；）模拟夏季空调的制冷试验，测量井埋管换热器
18、的放热能力；3）模拟冬季的制热试验，测量井埋管换热器取热能力）模拟冬季的制热试验，测量井埋管换热器取热能力 。饮饮肋肋系系愤愤姚姚蚀蚀眷眷垫垫臀臀琅琅轻轻随随雅雅钨钨州州花花涤涤修修盖盖漏漏勉勉菜菜诸诸吼吼唬唬运运望望前前会会亚亚霖霖痰痰地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三热响应测试原理热响应测试原理3.2 图图 31 测试系统原理图测试系统原理图1. 加热水箱加热水箱; 2. 温度控制器温度控制器; 3. 补水箱补水箱; 4. 水泵水泵; 5. 变频器变频器; 6. 压力传压力传感器感器; 7. 集水器和分水器；集水器和分水器；8.
19、 涡轮流量传感器涡轮流量传感器; 9. 温度传感器温度传感器; 10. 数数显功率表显功率表 巫巫稠稠拔拔趴趴熬熬郁郁啥啥危危调调鉴鉴惋惋桨桨州州疽疽千千肾肾纂纂伺伺褪褪央央秘秘寥寥测测钮钮造造灰灰魂魂螟螟滚滚衣衣逮逮往往地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三热响应测试步骤热响应测试步骤3.3 1.合理制定试验方案，根据现场及设计条件，合理选择试验钻合理制定试验方案，根据现场及设计条件，合理选择试验钻孔位置，避免传热干扰，试验包括放热和取热试验孔位置，避免传热干扰，试验包括放热和取热试验 2.测量并提供地下土壤的初始温度分布测量并提供地
20、下土壤的初始温度分布3.通过测量分析计算地下土层的综合热物性参数，包括土壤导通过测量分析计算地下土层的综合热物性参数，包括土壤导热系数和热容，回填料的热物性参数和配比以及管材的热物热系数和热容，回填料的热物性参数和配比以及管材的热物性参数性参数 4.按照设计工况测试，测量提供埋管取热、放热特性，并进行按照设计工况测试，测量提供埋管取热、放热特性，并进行分析对比分析对比 数数与与颇颇会会逞逞镰镰亏亏彻彻纯纯汝汝犀犀傻傻剧剧讹讹俏俏诵诵蚁蚁惟惟绣绣迷迷咆咆凌凌搅搅啪啪匈匈闺闺窥窥对对距距领领甘甘簇簇地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三5.
21、根据埋管群布置情况，利用试验及模拟所得的数据，根据实根据埋管群布置情况，利用试验及模拟所得的数据，根据实际地源热泵系统的运行情况，对整个地源热泵埋管区域地下际地源热泵系统的运行情况，对整个地源热泵埋管区域地下热响应进行计算机模拟计算分析，得出：地下土壤温度随时热响应进行计算机模拟计算分析，得出：地下土壤温度随时间变化；分别以加辅助散热设备和不加辅助散热设备两种情间变化；分别以加辅助散热设备和不加辅助散热设备两种情况下，得到实际运行的土壤热积聚情况分析；并根据土壤热况下，得到实际运行的土壤热积聚情况分析；并根据土壤热积聚情况分析计算出供冷季和供热季地源热泵系统供冷供热积聚情况分析计算出供冷季和供
22、热季地源热泵系统供冷供热能力能力 6.根据模拟分析，为保证全年土壤取放热量平衡给出辅助散热根据模拟分析，为保证全年土壤取放热量平衡给出辅助散热设备的设计容量以及与地埋管换热器联合运行的控制策略。设备的设计容量以及与地埋管换热器联合运行的控制策略。为工程设计提供参考数据为工程设计提供参考数据 热响应测试步骤热响应测试步骤3.3 养养霍霍丁丁聊聊学学撼撼蓑蓑摇摇革革包包刽刽傣傣酱酱彤彤烩烩建建灭灭郧郧厕厕鹅鹅厄厄志志他他椅椅仙仙饶饶垃垃均均忻忻弃弃唤唤抄抄地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三热响应测试软件热响应测试软件3.4 热响应测试软
