如何增强地源热泵竖直埋管地下换热器换热性能.pdfVIP

工 但在地下水较丰富地区，由于地下水的迁移，对换热非常 为了在施工中保证把钻孔内热阻降为最低 ，目前通常 有利，可以采用。通过计算可以看出，导热系数随着含砂 采用人工下管。下管前，将灌浆管与U型管捆绑在一起 ， 率的增加而增加。这是由于石英砂导热系数高，热阻低 ， 并加上定位器 (此时定位器处于压缩状态 )。捆绑既要保 渗透性好，但是对回填材料的可泵性有一定的影响，含量 证每根管竖直不能弯曲，又要防止灌浆管灌浆过程中提 过高增加泵的磨损。 升困难，U型管头部需设防护装置，防止在下管过程中损 水泥、砂 由于水泥含有大量矿物成分，而砂的主要成 伤。在施工过程中，由于孑L内情况复杂，下管时可能遇到 分为SiO2，故实验针对三种水灰比 (0．5、0．45gno．4)以 很大的阻力，应在U型管内充满水，增加 自重，减少下管 水泥和砂作为基料进行实验。 过程中的浮力。并辅以扶正机构 ，通过加力杠杆下管，当 通过计算得出，回填土的导热系数随着含砂率的增加 U型管下到底部后，打开定位器，这时定位器会尽量分开 而增加，但是增长速度逐渐趋于平缓。进行导热系数的测 U型管 ，保证管间距离最大，从而减少钻孔内热阻，提高 量时发现，随着砂置换率的增加，导热系数也随之增大， 换热器性能。 当超过60％左右时，增长趋势并不明显。考虑到施工时 的可泵性，故砂置换率不能过高，以6O％～80％为佳。 在砂中加入少量的膨润土，添加膨润土的用量可以增 加导热性 ，并能改善回填材料的可泵性。但是膨润土吸水 膨胀，故不能过量，实验得出加入量不宜超过5％。 对于回填材料的优化，应将理论分析与实践工程相结 合进行深入研究，最终找到高效、经济的回填材料。 三、热短路 图3定位器 热短路现象是造成地下换热器热损失的一个重要原 因。地下换热器的管与管之间相互有热影响，通常采用钻 孔内热阻来反映其影Ⅱ向情况。钻孔内的热阻与钻孔内各支 四、结论 管相互间的热阻大小、钻孔深浅、循环流体质量流率及其 通过提高地下换热器换热能力减少地源热泵埋管的长 比热 大 ／J、有关。 度，从而减少初投资，是提高地源热泵市场竞争力的关键 图2为对称布置的双U型管换热器横截面示意图，钻 技术。因地制宜地选择地下换热器形式，采用高效、稳定 孔直径11Omm，钻孔深度80m，U型管支管外径3Omm， 的回填材料和最大限度地减少热短路是提高换热器换热性 循环液比热为4186．8J／(kg·E) (纯水 )，循环液质量 能的必要途径。 流率为0．3kg／s，岩土导热系数为1．5W ／(m．K)，钻孔回 (1)地下换热器形式通常有单U型，双U型，1+2型 填材料的导热系数为1．OW ／(m ·K)。当U型管半宽D为 三种，应根据具体的要求和 当地的水文地质条件进行合理 39mm时钻孔热阻为0．064 (m．K)／W ，当各支管相互靠 选择和设计。 紧时，即当半宽D为22．6mm时，钻孔热阻可达O．139(m (2)对两类回填材料进行了室内实验，对实际工程 · K)／W ，后者是前者的2．17倍。可见，U型管在钻孔 内 具有理论的指导意义，下一步工作应与具体的工程实践相 的配置状况对于地下换热器钻孔 内热阻有相当大的影响。 结合进行深入的研究。 (3)建议在实际施工中采用扶正机构下管的同时采 用定位器施工 ，有利于减少热短路。 (作者单位 ：河南省建筑设计研究院有限公司) 图2双u型管换热器横截面示意图