豎直埋管地?zé)釗Q熱器的設(shè)計和參數(shù)分析
摘 要 本文通過對某住宅小區(qū)地源熱泵系統(tǒng)地?zé)釗Q熱器的方案設(shè)計的工程實例,介紹了采用《地?zé)嶂恰奋浖O(shè)計地?zé)釗Q熱器的方法;討論分析了回填材料導(dǎo)熱系數(shù)、巖土導(dǎo)熱系數(shù)、鉆孔間距以及循環(huán)液的類型四種主要因素對地?zé)釗Q熱器設(shè)計尺寸的影響,并指出提高回填材料導(dǎo)熱系數(shù)、適當增大鉆孔間距以及選擇凝固點較低的循環(huán)液有利于減小鉆孔長度,從而節(jié)省地?zé)釗Q熱器的初投資。
關(guān)鍵詞 地源熱泵 地?zé)釗Q熱器 設(shè)計 軟件
! 引言
隨著經(jīng)濟的發(fā)展以及人們對節(jié)能、環(huán)保意識的提高,具有、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點的地源熱泵供暖空調(diào)系統(tǒng)愈來愈受到人們的重視。地源熱泵(或稱土壤源熱泵)空調(diào)系統(tǒng)與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的zui大不同就在于其地?zé)釗Q熱器,地?zé)釗Q熱器的設(shè)計合理與否直接影響到地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的性能。此外,合理設(shè)計地?zé)釗Q熱
器的大小對于節(jié)省初投資及運行費用也有重大意義[1]。
地?zé)釗Q熱器中的傳熱是一個復(fù)雜的過程,影響因素很多,導(dǎo)致不同情況下每米鉆孔傳熱量的值可以產(chǎn)生數(shù)倍的變化。國內(nèi)有些關(guān)于地?zé)釗Q熱器設(shè)計的文獻中推薦的每米鉆孔傳熱量的經(jīng)驗數(shù)據(jù),對于實際工程設(shè)計可能產(chǎn)生誤導(dǎo),因而不利于該項新技術(shù)在我國的推廣應(yīng)用。
影響地?zé)釗Q熱器設(shè)計的zui重要影響因素有: 巖土的導(dǎo)熱 1.系數(shù); 全年的冷熱負荷及其相對的比值[5]; 回灌材料的導(dǎo)熱2. 3.系數(shù)與 U 型管各支管的間距;4.地?zé)釗Q熱器排列方式與鉆孔間距; 設(shè)定的循環(huán)液所允許的zui高和zui低溫度,在以供熱為 5.主的應(yīng)用場合,這一參數(shù)常常取決于選用循環(huán)液的類型。
地?zé)釗Q熱器設(shè)計及模擬軟件《地?zé)嶂恰罚郏玻莶捎昧嗽谏系亩S和準三維模型[3!6],考慮了全年吸熱和放熱不平衡等復(fù)雜的情況,以保證地?zé)釗Q熱器在整個服務(wù)周期(20 年或更長的時間)中的性能為設(shè)計目標,使地?zé)釗Q熱器的設(shè)計計算脫離了按經(jīng)驗數(shù)據(jù)估算的狀況。該軟件還能同時對單 U 型埋管與雙 U 型埋管這兩種分別在美國和歐洲流行的不同埋管形[3]進行計算和比較。《地?zé)嶂恰肥菍τ脩粲押玫?,暖通空調(diào)工程師都能很快掌握軟件的使用,輸入設(shè)計條件就可以直接得到要求的埋管長度,因而可以方便地進
行多方案的技術(shù)經(jīng)濟比較。本文結(jié)合工程實例就其中的回灌材料的導(dǎo)熱系數(shù)、巖土的導(dǎo)熱系數(shù)、鉆孔間距及循環(huán)液的類型四個方面對地?zé)釗Q熱器的設(shè)計方案進行分析和比較。
" 工程概況
該工程位于湖北省,總建筑面積約 7 萬 m ,擬采用地源熱2泵空調(diào)系統(tǒng)來實現(xiàn)其冬季的供熱、夏季的制冷以及供應(yīng)生活用熱水。該地區(qū)冬季空調(diào)室外計算溫度為 tw=-6 ";夏季空調(diào)室外計算溫度為 ts=31 ";未受干擾的地下溫度為 16"。本設(shè)計主要通過《地?zé)嶂恰吩O(shè)計軟件按 1 萬 m 建筑面積來進行2方案比較和設(shè)計計算。# 方案比較和設(shè)計
2.1 確定鉆孔參數(shù)
鉆孔的幾何分布形式要根據(jù)可提供的場地確定,本研究選取矩陣排列為 4#25。鉆孔間距取 3#3、 、 、 、 4#4 4#5 5#5 6#6、#7、#8、#9(行間距#列間距)八種情況進行比較計算。7 8 9鉆孔半徑 0.055m ?;靥畈牧系膶?dǎo)熱系數(shù)取 0.6, , , , 1.2 1.8 2.43.0 W/(m·!)進行比較和研究。