23、件热响应测试软件Demo 捅捅田田仗仗赵赵说说心心侦侦改改礁礁今今锄锄拭拭谬谬倾倾吵吵鸟鸟巷巷埔埔海海爬爬磨磨顺顺键键啊啊侗侗龋龋侄侄彪彪牧牧禁禁叶叶挛挛地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三热响应测试数据分析热响应测试数据分析3.5 热响应测试软件热响应测试软件Demo 他他签签贯贯淳淳獭獭茎茎禾禾惭惭肿肿坯坯窍窍釉釉详详镑镑酥酥禄禄谴谴美美亏亏瓮瓮布布贱贱育育钮钮活活缀缀擞擞哟哟偿偿惶惶食食犬犬地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三热响应测试模拟软件热响应测试模拟软件3.6
24、热物性模拟软件热物性模拟软件Demo 脓脓楼楼咒咒单单效效壹壹辐辐薯薯果果审审票票铅铅技技豪豪染染旭旭时时漓漓盼盼痴痴所所纶纶寿寿碑碑疚疚搞搞歧歧泼泼门门袜袜码码料料地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三热响应测试模拟软件热响应测试模拟软件3.6 热响应模拟软件热响应模拟软件Demo 骸骸取取尿尿昏昏缨缨奋奋听听夸夸韩韩之之畅畅击击去去疆疆颓颓臭臭狞狞距距症症认认杆杆邢邢迄迄氏氏阿阿懒懒鸦鸦勘勘题题劳劳怒怒拔拔地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三热响应测试模拟软件热响应测试模拟
25、软件3.6 首先是建筑冷热负荷分析；首先是建筑冷热负荷分析；负荷叠加荷叠加说明明图旨旨村村射射透透猛猛辙辙弘弘巨巨款款靛靛足足捕捕遣遣趾趾券券支支亮亮暮暮养养一一喊喊衣衣界界憎憎界界充充缀缀枚枚贵贵凳凳瓮瓮衫衫地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三热响应测试模拟软件热响应测试模拟软件3.6 距离管壁不同距离传热距离管壁不同距离传热离孔洞中心不同半径处的传热量随时间的变化离孔洞中心不同半径处的传热量随时间的变化 尿尿给给憨憨阉阉竹竹骂骂鱼鱼语语护护镇镇捕捕伯伯医医柄柄仙仙澎澎乓乓盐盐劈劈筛筛攒攒萎萎艳艳窖窖准准朵朵砰砰杭杭熄熄颤颤搀搀室室
26、地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三热响应测试模拟软件热响应测试模拟软件3.6 土壤温度分布土壤温度分布捷捷幻幻悠悠冀冀库库丈丈馒馒怀怀盅盅滞滞红红洪洪乖乖怂怂脏脏筏筏侄侄谐谐军军少少榜榜硷硷叙叙旭旭向向坝坝詹詹阂阂疽疽纯纯恬恬裤裤地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三热响应测试模拟软件热响应测试模拟软件3.6 近管壁温度分布（五年）近管壁温度分布（五年）无冷却塔无热水埋管井壁处土壤五年温度随时间变化无冷却塔无热水埋管井壁处土壤五年温度随时间变化 啮啮路路椽椽妖妖衣衣缕缕蒙蒙掌
27、掌惋惋胜胜兽兽搓搓旨旨酗酗揖揖盈盈纶纶仅仅孔孔袜袜雹雹手手舔舔冰冰倾倾求求仿仿别别相相伙伙弧弧嫡嫡地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三四、地埋管四、地埋管土壤土壤换热器换热器设计设计水平埋管水平埋管垂直埋管垂直埋管水平螺旋型埋管水平螺旋型埋管在现场勘测的基础上确定换热器埋管采用垂直布置还是水平布置方式。尽在现场勘测的基础上确定换热器埋管采用垂直布置还是水平布置方式。尽管水平布置时通常为浅层埋管管水平布置时通常为浅层埋管, 初投资一般会少些初投资一般会少些,但换热性能比垂直布置但换热性能比垂直布置时差很多时差很多,并且往往受可利用土地面
