地源热泵地埋管施工计算方法（-）管材选择及流体介质一、管材F来讲，一旦将地下埋管系统换热器埋入地下后，基本不可能进行维修或更换,因此地下的管材应首先要保证其具有良好的化学稳走性、耐腐性。

1、聚乙烯（PE ）和聚丁烯（PB ）在国外地源热泵系统中得到了广泛应用。

2、PVC （聚氯乙烯）管的导热性差和可塑性不好，不易弯曲，接头处耐压能力差，容易导致泄漏，因此在地源热泵系统中不推荐用PVC管。

3、为了强化地下埋管的换热，国外有的提出采用蒲壁（0.5mm ）的不锈钢钢管，但目前实际应用不多。

4、管件公称压力不得小于l.OMpa ,工作溫度应在-20°C ~ 50°C围。

5、地埋管壁厚宜按外径与壁厚之比为11倍选择。

6、地埋管应能按设计要求长度成捆供应,中间不得有机械接□及全雇接头。

二、连接1、热熔联接（承接联接和对接联接，对于小管径常采用）2、电熔联结三、流体介质及回填料流体介质南方地区：由于地溫高，冬季地下埋管进水溫康在0°C以上,因此多采用水作为工作流体；北方地区：冬季地温低，地下埋管进水溫度一般均低于0°C ,因此一殷均需使用防冻液。

（①盐类溶液——氯化钙和氯化钠水溶液；②乙二醇水溶液；③酒精水溶液等）。

埋管水温：1、热泵机组夏季向末端系统供冷水，设计供回水溫度为7—12°C ,与普通冷水机组相同。

地埋管中循环水进入U管的最高溫度应＜37°C ,与冷却塔进水溫度相同。

2、热泵机组冬季向末端系统供水溫度与常规空调不同，在满足供热条件下,应尽量减低供热水溫度,这样可改善热泵机组运行工况、减小压缩比、提高cop值,并降＜氐能耗。

地埋管中循环水冬季进水溫度,以水不冻结并留安全余地为好，可取3—4艾。

当然为了使地埋管换热器获得更多热星，可加大循环水与间溫差传热，然而的溫度是不变的，因此只有将循环水温降至0°C以下，为此循环水必须使用防冻液，如乙二醇溶液或食盐水。

但这样会提高工程造价、增加对设备的腐蚀。

在严寒地区不得不这样做，而在华北地区的工程中用水就可满足要求,不—走要加防冻液。

地温是恒走值，可通过测井实测。

有关资料介绍某地地下约100米的地溫是当地年平均气溫加4°c左右。

市年平均气溫是12.2°C ,实测市地下约100米的地溫约为16°C,基本符合以上规律。

回填材料可以选用浇铸混凝土、回填沙石散料或回填土壤等。

材料选择要兼顾工程造价、传热性能、施工方便等因素。

从实际测试比较浇铸混凝土换热性能最好，但造价高、施工难度大，但可结合建筑物桩基一起施工。

回填沙石或碎石换热效果比较好，而且施工容易、造价低,可广泛采用。

（二）埋管系统环路—、埋管方式1、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、单沟二层四管、单沟二层六管等形式，由于多层埋管的下层管处于一个较稳走的溫度场，换热效率好于单层,而且占地面积较少，因此应用多层管的较多。

（单层管最佳深度1.2 ~ 2.0m ,双层管1.6 ~ 2.4m ）近年来国外又新开发了两种水平埋管形式，一种是扁平曲线状管，另一种是螺旋状管。

它们的优点是使地沟长康缩短，而可埋设的管子长康增加。

2、垂直埋管根据埋管形式的不同，一般有单U形管，双U形管，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；按埋设深度不同分为浅埋（s30m ）、中埋（31~80m ）和深埋（＞80m）。

1） U形管型：是在钻孔的管井安装U形管，一般管井直径为100 ~ 150mm ,井深10~200m , U形管径一般在（p50mm以下。

2 ）套管式换热器：的外管直径一殷为100-200mm ,管为（pl5~（p25mm0冥换热效率较U形管提高16.7%.缺点：⑴下管比较困难，初投资比U形管高。

⑵在套管錦部与管进、出水连接处不好处理，易泄漏，因此适用于深度＜30m的竖埋直管，对中埋采用此种形式宜慎重。

二、地下埋管系统环路方式1、串联方式优点:①一个回路具有单一流通通路，管积存的空气容易排出；②串联方式一般零采用较大直径的管子，因此对于单位长度埋管换热呈来讲,串联方式换热性能略高缺点:①串联方式需采用较大管径的管子，因而成本较高；②由于系统管径大，在冬季气温低地区，系统需充注的防冻液（如乙醇水溶液）多；③安装劳动成本増大;④管路系统不能太长，否则系统阻力损失太大。

2、并联方式优点:①由于可用较小管径的管子，因此成本较串联方式低；②所零防冻液少；③安装劳动成本低。

缺点:①设计安装中必须特别注意确保管流体流速较高，以充分排出空气；②各并联管道的长度尽星一致(偏差应S10% ),以保证每个并联回路有相同的流呈;③确保每个并联回路的进□与出口有相同的压力，使用较大管径的管子做集箱，可达到此目的。

