術(shù)語-地埋管換熱系統(tǒng)的概念

2.0.6 地埋管換熱系統(tǒng) ground heat exchanger system

傳熱介質(zhì)通過豎直或水平地埋管換熱器與巖土體進(jìn)行熱交換的地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)，又稱土壤熱交換系統(tǒng)。

2.0.7 地埋管換熱器 ground heat exchanger

供傳熱介質(zhì)與巖土體換熱用的，由埋于地下的密閉循環(huán)管組構(gòu)成的換熱器，又稱土壤熱交換器。根據(jù)管路埋置方式不同，分為水平地埋管換熱器和豎直地埋管換熱器。

2.0.8 水平地埋管換熱器 horizontal ground heatexchanger

換熱管路埋置在水平管溝內(nèi)的地埋管換熱器，又稱水平土壤熱交換器。

2.0.9 豎直地埋管換熱器 vertical ground heatexchanger

換熱管路埋置在豎直鉆孔內(nèi)的地埋管換熱器，又稱豎直土壤熱交換器。

2.0.10 地下水換熱系統(tǒng) ground water system

與地下水進(jìn)行熱交換的地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)，分為直接地下水換熱系統(tǒng)和間接地下水換熱系統(tǒng)。

2.0.11 直接地下水換熱系統(tǒng)

由抽水井取出的地下水，經(jīng)處理后直接流經(jīng)水源熱泵機(jī)組熱交換后返回地下同一含水層的地下水換熱系統(tǒng)。

2.0.12 間接地下水換熱系統(tǒng)

由抽水井取出的地下水經(jīng)中間換熱器熱交換后返回地下同一含水層的地下水換熱系統(tǒng)。

2.0.13 地表水換熱系統(tǒng)

與地表水進(jìn)行熱交換的地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)，分為開式地表水換熱系統(tǒng)和閉式地表水換熱系統(tǒng)。

2.0.14 開式地表水換熱系統(tǒng)

地表水在循環(huán)泵的驅(qū)動(dòng)下，經(jīng)處理直接流經(jīng)水源熱泵機(jī)組或通過中間換熱器進(jìn)行熱交換的系統(tǒng)。

2.0.15 閉式地表水換熱系統(tǒng)

將封閉的換熱盤管按照特定的排列方法放入具有一定深度的地表水體中，傳熱介質(zhì)通過換熱管管壁與地表水進(jìn)行熱交換的系統(tǒng)。

2.0.27 巖土初始平均溫度initialaverage temperature of the rock-soil

從自然地表下10m～20m至豎直地埋管換熱器埋設(shè)深度范圍內(nèi)，巖土常年恒定的平均溫度。

工程勘察

3.1.1 地源熱泵系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)前，應(yīng)進(jìn)行工程場地狀況調(diào)查，并應(yīng)對(duì)淺層地?zé)崮苜Y源進(jìn)行勘察。

（此為強(qiáng)制性條文，本標(biāo)準(zhǔn)共2個(gè)強(qiáng)制性條文）

3.1.2 對(duì)已具備水文地質(zhì)資料或附近有水井的地區(qū)，應(yīng)通過調(diào)查獲取水文地質(zhì)資料。

3.1.3 工程勘察應(yīng)由具有勘察資質(zhì)的專業(yè)隊(duì)伍承擔(dān)。工程勘察完成后，應(yīng)編寫工程勘察報(bào)告，并對(duì)資源可利用情況提出建議。

3.1.4 工程場地狀況調(diào)查應(yīng)包括下列內(nèi)容：

1 場地規(guī)劃面積、形狀及坡度；（是否滿足打井或埋管面積和位置要求）

2 場地內(nèi)已有建筑物和規(guī)劃建筑物的占地面積及其分布；

3 場地內(nèi)樹木植被、池塘、排水溝及架空輸電線、電信電纜的分布；

4 場地內(nèi)已有的、計(jì)劃修建的地下管線和地下構(gòu)筑物的分布及其埋深；

5 場地內(nèi)已有水井的位置。

3.2.1 地埋管地源熱泵系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)前，應(yīng)對(duì)工程場區(qū)內(nèi)巖土體地質(zhì)條件進(jìn)行勘察。