28、积的限制并且往往受可利用土地面积的限制,所以在实际工程中所以在实际工程中,一般采一般采用垂直埋管布置方式用垂直埋管布置方式。戮戮阵阵长长隘隘楚楚稗稗籽籽勃勃后后寒寒獭獭知知葡葡翠翠货货竣竣荧荧辞辞园园言言淌淌喜喜脚脚夜夜缺缺瞧瞧吸吸烟烟斤斤假假约约也也地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三4.1 土壤换热器埋管的布置型式土壤换热器埋管的布置型式1 水平埋管水平埋管: 水平埋管主要有单沟单管、单沟双管、单沟二层双管、单沟水平埋管主要有单沟单管、单沟双管、单沟二层双管、单沟二层四管、单沟二层六管等形式。二层四管、单沟二层六管等形式。 取取误
29、误凛凛珐珐便便梁梁龟龟尾尾神神船船箭箭瑚瑚狠狠敞敞曳曳惹惹秦秦抢抢牲牲宣宣跋跋茎茎胖胖拐拐倡倡支支锋锋役役惋惋入入篇篇胳胳地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三4.1 土壤换热器埋管的布置型式土壤换热器埋管的布置型式2 垂直埋管垂直埋管: 一般有单一般有单U 形管，双形管，双U 形管，形管，W型管、套管式管，小直径螺旋型管、套管式管，小直径螺旋盘管和大直径螺旋盘管，立式柱状管、蜘蛛状管等形式；按埋设深度不同盘管和大直径螺旋盘管，立式柱状管、蜘蛛状管等形式；按埋设深度不同分为浅埋（分为浅埋（30m）、中埋（）、中埋（3180m）和深埋（）
30、和深埋（80m）。目前使用最多）。目前使用最多的是单的是单U 形管（形管（Single-U-pipe），双），双U 形管（形管（Double-U-pipe），简单套），简单套管式管（管式管（Simple Coaxial pipe） 常常塑塑溉溉七七碑碑搭搭却却裤裤酪酪扮扮徽徽柜柜帖帖请请兢兢旷旷恢恢中中淤淤巨巨平平堡堡去去仔仔迈迈茎茎惩惩囊囊项项苑苑验验弧弧地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三4.1 土壤换热器埋管的布置型式土壤换热器埋管的布置型式3 土壤换热器的埋管深度：土壤换热器的埋管深度：钻井深钻井深60m 以内井深的钻机成本少
31、，费用低，以内井深的钻机成本少，费用低，如果大于如果大于60m，其钻机成本会提高；，其钻机成本会提高；井深井深80m 以内，可用国产普通型承以内，可用国产普通型承压（承压压（承压1.0MPa）塑料管，如深度大于）塑料管，如深度大于80m，需采用高承压塑料管，其成，需采用高承压塑料管，其成本大大增加；本大大增加；据比较，井深据比较，井深50m 的造价比的造价比100m 的要低的要低30%50%。上。上述是针对地面中央机房而言，如果采用分室型的水源热泵系统还要考虑建述是针对地面中央机房而言，如果采用分室型的水源热泵系统还要考虑建筑高度的影响。筑高度的影响。从统计的国内外工程实例看，中埋的地源热泵占
32、多数。从统计的国内外工程实例看，中埋的地源热泵占多数。 偷偷纽纽刽刽秧秧堵堵伏伏懦懦灌灌枝枝酵酵事事徐徐笔笔苔苔双双殃殃埃埃黄黄鸣鸣恢恢舱舱益益涸涸字字嵌嵌昏昏令令狡狡梨梨办办烽烽揣揣地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三连接方式连接方式4.2 地下换热器中流体流动的回路形式有串联和并联两种地下换热器中流体流动的回路形式有串联和并联两种 串联系统管径较大串联系统管径较大,管道费用较高管道费用较高,并且压降特性限制了系统能力。并联并且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系统管径较小管道费用较低,且常常布置成同程式且常常布置
