1.6MPa
－
－ 3.0+0.5/PE100 3.7+0.6/PE100 4.6+0.7/PE100 5.8+0.9/PE100 6.8+1.1/PE100 8.2+1.3/PE100 10.0+1.5/PE100 11.4+1.8/PE100 12.7+2.0/PE100 14.6+2.2/PE100 16.4+3.2/PE100 18.2+3.6/PE100 20.5+4.0/PE100 22.7+4.5/PE100 25.4+5.0/PE100 28.6+5.7/PE100 32.2+6.4/PE100 36.3+7.2/PE100
地源热 泵系统
地源热泵系统的组成
地源热泵机组 地下热交换器
水循环系统 控制系统
1 40
30
20
土壤温度随深度变化示意图
月份 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
地表 2 FT（0.6m) 5 FT (1.5m) 12 FT (3.6m)
10
0
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 天数
比热容
C
(kJ/kg.K) 0.89 0.84 0.91 0.84 0.92 0.92
0.00517
0.84
35
大理石+花岗岩
－
36
花岗岩
－
37
石灰质凝灰岩
－
38
灰质页岩
－
2800 2700 1300 1760
3.45 3.14 0.52 0.83
0.00487 0.0046 0.00157 0.00166
公称外径dn
20 25 32 40 50 63 75 90 110 125 140 160 180 200 225 250 280 315 355 400
表2 聚乙烯（PE）管外径及公称壁厚（mm）
平均外径 最小 最大
1.0MPa
公称壁厚/材料等级 公称压力 1.25 MPa
20
20.3
25
25.3
V
1.75
Py Pd L
式中 Py ——计算管段的沿程阻力（Pa）； Pd ——计算管段单位管长的沿程阻力（Pa/m）；
L ——计算管段的长度（m）。
7) 计算管段的局部阻力：
Pj Pd L j
式中 Pj——计算管段的局部阻力（Pa）；
L
——计算管段管件的当量长度（m）。
j
管件的当量长度可按表4计算。
－
2.3+0.5/PE80 3.0+0.5/PE80 3.7+0.6/PE80 4.6+0.7/PE80 4.7+0.8/PE100 5.6+0.9/PE100 6.7+1.1/PE100 8.1+1.3/PE100 9.2+1.4/PE100 10.3+1.6/PE100 11.8+1.8/PE100 13.3+2.0/PE100 14.7+2.3/PE100 16.6+3.3/PE100 18.4+3.6/PE100 20.6+4.1/PE100 23.2+4.6/PE100 26.1+5.2/PE100 29.4+5.8/PE100
导热系数
(W/m.K)
0.63 1.26 1.79 1.45 1.61 1.41 1.2 1.66 1.63
导温系数

(m2/h) 0.00129 0.00158 0.00264 0.00178 0.00222 0.00164 0.00152 0.00171 0.00197
比热容
(kJ/kg.K) 1.11 1.5 1.15 1.59 1.35 1.56 1.42 1.71 1.41
比热容
C
(kJ/kg.K) 1.41 1.64 1.4 1.51 1.53 1.02 1 0.84 1.01 0.95 0.99 1.06 0.93 0.84 1.39 1.52 0.88 0.93
表1 岩土热物性参数
序号
28 29 30 31 32 33 34
岩土名称
卵石+砂 砂岩
石灰岩 石灰岩 石灰岩 石灰岩
天然含水量

(%) 9.8 － － － － －
密度

(kg/m3) 1840 2250 2700 2250 2000 1700
大理石+花岗岩 －
3000
导热系数

(W/m.K) 1.62 1.84 3.14 1.28 1.16 0.93
3.6
导温系数

(m2/h) 0.00358 0.0035 0.0046 0.00245 0.00227 0.00214
1 2 3 4 5 6 7 8 9
岩土名称
粉土 粉土 粉土 粉土 粉土 粘性土 粘性土 粘性土 粘性土
表1 岩土热物性参数
天然含水量

