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地源熱泵埋管方式及埋管深度常見問題

文章出處:   責(zé)任編輯:   發(fā)布時間:2017-06-19 13:41:39    點(diǎn)擊數(shù):-   【

地源熱泵地埋管在整個系統(tǒng)中起著集熱散熱的重要作用,地埋管要是安裝不好就會直接對整個系統(tǒng)的效果造成影響。現(xiàn)在隨著人們生活的不斷提高,人們對自己家庭的生活質(zhì)量也有了新的要求。現(xiàn)在人們普遍使用地源熱泵,可是對于地源熱泵埋管的方式卻很少有人知道。那么關(guān)于地源熱泵地埋管我們要注意一下若干問題。接下來小編在這里給大家介紹一下地源熱泵埋管的方式。

地源熱泵埋管方式及埋管深度常見問題

地源熱泵埋管-地源熱泵埋管的注意事項

1、若建筑物周圍可利用地表面積充足,應(yīng)首先考慮采用比較經(jīng)濟(jì)的水平埋管方式;相反,若建筑物周圍可利用地表面積有限,應(yīng)采用豎直U型埋管方式。

2、盡管可以采用串聯(lián)、并聯(lián)方式連接埋管,但并聯(lián)方式采用小管徑,初投資及運(yùn)行費(fèi)用均較低,所以在實(shí)際工程中常用,且為了保持各并聯(lián)環(huán)路之間阻力平衡,最好設(shè)計成同程式。

3、選擇管徑時,除考慮安裝成本外,一般把各管段壓力損失控制在4mH2O/100m(當(dāng)量長度)以下,同時應(yīng)使管內(nèi)流動處于紊流過渡區(qū)。

4、地源熱泵地埋管換熱系統(tǒng)在設(shè)計時應(yīng)該首先對當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)實(shí)際情況進(jìn)行計算,并根據(jù)條件作出準(zhǔn)確的判斷,完成整個換熱量的計算。

5、地源熱泵地埋管換熱器最好要設(shè)泄漏警報和自動補(bǔ)水系統(tǒng),需要防凍的地方還要設(shè)置防凍保護(hù)裝置,避免后期系統(tǒng)運(yùn)行時出現(xiàn)各種問題。

6、在換熱系統(tǒng)上最好是采用變流量的設(shè)計,管內(nèi)傳熱介質(zhì)流速最好不要低于最低流速限值。

7、關(guān)于地源熱泵地埋管的安裝最好是要靠近機(jī)房或是以機(jī)房為中心設(shè)置,避免過遠(yuǎn)導(dǎo)致熱量在管路中的散失。

8、地源熱泵管路在沒有安裝之前盡量避免陽光直射,最好是避光存放,以防止管道受熱發(fā)生熱形變問題。

9、若是地源熱泵的使用地冬夏對熱量的取放不均,那么可以根據(jù)具體的實(shí)際情況通過采用輔助冷源或熱源的方式實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)目的。

地源熱泵地下埋管的幾種形式

目前地源熱泵地下埋管換熱器主要有兩種形式,即水平埋管和垂直埋管。水平埋管主要有單溝單管、單溝雙管、單溝二層雙管、單溝二層四管、單溝二層六管等形式,由于多層埋管的下層管處于一個較穩(wěn)定的溫度場,換熱效率好于單層,而且占地面積較少。

地源熱泵埋管方式及埋管深度常見問題

水平埋管主要有單溝單管、單溝雙管、單溝二層雙管、單溝二層四管、單溝二層六管等形式,由于多層埋管的下層管處于一個較穩(wěn)定的溫度場,換熱效率好于單層,而且占地面積較少,因此應(yīng)用多層管的較多。近年來國外又新開發(fā)了兩種水平埋管形式,一種是扁平曲線狀管,另一種是螺旋狀管。它們的優(yōu)點(diǎn)是使地溝長度縮短,而可埋沒的管子長度增加。管路的埋設(shè)視巖土情況,可采取挖溝或大面積開挖方法。單層管最佳深度0.8~1.0m,雙層管1.2~1.9m,但無論任何情況均應(yīng)埋在當(dāng)?shù)乇鶅鼍€以下。由于水平管埋深較淺,其埋管換熱器性能不如垂直埋管,而且施工時,占用場地大,在實(shí)際使用中,往往是單層與多層互相搭配;螺旋管優(yōu)于直管,但不易施工。由于淺埋水平管受地面溫度影響大,地下巖土冬夏熱平衡好,因此適用于單季使用的情況(如歐洲只用于冬季供暖和生活熱水供應(yīng)),對冬夏冷暖聯(lián)供系統(tǒng)使用者很少。