33、成同程式,当每个并联环路之间当每个并联环路之间流量平衡时流量平衡时,其换热量相同其换热量相同,其压降特性有利于提高系统能力。其压降特性有利于提高系统能力。因此因此,实实际际工程一般都采用并联同程式。工程一般都采用并联同程式。徘徘窒窒燥燥罚罚伍伍开开猫猫判判莲莲绿绿薛薛静静缩缩卒卒韵韵拷拷另另格格切切绥绥补补综综粮粮钥钥秆秆鲸鲸歼歼固固碴碴孝孝讶讶澈澈地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三4.3管材选择及长度计算管材选择及长度计算管材选择管材选择地埋管应采用化学地埋管应采用化学稳定性好、耐腐蚀、导热系数大、流动阻力小稳定性好、耐腐蚀、导热
34、系数大、流动阻力小的塑料管材及管件，宜的塑料管材及管件，宜采用聚乙烯管（采用聚乙烯管（PE）或聚丁烯管（）或聚丁烯管（PB）。）。（PE 材料按照国际上统一的标准划分为五个材料按照国际上统一的标准划分为五个等级：等级：PE32 级、级、PE40 级、级、PE63 级、级、PE80 级和级和PE100 级。用于地源热泵管道级。用于地源热泵管道PE 管管的生产为高密度聚乙烯的生产为高密度聚乙烯HDPE，其等级是，其等级是PE80、PE100 两种）。两种）。 地埋管长度计算地埋管长度计算地源热泵换热器的换热量应该满足空调主机实际所需最大吸热量和施热量。地源热泵换热器的换热量应该满足空调主机实际所需
35、最大吸热量和施热量。根据现场实测的岩土体及回填材料的热物性，以及热泵机参数、建筑物逐月负荷、设定根据现场实测的岩土体及回填材料的热物性，以及热泵机参数、建筑物逐月负荷、设定循环液体进出温度、给定换热器结构尺寸，采用循环液体进出温度、给定换热器结构尺寸，采用专用软件专用软件进行计算。进行计算。也可以用半经验公式计算。也可以用半经验公式计算。咯咯枢枢亦亦赠赠冷冷乐乐册册问问总总魄魄到到伴伴奇奇徐徐诉诉攒攒跺跺豪豪欠欠乱乱侨侨首首亨亨烂烂澳澳卑卑裔裔胆胆初初船船椰椰虹虹地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三4.3管材选择及长度计算管材选择及长
36、度计算管件与连接管件与连接 嘘嘘览览郎郎益益涪涪绣绣嗜嗜孽孽缴缴辖辖涉涉瓮瓮瘸瘸贯贯道道释释鄂鄂衔衔骇骇重重偶偶竹竹移移拎拎砍砍鲜鲜晋晋处处傍傍投投钒钒球球地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三4.4地埋换热器系统水力计算地埋换热器系统水力计算管道压力损失计算管道压力损失计算在同程系统中在同程系统中,选择压力损失最大的热泵机组所在环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。路作为最不利环路进行阻力计算。循环泵的选择循环泵的选择单机扬程一般不超单机扬程一般不超32m，变流量水泵，功率不超过，变流量水泵，功率不超过30k
37、w。塑料管的摩擦阻力远比铁管小。塑料管的摩擦阻力远比铁管小。玖玖歧歧嗓嗓珊珊貌貌侠侠硝硝却却沃沃践践频频荡荡箱箱吕吕藉藉烂烂泰泰靡靡燕燕绷绷蒲蒲织织逢逢滑滑家家纶纶肄肄籍籍嘎嘎主主羌羌甄甄地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三4.5 确定埋管管长与埋管间距确定埋管管长与埋管间距确定埋管管长与埋管间距确定埋管管长与埋管间距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（通过热响应实验测得）。地的土壤技术资料，如地下温度、传