3.2.2 地埋管換熱系統(tǒng)勘察應(yīng)包括下列內(nèi)容：

1 巖土層的結(jié)構(gòu)；

2 巖土體熱物性；

3 巖土體溫度；

4 地下水靜水位、水溫、水質(zhì)及分布；

5 地下水徑流方向、速度；

6 凍土層厚度。

3.2.2A 當(dāng)?shù)芈窆艿卦礋岜孟到y(tǒng)的應(yīng)用建筑面積在3000m²～5000m²時(shí)，宜進(jìn)行巖土熱響應(yīng)試驗(yàn)；當(dāng)應(yīng)用建筑面積大于等于5000m²時(shí)，應(yīng)進(jìn)行熱響應(yīng)試驗(yàn)。

地埋管換熱系統(tǒng)

4.1.1 地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)前，應(yīng)根據(jù)工程勘察結(jié)果評(píng)估地埋管換熱系統(tǒng)實(shí)施的可行性及經(jīng)濟(jì)性。

4.1.2 地埋管換熱系統(tǒng)施工時(shí)，嚴(yán)禁損壞既有地下管線及構(gòu)筑物。

4.1.3 地埋管換熱器安裝完成后，應(yīng)在埋管區(qū)域做出標(biāo)志或標(biāo)明管線的定位帶，并應(yīng)采用2個(gè)現(xiàn)場的永久目標(biāo)進(jìn)行定位。

地埋管管材與傳熱介質(zhì)

4.2.1 地埋管及管件應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，且應(yīng)具有質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告和生產(chǎn)廠的合格證。

4.2.2 地埋管管材及管件應(yīng)符合下列規(guī)定：

1 地埋管應(yīng)采用化學(xué)穩(wěn)定性好、耐腐蝕、導(dǎo)熱系數(shù)大、流動(dòng)阻力小的塑料管材及管件，宜采用聚乙烯管（PE80或PE100）或聚丁烯管（PB），不宜采用聚氯乙烯（PVC）管。管件與管材應(yīng)為相同材料。

2 地埋管質(zhì)量應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中的各項(xiàng)規(guī)定。管材的公稱壓力及使用溫度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，且管材的公稱壓力不應(yīng)小于1.0MPa。地埋管外徑及壁厚可按本規(guī)范附錄A的規(guī)定選用。

4.2.3 傳熱介質(zhì)應(yīng)以水為首選，也可選用符合下列要求的其他介質(zhì)：

1 安全，腐蝕性弱，與地埋管管材無化學(xué)反應(yīng)；

2 較低的冰點(diǎn)；

3 良好的傳熱特性，較低的摩擦阻力；

4 易于購買、運(yùn)輸和儲(chǔ)藏。

4.2.4 在有可能凍結(jié)的地區(qū)，傳熱介質(zhì)應(yīng)添加防凍劑。防凍劑的類型、濃度及有效期應(yīng)在充注閥處注明。

4.2.5 添加防凍劑后的傳熱介質(zhì)的冰點(diǎn)宜比設(shè)計(jì)最低運(yùn)行水溫低3~5℃。選擇防凍劑時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮防凍劑對(duì)管道與管件的腐蝕性，防凍劑的安全性、經(jīng)濟(jì)性及其對(duì)換熱的影響。

地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.3.1 地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)前應(yīng)明確待埋管區(qū)域內(nèi)各種地下管線的種類、位置及深度，預(yù)留未來地下管線所需的埋管空間及埋管區(qū)域進(jìn)出重型設(shè)備的車道位置。

4.3.2 地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行全年動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算，最小計(jì)算周期宜為1年。計(jì)算周期內(nèi)，地源熱泵系統(tǒng)總釋熱量宜與其總吸熱量相平衡。

4.3.3 地埋管換熱器換熱量應(yīng)滿足地源熱泵系統(tǒng)最大吸熱量或釋熱量的要求。在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí)，可采用輔助熱源或冷卻源與地埋管換熱器并用的調(diào)峰形式。

4.3.4 地埋管換熱器應(yīng)根據(jù)可使用地面面積、工程勘察結(jié)果及挖掘成本等因素確定埋管方式。

4.3.5 地埋管換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算宜根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測巖土體及回填料熱物性參數(shù)，采用專用軟件（瑞典隆德大學(xué)EED、美國Solar Energy 實(shí)驗(yàn)室TRNSYS等）進(jìn)行。豎直地埋管換熱器的設(shè)計(jì)也可按本規(guī)范附錄B的方法進(jìn)行計(jì)算。