(%) 16.3 22.9 26.9 25.3
26 26.3
19 29.8 30.1
密度

(kg/m3) 1590 1920 2130 1850 1930 1990 2000 2050 2110
表3 聚丁烯（PB）管外径及公称壁厚（mm）
公称外径dn 20 25 32 40 50 63 75 90 110 125 140 160
最小
20 25 32 40 49.9 63 75 90 110 125 140 160
平均外径
最大
20.3 25.3 32.3 40.4 50.5 63.6 75.7 90.9 111 126.2 141.3 161.5
三、地埋管水力计算
1. 地埋管换热系统设计时应根据实际选用的传热介质的水力特性进行水力 计算。国内目前塑料管的比摩阻均是以水为传热介质，对添加防冻剂的
水溶液均无相应数据，水力计算时可按《地源热泵工程技术指南》
（Ground-source heat pump engineering manual）推荐的方法进行。
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。
一、岩土热物性参数
• 岩土体类型、热特性、热传导性、含水率、密度、温度等是影响地埋管换热 系统性能的主要因素。就地表而言，垂直地表土方向的导热性大于水平方向 的导热性，岩土的热物性参数可参见表1。
序号
序号
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
岩土名称
粘性土 粘性土 粘性土 粘性土 细砂 细砂 细砂 细砂 细砂 中砂 中砂 粗砂 砾砂 砾砂 粗砾砂 粗砾砂 圆砾 圆砾
表1 岩土热物性参数
天然含水量

(%) 27 29 31.4 20 22.1 11.1 5.5 8 16.1 7 13.8 12.4 8.9 5.3 23.3 21.9 9.5 10.5
的高位电能输入，实现 既能供热又能制冷、低 位热能向高位热能转移 的一种技术。
地下水换热系统（ground water system） 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。投资最小、需回灌、有污垢
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。
导温系数

(m2/h) 0.00183 0.00184 0.00223 0.00136 0.00209 0.00165 0.00176 0.00196 0.0021 0.00201 0.00255 0.00285 0.00281 0.0028 0.00228 0.00188 0.00318 0.00198
1) 确定管内流体的流量、公称直径和流体特性。
2) 根据公称直径，确定地埋管的内径。
3) 计算地埋管的断面面积：
式中
A


4

d
2 j
A ——地埋管的断面面积（ m2）；
d j——地埋管的内径（m）。
三、地埋管水力计算
4) 计算管内流体的流速:
V G 3600 A
式中 V ——管内流体的流速（m/s）； G ——管内流体的流量（m3 / h）。
公称壁厚 1.9+0.3 2.3+0.4 2.9+0.4 3.7+0.5 4.6+0.6 5.8+0.7 6.8+0.8 8.2+1.0 10.0+1.1 11.4+1.3 12.7+1.4 14.6+1.6
二、地埋管管材
4. 埋地管道应采用热熔或电熔连接。聚乙烯管道的连接应符合国家现 行标准《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》（CJJ101）的有关规 定。
5. 地埋管宜根据设计中选用的管材长度由厂家成捆供货，以减少埋管 接头数量。竖直地埋管U形管的组对长度应能满足插入钻孔后与水平 环路集管连接的要求。组对好的U形管的两接头部位应及时密封。
6. 竖直地埋管换热器的U形管接头，宜选用定型的U形弯头成品件，不 宜采用直管道煨制弯头，有条件时宜由生产厂家将弯头或定型连接 件与U形管连接好，成套供货。
3. 地埋管质量应符合国家现行标准中的各项规定。聚乙烯管应符合 《给水用聚乙烯（PE）管材》GB/J13663的要求；聚丁烯管应符合 《冷热水用聚丁烯（PB）管道系统》GB/T194732的要求。管材的公 称压力及使用温度应满足设计要求，且管材的公称压力不宜小于 1.0MPa。地埋管外径及壁厚可按表2、表3的规定选用。