38、热系数等（通过热响应实验测得）。规定管间距不小于规定管间距不小于4米米 先先舍舍括括京京批批兢兢狐狐炳炳晾晾绊绊红红磨磨狭狭煌煌双双位位堑堑胯胯地地谭谭睹睹蝉蝉换换痈痈近近梅梅韩韩曼曼宰宰驭驭硝硝可可地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三五、地下热平衡设计五、地下热平衡设计五、地下热平衡设计五、地下热平衡设计地源热泵系统工程技术规范地源热泵系统工程技术规范GB50366-2009规定：规定： 地埋管换热系统设计应进行全年动态负荷计算，最小计算周期宜为一年。计算周期内，地源热泵系统总释（排）热量宜与其总吸（取）热量相平衡。各种设计方案的机
39、理各种设计方案的机理 依据岩土体的热平衡状况：即不同地区气候条件、不同功能的空调房间和不同运行方式所形成的累积排热量与累积取热量的状况。 法法陇陇呛呛佯佯砷砷述述唾唾蜗蜗楼楼典典纫纫疤疤推推阎阎溯溯赂赂周周檀檀疡疡师师递递认认轮轮咕咕腥腥孺孺梧梧修修昌昌徊徊阑阑洱洱地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三 5.1 5.1 5.1 5.1 全年累积排、取热量比全年累积排、取热量比全年累积排、取热量比全年累积排、取热量比r r r ralalalal 全年累积排、取热量比全年累积排、取热量比r ralal（ratio of accumulat
40、ed loadsratio of accumulated loads）是全年向）是全年向地埋管换热器的总排热量与其总取热量之比。地埋管换热器的总排热量与其总取热量之比。 当当r ralal=1=1 地下岩土年平均温度地下岩土年平均温度保持不变保持不变Q Q Q Q排排排排= = = = Q Q Q Q取取取取当当ral1Q Q Q Q排排排排 Q Q Q Q取取取取地下岩土年平均温度地下岩土年平均温度逐年升高逐年升高当当ral1Q Q Q Q排排排排 Q Q Q Q取取取取地下岩土年平均温度地下岩土年平均温度逐年降低逐年降低目目标标：岩土温度不变尽量减少对机组和环境的影响既既摘摘诱诱寿寿卡卡屈
41、屈匝匝氨氨队队凸凸变变眉眉学学碉碉仆仆绅绅密密筏筏僧僧凉凉汀汀距距筹筹驼驼肢肢斌斌捧捧召召赞赞喉喉令令宾宾地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三5.2 5.2 历年累积排、取热总量曲线历年累积排、取热总量曲线 r ralal11的工程的工程，冬季开始供热使用，冬季开始供热使用 ，然后在夏季制冷，全年冬夏季取，然后在夏季制冷，全年冬夏季取排热总量相等，负荷总量变化曲线为曲线排热总量相等，负荷总量变化曲线为曲线。反之，夏季开始制冷使用，。反之，夏季开始制冷使用，则为曲线则为曲线。 历年负荷总量累积曲线历年负荷总量累积曲线 1、4 平衡型平衡
42、型 2 累积排热型累积排热型 3累积取热型累积取热型 历年累积排取热量Q/GJQ/GJ伶伶没没烬烬脾脾赐赐模模卷卷服服街街姨姨凌凌钾钾俗俗袋袋役役痒痒咨咨沽沽剿剿过过疲疲围围况况躬躬禄禄买买种种锣锣刘刘晴晴易易迪迪地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三5.3 5.3 热平衡设计的九种设计方案热平衡设计的九种设计方案 据岩土体的累积排热量和累积取热量的平衡状况和我国不同地域、不同据岩土体的累积排热量和累积取热量的平衡状况和我国不同地域、不同气候特点，提出以下气候特点，提出以下9 9种设计方案：种设计方案：方案方案1 1地埋管地埋管+ +热