4.3.5A 當(dāng)?shù)芈窆艿卦礋岜孟到y(tǒng)的應(yīng)用建筑面積在5000m²以上，或?qū)嵤┝藥r土熱響應(yīng)試驗(yàn)的項(xiàng)目，應(yīng)利用巖土熱響應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行地埋管換熱器的設(shè)計(jì)，且宜符合下列要求：

夏季運(yùn)行期間，地埋管換熱器出口最高溫度宜低于33℃；

冬季運(yùn)行期間，不添加防凍劑的地埋管換熱器進(jìn)口最低溫度宜高于4℃。

4.3.6 地埋管換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，環(huán)路集管不應(yīng)包括在地埋管換熱器長度內(nèi)。

4.3.7 水平地埋管換熱器可不設(shè)坡度。最上層埋管頂部應(yīng)在凍土層以下0.4m，且距地面不宜小于0.8m。

4.3.8 豎直地埋管換熱器埋管深度宜大于20m，鉆孔孔徑不宜小于0.11m，鉆孔間距應(yīng)滿足換熱需要，間距宜為3～6m。水平連接管的深度應(yīng)在凍土層以下0.6m，且距地面不宜小于1.5m。

4.3.9 地埋管換熱器管內(nèi)流體應(yīng)保持紊流流態(tài)，水平環(huán)路集管坡度宜為0.002。

4.3.10 地埋管環(huán)路兩端應(yīng)分別與供、回水環(huán)路集管相連接，且宜同程布置。每對(duì)供、回水環(huán)路集管連接的地埋管環(huán)路數(shù)宜相等。供、回水環(huán)路集管的間距不應(yīng)小于0.6m。

4.3.11 地埋管換熱器安裝位置應(yīng)遠(yuǎn)離水井及室外排水設(shè)施，并宜靠近機(jī)房或以機(jī)房為中心設(shè)置。

4.3.12 地埋管換熱系統(tǒng)應(yīng)設(shè)自動(dòng)充液及泄漏報(bào)警系統(tǒng)。需要防凍的地區(qū)，應(yīng)設(shè)防凍保護(hù)裝置。

4.3.13 地埋管換熱系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)特征確定回填料配方，回填料的導(dǎo)熱系數(shù)不應(yīng)低于鉆孔外或溝槽外巖土體的導(dǎo)熱系數(shù)。

4.3.14 地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際選用的傳熱介質(zhì)的水力特性進(jìn)行水力計(jì)算。

4.3.15 地埋管換熱系統(tǒng)宜采用變流量設(shè)計(jì)。

4.3.16 地埋管換熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮地埋管換熱器的承壓能力，若建筑物內(nèi)系統(tǒng)壓力超過地埋管換熱器的承壓能力時(shí)，應(yīng)設(shè)中間換熱器將地埋管換熱器與建筑物內(nèi)系統(tǒng)分開。

4.3.17 地埋管換熱系統(tǒng)宜設(shè)置反沖洗系統(tǒng)，沖洗流量宜為工作流量的2倍。

地埋管壓力損失計(jì)算

地埋管換熱系統(tǒng)施工

4.4.1 地埋管換熱系統(tǒng)施工前應(yīng)具備埋管區(qū)域的工程勘察資料、設(shè)計(jì)文件和施工圖紙，并完成施工組織設(shè)計(jì)。

4.4.2 地埋管換熱系統(tǒng)施工前應(yīng)了解埋管場地內(nèi)已有地下管線、其他地下構(gòu)筑物的功能及其準(zhǔn)確位置，并應(yīng)進(jìn)行地面清理，鏟除地面雜草、雜物，平整地面。

4.4.3 地埋管換熱系統(tǒng)施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格檢查并做好管材保護(hù)工作。

4.4.4 管道連接應(yīng)符合下列規(guī)定：

1 埋地管道應(yīng)采用熱熔或電熔連接。聚乙烯管道連接應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《埋地聚乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》CJJ101的有關(guān)規(guī)定；