从国外工程实践来看，中、深埋管采用并联方式者居多；浅埋管采用串联方式的多。

三、地埋管打孔孔径孑雇：根据地质结构不同，钻孔孔径可以是①100、①150、0200或①300 ,地区地表土壤层很厚,为了钻孔、下管方便多采用①300孑盗。

(三)地下埋管系统设计—.地下换热量计算地下换热量可以由下述公式计算：Ql*= Ql*(l + l/COPl)kWQ2*= Q2*(l-l/COP2)kW其中QI'——夏季向土壤排放的热呈，kWQ1——夏季设计总冷负荷,kWQ21——冬季从土壤吸收的热星,kWQ2——季设计总热负荷,kWCOP1——设计工况下水源热泵机组的制冷系数COP2——设计工况下水源热泵机组的供热系数一般地，水源热泵机组的产品样本中都给出不同进出水溫度下的制冷星、制热星以及制冷系数、供热系数，计算时应从样本中选用设计工况下的、。

若样本中无所需的设计工况，可以采用插值法计算。

二地下热交换设计1.水平埋管：确走管沟数目：埋管管长的估算:利用管材”换热能力””即单位埋管管长的换热呈。

水平埋管单位管材"换热能力"在20 ~ 40W/m （管长）左右，；设计时可取换热能力的下限值,即20 W/m。

单沟单管埋管总长具体计算公式如下：L=Q/20其中L——埋管总长，mQ——季从土壤取出的热呈,w分母"20"是每m管长冬季从土壤取出的热星,W/m单沟双管、单沟二层双管、单沟二层四管、单沟二层六管布置时分别乘上0.9、0.85.0.75、0.70的热干扰系数（热协调系数）。

确走管沟间距：为了防止埋管间的热干扰，必须保证埋管之间有一走的间距。

该间距的大小与运行状况（如连续运行还是间歇运行；间歇运行的开、停机比等）、埋管的布置形式（如单行布置,只有两边有热干扰；多排布置，四面均有热干扰）等等有关。

建议串联每沟1管，管径1/4" ~ 2-;串联每沟2管，1又1/4"〜1又1/2"0并联每沟2 管，又1/4";并联每沟4~6管，管径13/4" - 1\管沟间距:每沟1管的间距1.2m ,每沟2管的间距1.8m ,每沟4管间距3.6m。

管沟最上面管子的管顶到地面的的最小高度不小于1.2m02、竖直埋管确走竖井埋管管长TS垂直单U形管埋管的换热能力为60 ~ 80 W/m（井深），垂直双U形管为80 ~ 100W/m （井深）左右，设计时可取换热能力的下限值。

F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。

设计时可取换热能力的下限值，即35W/m （管长），双U管设计具体计算公式如下：L=Ql/25其中L——竖井埋管总长,mQ1——夏季向土壤排放的热呈，W分母"35"是夏季每m管长散热呈，W/m确走竖井数目及间距国外，竖井深度多数采用50 ~ 100m ,设计者可以在此围选择一个竖井深度H ,代入下式计算竖井数目：N = L/(4*H)其中N——竖井总数，个L——竖井埋管总长，mH——竖井深度，m分母"2"是考虑到竖井埋管管长约等于竖井深度的2倍。

然后对计算结果进行圍整，若计算结果偏大，可以増加竖井深度，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 ,也有实例中提到DN25 的U型管，冥竖井水平间距为6m ,而DN20的U型管，其竖井水平间距为3m e若采用串联连接方式，可采用三角形布置来节约占地面积。

工程较小,埋管单排布置，地源热泵间歇运行,埋管间距可取3.0m ;工程较大，埋管多排布置，地源热泵间歇运行，建议取间距4.5m ;若连续运行(或停机时间较少)建议取5 ~ 6m1、垂直地埋管换热器埋管深度应大于30m ,宜为60m ~ 150m ;钻孔间距宜为3m ~6m。

水平管埋深应不小于1.2m02、地埋管换热器水平干管坡度宜为0.3% ,不应小于0.2%。

3、地埋管环路之间应并联且同程布置,两端应分别与供、回水管路集管相连接。

每个环路集管连接的环路数宜相同。

4、地埋管换热器宜靠近机房或以机房为中心设置。

铺设供、回水集管的管沟宜分开布置；供、回水集管的间距不应小于0.6m。

三、管径与流速设计1、确走管径在实际工程中确走管径必须满足两个要求：(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保持紊流以保证流体与管道壁之间的传热。

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 ,管流速控制在1.22m/s以下，对更大管径的管道,管流速控制在2.44m/s以下或一殷把各管段压力损失控制在4mH 2 0/100m当星长度以下。

备注：①地下埋管换热器环路压力损失限制在30~50kPa/100m为好，最大不超过50kPa/100m o同时应使管流动处于紊流过渡区。

②地下埋管系统单位冷吨（1冷吨=3024kcal/h=3.52kW ）水流星控制在0.16 ~0.19L/S . t③最小管流速（流星）：在相同管径、相同流速下，水的雷诺数最大大。

所以采用CaCl2和乙二醇水溶液时，为了保证管的紊流流动，与水相比需采用大的流速和流星。

2、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;肖，管路所霁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],即：P=P0 + pgH+0.5Ph其中p——管路最大压力,PaP0——建筑物所在的当地大气压,PaP——地下埋管中流休密度，kg/m3g——当地重力加速度,m/s2H——地下埋管最低点与闭式循环系统最高点的高度差,mPh——水泵扬程,Pa3冥它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）设计膨胀水箱或膨胀罐，放气阀等附件。