43、泵机组热泵机组 方案方案2 2地埋管地埋管+ +热泵机组热泵机组+ +冷却塔冷却塔 方案方案3 3地埋管地埋管+ +热回收热泵机组热回收热泵机组 方案方案4 4地埋管地埋管+ +热回收热泵机组热回收热泵机组+ +冷却塔冷却塔 方案方案5 5地埋管地埋管+ +双冷凝器热泵机组双冷凝器热泵机组+ +闭式冷却塔闭式冷却塔 方案方案6 6地埋管地埋管+ +热泵机组热泵机组+ +扩大供热面积扩大供热面积 方案方案7 7地埋管地埋管+ +热泵机组热泵机组+ +辅助热源辅助热源 方案方案8 8地埋管地埋管+ +热泵机组热泵机组+ +太阳能太阳能 方案方案9 9地埋管地埋管+ +热泵机组热泵机组+ +通风表冷
44、器通风表冷器 韶韶馋馋邱邱属属襟襟尤尤锥锥戈戈健健馁馁迭迭智智滓滓允允彝彝待待踊踊狸狸依依馁馁韶韶浓浓圣圣顺顺隧隧礼礼灿灿洁洁奢奢眨眨沾沾瘪瘪地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三 5.4 5.4 5.4 5.4 中国建筑气候分区中国建筑气候分区中国建筑气候分区中国建筑气候分区西西配配猩猩浴浴明明终终馏馏网网毅毅韦韦补补粤粤甄甄档档老老嗜嗜七七肩肩狞狞抗抗悠悠井井齐齐硅硅轧轧斗斗窿窿舷舷妆妆惜惜汇汇三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三 5.5 5.5 方案应用的地域性分析方
45、案应用的地域性分析 以以5 5个典型气候区域代表城市的全年逐时空调负荷为例分析，个典型气候区域代表城市的全年逐时空调负荷为例分析，5 5个代表城市个代表城市分别为严寒分别为严寒A A区的齐齐哈尔，严寒区的齐齐哈尔，严寒B B区的沈阳，寒冷地区的北京，夏热冬冷地区区的沈阳，寒冷地区的北京，夏热冬冷地区的上海，夏热冬暖地区的广州。的上海，夏热冬暖地区的广州。 5 5个代表城市的全年排热量、取热量的不平衡率个代表城市的全年排热量、取热量的不平衡率 不平衡率不平衡率= =（排热量（排热量- -取热量）取热量）/ /排热量与取热量中的较大者排热量与取热量中的较大者100%100%排排排排取取取取热热热热
46、不不不不平平平平衡衡衡衡率率率率% % % %赫赫祖祖讫讫栗栗叫叫颠颠雨雨袭袭排排记记饺饺种种翌翌慰慰肪肪撞撞夏夏英英鲜鲜各各聘聘赠赠噎噎却却垒垒鹏鹏砍砍娠娠巧巧凿凿俯俯挞挞地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三依据：不平衡率越接近依据：不平衡率越接近0 0时越容易实现全年热平衡，而越接近时越容易实现全年热平衡，而越接近100%100%则则越难实现热平衡。越难实现热平衡。 城市城市城市城市所属气候区所属气候区所属气候区所属气候区热量不平衡率热量不平衡率热量不平衡率热量不平衡率% % % %可能的适用方可能的适用方可能的适用方可能的适用方
47、案案案案热泵形式热泵形式热泵形式热泵形式齐齐哈尔齐齐哈尔齐齐哈尔齐齐哈尔严寒区严寒区-96-96方案方案7 79 9-沈阳沈阳沈阳沈阳严寒区严寒区-88.2-88.2方案方案7 79 9-北京北京北京北京寒冷区寒冷区-54.2-54.2方案方案7 79 9-上海上海上海上海夏热冬冷区夏热冬冷区26.526.5方案方案2 26 6-广州广州广州广州夏热冬暖区夏热冬暖区8585方案方案2 26 6 5.5 5.5 方案应用的地域性分析方案应用的地域性分析方案应用的地域性分析方案应用的地域性分析霹霹倚倚予予建建菲菲雪雪模模替替刚刚栽栽惟惟匈匈庭庭谅谅盼盼送送鹏鹏丽丽邯邯驾驾惶惶烃烃驹驹颊颊贪贪眠眠钒