2 豎直地埋管換熱器的U形彎管接頭，宜選用定型的U形彎頭成品件，不宜采用直管道煨制彎頭；

3 豎直地埋管換熱器U形管的組對(duì)長度應(yīng)能滿足插入鉆孔后與環(huán)路集管連接的要求，組對(duì)好的U形管的兩開口端部，應(yīng)及時(shí)密封。

4.4.5 水平地埋管換熱器鋪設(shè)前，溝槽底部應(yīng)先鋪設(shè)相當(dāng)于管徑厚度的細(xì)砂。水平地埋管換熱器安裝時(shí)，應(yīng)防止石塊等重物撞擊管身。管道不應(yīng)有折斷、扭結(jié)等問題，轉(zhuǎn)彎處應(yīng)光滑，且應(yīng)采取固定措施。

4.4.6 水平地埋管換熱器回填料應(yīng)細(xì)小、松散、均勻，且不應(yīng)含石塊及土塊?；靥顗簩?shí)過程應(yīng)均勻，回填料應(yīng)與管道接觸緊密，且不得損傷管道。

4.4.7 豎直地埋管換熱器U形管安裝應(yīng)在鉆孔鉆好且孔壁固化后立即進(jìn)行。當(dāng)鉆孔孔壁不牢固或者存在孔洞、洞穴等導(dǎo)致成孔困難時(shí)，應(yīng)設(shè)護(hù)壁套管。下管過程中，U形管內(nèi)宜充滿水，并宜采取措施使U形管兩支管處于分開狀態(tài)。

4.4.8 豎直地埋管換熱器U形管安裝完畢后，應(yīng)立即灌漿回填封孔。當(dāng)埋管深度超過40m時(shí)，灌漿回填應(yīng)在周圍臨近鉆孔均鉆鑿?fù)戤吅筮M(jìn)行。

4.5.1 地埋管換熱系統(tǒng)安裝過程中，應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場檢驗(yàn)，并應(yīng)提供檢驗(yàn)報(bào)告。檢驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)符合下列規(guī)定：

1 管材、管件等材料應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；

2 鉆孔、水平埋管的位置和深度、地埋管的直徑、壁厚及長度均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；

3 回填料及其配比應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；

4 水壓試驗(yàn)應(yīng)合格；

5 各環(huán)路流量應(yīng)平衡，且應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求；

6 防凍劑和防腐劑的特性及濃度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；

7 循環(huán)水流量及進(jìn)出水溫差均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

4.5.2 水壓試驗(yàn)應(yīng)符合下列規(guī)定：

1 試驗(yàn)壓力：當(dāng)工作壓力小于等于1.0MPa時(shí)，應(yīng)為工作壓力的1.5倍，且不應(yīng)小于0.6MPa；當(dāng)工作壓力大于1.0MPa時(shí)，應(yīng)為工作壓力加0.5MPa。

2 水壓試驗(yàn)步驟：

1）豎直地埋管換熱器插入鉆孔前，應(yīng)做第一次水壓試驗(yàn)。在試驗(yàn)壓力下，穩(wěn)壓至少15min，穩(wěn)壓后壓力降不應(yīng)大于3%，且無泄漏現(xiàn)象；將其密封后，在有壓狀態(tài)下插入鉆孔，完成灌漿之后保壓lh。水平地埋管換熱器放入溝槽前，應(yīng)做第一次水壓試驗(yàn)。在試驗(yàn)壓力下，穩(wěn)壓至少15min，穩(wěn)壓后壓力降不應(yīng)大于3%，且無泄漏現(xiàn)象。

2）豎直或水平地埋管換熱器與環(huán)路集管裝配完成后， 回填前應(yīng)進(jìn)行第二次水壓試驗(yàn)。在試驗(yàn)壓力下，穩(wěn)壓至少30min，穩(wěn)壓后壓力降不應(yīng)大于3%，且無泄漏現(xiàn)象。

3）環(huán)路集管與機(jī)房分集水器連接完成后，回填前應(yīng)進(jìn)行第三次水壓試驗(yàn)。在試驗(yàn)壓力下，穩(wěn)壓至少2h，且無泄漏現(xiàn)象。

4）地埋管換熱系統(tǒng)全部安裝完畢，且沖洗、排氣及回填完成后，應(yīng)進(jìn)行第四次水壓試驗(yàn)。在試驗(yàn)壓力下，穩(wěn)壓至少12h，穩(wěn)壓后壓力降不應(yīng)大于3%。