垂直埋管根據(jù)埋管形式的不同,一般有單U形管,雙U形管,小直徑螺旋盤管和大直徑螺旋盤管,立式柱,套管、蜘蛛狀管、管式管等形式;按埋設(shè)深度不;同分為淺埋(≤30)、中埋(31~80m)和深埋(>80m)。

目前使用最多的是U形管、套管和單管式。下面作一簡述。

1)U形管型是在鉆孔的管井內(nèi)安裝U形管,一般管井直徑為100~159mm,井深10~200m。U形管徑一般在φ50mm以下(主要是流量不宜過大所限),由于施工簡單;換熱性能較好,承壓高,管路接頭少,不易泄漏等原因,目前應(yīng)用最多。如美國加州斯托克斯大學(xué)供應(yīng)了48萬m2空調(diào)建筑的地源熱泵系統(tǒng),有390個深度超過120m的地下埋管,據(jù)介紹,采用這種地源熱泵系統(tǒng)較常規(guī)空調(diào)每年可節(jié)約各種費(fèi)用45.5萬美元,其中能量費(fèi)用33萬美元,節(jié)電25%,節(jié)約燃料費(fèi)70%。

國外有的工程把U形管捆扎在樁基的鋼筋網(wǎng)架上,然后澆灌混凝土,不占用地面。如瑞士某工廠地源熱泵系統(tǒng)從600個樁基中吸收熱量或冷量,用于2萬平方米建筑物的供暖和制冷。


2)套管武換熱器的外管直徑一般為100~200mm,內(nèi)管為φ15~φ25mm。由于增大了管外壁與巖土的換熱面積,因此其單位井深的換熱量高,根據(jù)試驗結(jié)果,其換熱效率較U形管提高16.7%。其缺點(diǎn)是套管直徑及鉆孔直徑較大,下管比較固難,初投資比U形管高。在套管端部與內(nèi)管進(jìn)。出水連接處不好處理,易泄漏,因此適用于深度≤30m的豎埋直管,對中埋采用此種形式宜慎重。為防止漏水,套管端部封頭部分宜由工廠加工制作,現(xiàn)場安裝,以保證嚴(yán)密性。

3)單管型在國外常稱為“熱井”,它主要用于地下水做熱源的熱泵系統(tǒng),一般來講該種型式投資較少。其安裝方法是地下水位以上用鋼套管作為護(hù)套,直徑和孔徑一致,典型孔徑為150mm。地下水位以下為自然孔洞,不加任何設(shè)施。孔洞中有一根出水管為熱泵機(jī)組供水,回水自然排放或回到管井內(nèi)。這種方式受地下水資源、國家有關(guān)政策及法規(guī)限制大。

地源熱泵地下埋管深度

水平埋管埋設(shè)情況比較簡單,前面已述。關(guān)于豎直埋管的埋設(shè)深度應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況,工程及場地的大小,投資及使用的鉆機(jī)性能等情況綜合考慮。結(jié)合國情,根據(jù)筆者的工程實(shí)踐體會,其中有幾點(diǎn)應(yīng)注意到:①鉆井深60m以內(nèi)井深的鉆機(jī)成本少,費(fèi)用低,如果大于60m,其鉆機(jī)成本會提高。②井深80m以內(nèi),可用國產(chǎn)普通型承壓(承壓1.0MP)塑料管,如深度大于80m,需采用高承壓塑料管,其成本大大增加;⑧據(jù)比較,井深50m的造價比100m的要低30%~50%。上述是針對地面中央機(jī)房而言,如果采用分室型韻系統(tǒng)還要考慮建筑高度的影響。

地源熱泵埋管方式及埋管深度常見問題

水源熱泵系統(tǒng)還要考慮建筑高度的影響。一般來講,淺埋管優(yōu)點(diǎn)是:投資少,成本低。鉆機(jī)要求不高,可使用普通承壓(0.6~1.0MP)的塑料管,由于受地面溫度影響,一般地下巖土冬夏熱平衡性較好,其缺點(diǎn)是占用場地面積大,管路接頭多,埋管換熱效率較中深埋者低。深埋管優(yōu)點(diǎn)是:占用場地面積小,地下巖土溫度穩(wěn)定。

一般來講,淺埋管優(yōu)點(diǎn)是:投資少,成本低。鉆機(jī)要求不高,可使用普通承壓(0.6~1.0MP)的塑料管,由于受地面溫度影響,一般地下巖土冬夏熱平衡性較好,其缺點(diǎn)是占用場地面積大,管路接頭多,埋管換熱效率較中深埋者低。

深埋管優(yōu)點(diǎn)是:占用場地面積小,地下巖土溫度穩(wěn)定。

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