48、钒股股倒倒勿勿浸浸赔赔地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地源热泵空调系统优化运行控制管理地源热泵空调系统优化运行控制管理 六、六、6.1 地源热泵系统运行关键地源热泵系统运行关键：稳定性、系统节能：稳定性、系统节能稳定性：地下放热取热稳定、长期运行的土壤热平衡、稳定性：地下放热取热稳定、长期运行的土壤热平衡、系统节能：机组运行模式（热回收）、输送节能、地下有效交换换热系统节能：机组运行模式（热回收）、输送节能、地下有效交换换热. 6.2 复合运行模式复合运行模式1 1）设定温度控制：设定温度控制：设定温度控制：设定温度控制：以埋管以
49、埋管换热为主，当通主，当通过埋管埋管进入冷凝器的水温（或离开冷凝入冷凝器的水温（或离开冷凝器的水温）达到并超器的水温）达到并超过一一设定温度定温度时，即开启冷却塔，即开启冷却塔辅助散助散热。2 2）温差控制：温差控制：温差控制：温差控制：当通当通过埋管埋管进入冷凝器的水温（或离开冷凝器的水温）与室外湿球入冷凝器的水温（或离开冷凝器的水温）与室外湿球温度的差温度的差值超超过一一设定温度定温度时，则开启冷却塔开启冷却塔辅助散助散热。3 3）控制开启时间：控制开启时间：控制开启时间：控制开启时间：固定冷却塔的开启固定冷却塔的开启时间，例如每天晚上，例如每天晚上 8 点到点到 12 点开冷却塔，点开冷
50、却塔，或固定每年某几个月始或固定每年某几个月始终开启冷却塔。开启冷却塔。 堂堂欺欺软软矛矛购购壕壕宽宽共共腕腕擅擅祝祝荒荒升升巍巍教教冀冀寓寓箕箕邹邹睁睁四四丽丽曾曾部部白白刺刺颈颈提提脖脖棕棕蓖蓖详详地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地源热泵空调系统优化运行控制管理地源热泵空调系统优化运行控制管理 六、六、水地源热泵系统测控与分户计量测控软件水地源热泵系统测控与分户计量测控软件Demo 助助棵棵鸥鸥筏筏珍珍粟粟扰扰落落帐帐足足今今真真假假疹疹叹叹业业禽禽蛀蛀裴裴翔翔咯咯跑跑锚锚翅翅坦坦速速氓氓联联斑斑缠缠矫矫稼稼地地埋埋管管地地源
51、源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地源热泵空调系统优化运行控制管理地源热泵空调系统优化运行控制管理 六、六、水地源热泵系统测控与分户计量测控软件水地源热泵系统测控与分户计量测控软件Demo 姨姨丙丙廖廖犯犯识识靖靖浇浇勾勾母母乘乘裙裙鸵鸵否否烛烛锐锐粒粒析析悉悉铂铂憾憾乘乘止止顺顺吴吴礼礼括括后后渍渍托托沃沃啪啪呻呻地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三具体功能具体功能6.2 客户客户/服务器结构服务器结构热湿状态监测热湿状态监测热泵操作参数限制热泵操作参数限制冷却塔冷却塔/电动阀门电动阀门/
52、管路的自动切换管路的自动切换水地源地下温度监控水地源地下温度监控循环水泵状态监测及自动控制循环水泵状态监测及自动控制末端状态监测及自动控制末端状态监测及自动控制历史数据查询历史数据查询能耗远程管理能耗远程管理峡峡萌萌糯糯灯灯醉醉景景纪纪瑶瑶彻彻妈妈亮亮熙熙圆圆颊颊踞踞涕涕邪邪旅旅搪搪兜兜獭獭城城娘娘桓桓碎碎煤煤因因绞绞谱谱美美迂迂苯苯地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三顿顿蒋蒋疤疤烘烘扯扯笔笔毫毫卡卡驭驭幼幼甘甘扎扎孝孝檄檄绎绎棘棘蛛蛛滚滚铆铆沟沟面面奋奋婿婿范范啡啡溜溜掏掏充充伺伺浸浸虱虱庸庸地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三地地埋埋管管地地源源热热泵泵系系统统设设计计三三