3 水壓試驗(yàn)宜采用手動(dòng)泵緩慢升壓，升壓過程中應(yīng)隨時(shí)觀察與檢查，不得有滲漏；不得以氣壓試驗(yàn)代替水壓試驗(yàn)。

4.5.3 回填過程的檢驗(yàn)應(yīng)與安裝地埋管換熱器同步進(jìn)行。

建筑物內(nèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

7.1.1 建筑物內(nèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB50736-2012《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定。其中，涉及生活熱水或其他熱水供應(yīng)部分，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50015的規(guī)定。

7.1.2 水源熱泵機(jī)組性能應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《水源熱泵機(jī)組》GB／T19409的相關(guān)規(guī)定，且應(yīng)滿足地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的要求。

7.1.3 水源熱泵機(jī)組應(yīng)具備能量調(diào)節(jié)功能，且其蒸發(fā)器出口應(yīng)設(shè)防凍保護(hù)裝置。

7.1.4 水源熱泵機(jī)組及末端設(shè)備應(yīng)按實(shí)際運(yùn)行參數(shù)選型。

7.1.5 建筑物內(nèi)系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)建筑的特點(diǎn)及使用功能確定水源熱泵機(jī)組的設(shè)置方式及末端空調(diào)系統(tǒng)形式。

7.1.6 在水源熱泵機(jī)組外進(jìn)行冷、熱轉(zhuǎn)換的地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)在水系統(tǒng)上設(shè)冬、夏季節(jié)的功能轉(zhuǎn)換閥門，并在轉(zhuǎn)換閥門上作出明顯標(biāo)識(shí)。地下水或地表水直接流經(jīng)水源熱泵機(jī)組的系統(tǒng)應(yīng)在水系統(tǒng)上預(yù)留機(jī)組清洗用旁通管。

7.1.7 地源熱泵系統(tǒng)在具備供熱、供冷功能的同時(shí)，宜優(yōu)先采用地源熱泵系統(tǒng)提供（或預(yù)熱）生活熱水，不足部分由其他方式解決。水源熱泵系統(tǒng)提供生活熱水時(shí)，應(yīng)采用換熱設(shè)備間接供給。

7.1.8 建筑物內(nèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，增設(shè)輔助熱源、蓄熱(冷)裝置或其他節(jié)能設(shè)施。

建筑物內(nèi)系統(tǒng)施工、檢驗(yàn)與驗(yàn)收

7.2.1 水源熱泵機(jī)組、附屬設(shè)備、管道、管件及閥門的型號(hào)、規(guī)格、性能及技術(shù)參數(shù)等應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，并具備產(chǎn)品合格證書、產(chǎn)品性能檢驗(yàn)報(bào)告及產(chǎn)品說明書等文件。

7.2.2 水源熱泵機(jī)組及建筑物內(nèi)系統(tǒng)安裝應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《制冷設(shè)備、空氣分離設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB 50274及《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB 50243的規(guī)定。

整體運(yùn)轉(zhuǎn)、調(diào)試與驗(yàn)收

8.0.1 地源熱泵系統(tǒng)交付使用前，應(yīng)進(jìn)行整體運(yùn)轉(zhuǎn)、調(diào)試與驗(yàn)收。

8.0.2 地源熱泵系統(tǒng)整體運(yùn)轉(zhuǎn)與調(diào)試應(yīng)符合下列規(guī)定：

1 整體運(yùn)轉(zhuǎn)與調(diào)試前應(yīng)制定整體運(yùn)轉(zhuǎn)與調(diào)試方案，并報(bào)送專業(yè)監(jiān)理工程師審核批準(zhǔn)；

2 水源熱泵機(jī)組試運(yùn)轉(zhuǎn)前應(yīng)進(jìn)行水系統(tǒng)及風(fēng)系統(tǒng)平衡調(diào)試，確定系統(tǒng)循環(huán)總流量、各分支流量及各末端設(shè)備流量均達(dá)到設(shè)計(jì)要求；

