地源热泵地埋管设计.doc
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中南建筑设计院 马友才 摘要：根据地埋管传热特性,提出了地埋管换热能效度概念。
建立了竖直地 埋管换热器的三维传热模型,模拟计算了地埋管换热器能效度在不同埋设深度条 件下的分布。
揭示了区段能效度的迁移特性,将地埋管换热区域沿埋设深度范围 分为无效换热区域和有效换热区域,并给出了基于换热能效度的地埋管换热器长 度设计方法。
关键词：地源热泵 地埋管换热器 能效度 迁移特性 1 竖直地埋管换热器埋设深度确定原则常用的竖直U形地埋管换热器如图1所示。
按照管内流体流动的方向,U形管分为上升支管和下降支管。
地埋管内来自热泵机组的流体进入到下降管,沿程与周围土壤进行换热,管 内流体温度发生变化 后从地埋管上升管回到热泵机组中,从而完成一个 换热循 环。
在流量一定的条件下,流体与土壤的温 差越大,地埋管的单位井深换热能力就 越大。
在地源热泵的设计中,较普遍的做法是在满足地埋管换热量的要求下根据 单位井深换热量、埋管面积和间 距来确定埋管深度,根本没有考虑保障一定埋管 出 水温度要求以达到热泵主机的高效运行。
实际上,当地埋管地源热泵运行到一 定的时间后,由于土壤的蓄能特性,周围土壤冷热量堆积使得地埋管换热器的运 行状态还要受到前一个状态的影响,地埋管换热器的换热能力随着时间增加逐渐 下降,地埋管 内流体的进出口温差降低,热泵主机的运行性能变差,增加了费用。
在工程项目现场已有的条件下要使地埋管的出口温度能够持续地满足主机高效 运行,适当地增加地埋管换热器的埋设深度是最有效的方法。
本文以地埋管内工作流体出口温度随深度的瞬时变化程度为判定原则,通过 建立地埋管换热器传热的三维传热模型,分析地埋管换热器埋设深度的设计方法 。
2 地埋管换热器三维传热模型 导热型地埋管换热器的传
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