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某购物广场中央空调系统地埋管的布置与计算过程案例

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TOC\o1-3\h\u21699某购物广场中央空调系统地埋管的布置与计算过程案例 1

30291.1地埋管换热器埋管方式的确定 1

203951.2地埋管换热器连接方式的确定 2

269371.3竖井埋管管长的确定 2

196611.4地埋管管材管径的确定 3

130681.5竖井数目及间距的确定 3

1.1地埋管换热器埋管方式的确定

根据布置形式的不同，地下埋管换热器可以分为水平埋管和竖直埋管换热器两大类。

a.水平埋管

水平地埋管的敷设方式通常有单或双环路、双或四环路、三或六环路以及垂直排圈式、水平排圈式和水平螺旋式等。其优点是在软土地区造价较低；地下岩土冬夏热平衡好，可充分利用地层的自然恢复能力（冬夏交替），保持地层温度的稳定。其缺点是传热条件受外界气候条件的影响、占地面积大，不太适合我国地少人多的国情。

b.竖直埋管

竖直埋管通常有单U形管、双U形管、小直径螺旋管、大直径螺旋管、立柱状、蜘蛛状和套管式等形式。根据埋管深度H的不同，可分为：浅埋型：H≤30m；中埋型：H=31～80m；深埋型：H＞80m。其优点是占地面积小；冬季不需要辅助热源，大大节省能源。其缺点是初投资高，钻井费用高；中埋和深埋需要采用高承压的塑料管。

钻孔：孔径通常为110～200mm，井深一般为20～100m。

安装U型管：在钻孔内安装的U型管，必须采取固定措施使U型管不变形，管径一般在D50mm以下。

回填：将U型管与井壁之间的孔隙填实，回填材料应有较高的导热系数。

钻孔间距应满足换热需求，钻孔间距宜在3～6m之间。

地下换热器的连接方式有串联和并联，对于串联方式管路系统不可以太长，防止系统阻力损失过大，浅埋管多采用串联方式。并联方式具有同程回流管，各并联管道的长度尽量一致，用以保证每个并联回路有相同的流量，中、深埋管多采用并联方式。

综上所述，该工程采用三U型管，并联同程的连接方式，埋深80m，为中埋型，孔径160mm,管径32mm,钻孔间距为3m。

1.2地埋管换热器连接方式的确定

地热换热器各钻孔之间既可采用串联方式，也可采用并联方式。由于并联方式管径较小，管道费用较低，需要防冻剂较少，安装劳动力费用低，因此本设计采用并联方式。

图8-1地埋管循环管路连接方式

串联（b）并联

1.3竖井埋管管长的确定

冬夏季地下换热量分别指夏季向土壤排放的热量和冬季从土壤中吸收的热量，可以由下式计算：

夏季换热量（8-1）

冬季换热量（8-2）

式中:—夏季向土壤排放的热量，kW；——冬季从土壤吸收的热量，kW；

—夏季设计总冷负荷，kW；——冬季设计总热负荷，kW；

—设计工况下地源热泵机组的制冷系数；

—设计工况下地源热泵机组的供热系数。

COP：在小机组制冷时可取4.5~5.0，制热时取3.2~3.5；?在大机组制冷时可取5.0~5.6，制热时取3.3~3.8。

根据所选的地源热泵机组，本设计取5.0，取3.5。

则计算得

换热能力即是单位垂直埋管深度或单位管长的换热量，一般垂直埋管为70～110W/m井深)或35～55W/m(管长)，水平埋管为20～40W/m（管长）左右。?设计时可取换热能力的上限值，即55W/m（管长），具体的计算公式如下：

（8-3）

（8-4）

式中:—竖井埋管总长，m；

—夏季向土壤排放的热量，kW；

—冬季从土壤吸收的热量，kW。

则计算得

本设计要满足最大负荷要求，竖井埋管管长取夏季计算出的长度即21768m。

1.4地埋管管材管径的确定

埋管的管材应优先考虑价格较低的塑料管材，其防腐效果也好，本设计采用高密度聚乙烯管（PE）。查阅《暖通空调热泵技术》，U形埋管外径为25~40mm，目前工程上大多采用De32的U形管，本设计地埋管管径采用De32。

1.5竖井数目及间距的确定

垂直埋管的埋设深度要大于20m，在国外，竖井深度一般是50m~150m。本设计采用的是三U型管，竖井数目计算公式如下：

（