3 水力平衡調(diào)試完成后，應(yīng)進(jìn)行水源熱泵機(jī)組的試運(yùn)轉(zhuǎn)，并填寫運(yùn)轉(zhuǎn)記錄，運(yùn)行數(shù)據(jù)應(yīng)達(dá)到設(shè)備技術(shù)要求；

4 水源熱泵機(jī)組試運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，應(yīng)進(jìn)行連續(xù)24h的系統(tǒng)試運(yùn)轉(zhuǎn)，并填寫運(yùn)轉(zhuǎn)記錄；

5 地源熱泵系統(tǒng)調(diào)試應(yīng)分冬、夏兩季進(jìn)行，且調(diào)試結(jié)果應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。調(diào)試完成后應(yīng)編寫調(diào)試報(bào)告及運(yùn)行操作規(guī)程，并提交甲方確認(rèn)后存檔。

8.0.3 地源熱泵系統(tǒng)整體驗(yàn)收前，應(yīng)進(jìn)行冬、夏兩季運(yùn)行測試，并對(duì)地源熱泵系統(tǒng)的實(shí)測性能作出評(píng)價(jià)。

8.0.4 地源熱泵系統(tǒng)整體運(yùn)轉(zhuǎn)、調(diào)試與驗(yàn)收除應(yīng)符合本規(guī)范規(guī)定外，還應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB 50243和《制冷設(shè)備、空氣分離設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB 50274的相關(guān)規(guī)定。

豎直地埋管換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算

B.0.1 豎直地埋管換熱器的熱阻計(jì)算宜符合下列要求：

1 傳熱介質(zhì)與U形管內(nèi)壁的對(duì)流換熱熱阻可按下式計(jì)算：

式中R_f——傳熱介質(zhì)與U形管內(nèi)壁的對(duì)流換熱熱阻（m·K／W）

d_i——U形管的內(nèi)徑（m）

K——傳熱介質(zhì)與U形管內(nèi)壁的對(duì)流換熱系數(shù)（W／m²·K）

2 U形管的管壁熱阻可按下列公式計(jì)算：

式中R_pe——U形管的管壁熱阻(m·K／W)；

λ_p——U形管導(dǎo)熱系數(shù)

d₀——U形管的外徑（m）；

d_e——U形管的當(dāng)量直徑（m）；

對(duì)單U形管，n =2；對(duì)雙U形管，n =4。

3 鉆孔灌漿回填材料的熱阻可按下式計(jì)算：

式中R_b——鉆孔灌漿回填材料的熱阻（m·K／W）；

λ_b——灌漿材料導(dǎo)熱系數(shù)；

d_b——鉆孔的直徑（m）。

4 地層熱阻：即從孔壁到無窮遠(yuǎn)處的熱阻可按下列公式計(jì)算：

對(duì)于單個(gè)鉆孔：

對(duì)于多個(gè)鉆孔：

式中

R_s——地層熱阻（m·K／W）；

I——指數(shù)積分公式；

時(shí)間足夠長時(shí)，

r為歐拉常數(shù)，r≈0.577216

λ_s——巖土體的平均導(dǎo)熱系數(shù)；

a ——巖土體的熱擴(kuò)散率（m²／s）；

r_b——鉆孔的半徑（m）；

τ——運(yùn)行時(shí)間（s）；

x_i——第i個(gè)鉆孔與所計(jì)算鉆孔之間的距離（m）

5 短期連續(xù)脈沖負(fù)荷引起的附加熱阻可按下式計(jì)算：

式中R_sp——短期連續(xù)脈沖負(fù)荷引起的附加熱阻（m·K／W）；

τ_p——短期脈沖負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間，例如8h。

B.0.2 豎直地埋管換熱器鉆孔的長度計(jì)算宜符合下列要求：

1 制冷工況下，豎直地埋管換熱器鉆孔的長度可按下列公式計(jì)算：

式中

L_c——制冷工況下，豎直地埋管換熱器所需鉆孔的總長度（m）

Q_c——水源熱泵機(jī)組的額定冷負(fù)荷（kW）

EER——水源熱泵機(jī)組的制冷性能系數(shù)

t_max——制冷工況下，地埋管換熱器中傳熱介質(zhì)的設(shè)計(jì)平均溫度，通常取33~36℃；

T_∞——埋管區(qū)域巖土體的初始溫度（℃）；

F_c——制冷運(yùn)行份額；

T_c1——一個(gè)制冷季中水源熱泵機(jī)組的運(yùn)行小時(shí)數(shù)，當(dāng)運(yùn)行時(shí)間取一個(gè)月時(shí)，為最熱月份水源熱泵機(jī)組的運(yùn)行小時(shí)數(shù)；

T_c2——一個(gè)制冷季中的小時(shí)數(shù)，當(dāng)運(yùn)行時(shí)間取一個(gè)月時(shí)，為最熱月份的小時(shí)數(shù)。

2 供熱工況下，豎直地埋管換熱器鉆孔的長度可按下列公式計(jì)算：

式中

L_h——供熱工況下，豎直地埋管換熱器所需鉆孔的總長度（m）

Q_h——水源熱泵機(jī)組的額定熱負(fù)荷（kW）；

COP——水源熱泵機(jī)組的供熱性能系數(shù)；

t_max——供熱工況下，地埋管換熱器中傳熱介質(zhì)的設(shè)計(jì)平均溫度，通常取-2～6℃；

Fh——供熱運(yùn)行份額；

T_h1——一個(gè)供熱季中水源熱泵機(jī)組的運(yùn)行小時(shí)數(shù)，當(dāng)運(yùn)行時(shí)間取一個(gè)月時(shí)，為最冷月份水源熱泵機(jī)組的運(yùn)行小時(shí)數(shù)；

T_h2——一個(gè)供熱季中的小時(shí)數(shù)，當(dāng)運(yùn)行時(shí)間取一個(gè)月時(shí)，為最冷月份的小時(shí)數(shù)。

鉆孔個(gè)數(shù)計(jì)算

1．循環(huán)液及其流速

對(duì)于內(nèi)徑為20~40mm的埋管，其管內(nèi)設(shè)計(jì)流速一般為0.6~1m/s，對(duì)于內(nèi)徑為40~100mm的埋管，其管內(nèi)設(shè)計(jì)流速一般為1~1.5m/s，對(duì)于內(nèi)徑為100~200mm的埋管，其管內(nèi)設(shè)計(jì)流速一般為1.5~2m/s

2．循環(huán)液的溫差及流量

通常設(shè)定夏季循環(huán)液進(jìn)、出冷凝器的溫度分別為28℃和32℃，溫差為4℃。冬季循環(huán)液進(jìn)、出蒸發(fā)器的溫度分別為7℃和4℃，溫差為3℃。則循環(huán)液的流量可用下式計(jì)算：

G為循環(huán)液最大流量，m³/h；cp為循環(huán)液定壓比熱，kJ/kg℃；Qz為GHE最大釋（吸）熱量，kW；⊿t為循環(huán)液進(jìn)出口溫差，℃。

3．鉆孔個(gè)數(shù)

地埋管總過流斷面應(yīng)根據(jù)熱泵機(jī)組熱交換的流量要求以及循環(huán)液的流速來確定。

鉆孔數(shù)量等于地埋管總過流斷面除以單個(gè)鉆孔U型埋管的過流斷面，計(jì)算公式為：

其中v為循環(huán)液的流速，m/s；A為地埋管總過流斷面面積，m2；di為U型埋管內(nèi)徑，m；n為并聯(lián)U型管數(shù)量，個(gè)。

熱泵機(jī)組選擇：

熱泵機(jī)組額定冷熱量根據(jù)建筑物負(fù)荷選取。

熱泵機(jī)組正常工作的冷熱源溫度范圍為：

制冷：10~40℃

制熱：-5~25℃

地質(zhì)情況：

本次地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是在地下土壤為含水量15%的致密黏土的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)。

土壤計(jì)算參數(shù)為：

導(dǎo)熱系數(shù)λ_s：1.4~1.9 W/m.K

擴(kuò)散率 a：0.49~0.71×10^-6 m²/s

密度：1925 kg/m³

埋管情況：

采用De25雙U型管并聯(lián)方式。

選用HDPE管，管壁導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.42 W/m.K

鉆孔孔徑：150mm，鉆孔間距：4~6m

4~6個(gè)鉆孔采用一個(gè)集管系統(tǒng)

鉆孔內(nèi)回填材料可選用細(xì)砂加膨潤土，回填材料導(dǎo)熱系數(shù)λ=1.5W/m.K