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地源热泵埋管方式及埋管深度常见问题

文章出处:   责任编辑:   发布时间:2017-06-19 13:41:39    点击数:-   【

地源热泵地埋管在整个系统中起着集热散热的重要作用,地埋管要是安装不好就会直接对整个系统的效果造成影响。现在随着人们生活的不断提高,人们对自己家庭的生活质量也有了新的要求。现在人们普遍使用地源热泵,可是对于地源热泵埋管的方式却很少有人知道。那么关于地源热泵地埋管我们要注意一下若干问题。接下来小编在这里给大家介绍一下地源热泵埋管的方式。

地源热泵埋管方式及埋管深度常见问题

地源热泵埋管-地源热泵埋管的注意事项

1、若建筑物周围可利用地表面积充足,应首先考虑采用比较经济的水平埋管方式;相反,若建筑物周围可利用地表面积有限,应采用竖直U型埋管方式。

2、尽管可以采用串联、并联方式连接埋管,但并联方式采用小管径,初投资及运行费用均较低,所以在实际工程中常用,且为了保持各并联环路之间阻力平衡,最好设计成同程式。

3、选择管径时,除考虑安装成本外,一般把各管段压力损失控制在4mH2O/100m(当量长度)以下,同时应使管内流动处于紊流过渡区。

4、地源热泵地埋管换热系统在设计时应该首先对当地的地质实际情况进行计算,并根据条件作出准确的判断,完成整个换热量的计算。

5、地源热泵地埋管换热器最好要设泄漏警报和自动补水系统,需要防冻的地方还要设置防冻保护装置,避免后期系统运行时出现各种问题。

6、在换热系统上最好是采用变流量的设计,管内传热介质流速最好不要低于最低流速限值。

7、关于地源热泵地埋管的安装最好是要靠近机房或是以机房为中心设置,避免过远导致热量在管路中的散失。

8、地源热泵管路在没有安装之前尽量避免阳光直射,最好是避光存放,以防止管道受热发生热形变问题。

9、若是地源热泵的使用地冬夏对热量的取放不均,那么可以根据具体的实际情况通过采用辅助冷源或热源的方式实现调节目的。

地源热泵地下埋管的几种形式

目前地源热泵地下埋管换热器主要有两种形式,即水平埋管和垂直埋管。水平埋管主要有单沟单管、单沟双管、单沟二层双管、单沟二层四管、单沟二层六管等形式,由于多层埋管的下层管处于一个较稳定的温度场,换热效率好于单层,而且占地面积较少。

地源热泵埋管方式及埋管深度常见问题

水平埋管主要有单沟单管、单沟双管、单沟二层双管、单沟二层四管、单沟二层六管等形式,由于多层埋管的下层管处于一个较稳定的温度场,换热效率好于单层,而且占地面积较少,因此应用多层管的较多。近年来国外又新开发了两种水平埋管形式,一种是扁平曲线状管,另一种是螺旋状管。它们的优点是使地沟长度缩短,而可埋没的管子长度增加。管路的埋设视岩土情况,可采取挖沟或大面积开挖方法。单层管最佳深度0.8~1.0m,双层管1.2~1.9m,但无论任何情况均应埋在当地冰冻线以下。由于水平管埋深较浅,其埋管换热器性能不如垂直埋管,而且施工时,占用场地大,在实际使用中,往往是单层与多层互相搭配;螺旋管优于直管,但不易施工。由于浅埋水平管受地面温度影响大,地下岩土冬夏热平衡好,因此适用于单季使用的情况(如欧洲只用于冬季供暖和生活热水供应),对冬夏冷暖联供系统使用者很少。

垂直埋管根据埋管形式的不同,一般有单U形管,双U形管,小直径螺旋盘管和大直径螺旋盘管,立式柱,套管、蜘蛛状管、管式管等形式;按埋设深度不;同分为浅埋(≤30)、中埋(31~80m)和深埋(>80m)。

目前使用最多的是U形管、套管和单管式。下面作一简述。

1)U形管型是在钻孔的管井内安装U形管,一般管井直径为100~159mm,井深10~200m。U形管径一般在φ50mm以下(主要是流量不宜过大所限),由于施工简单;换热性能较好,承压高,管路接头少,不易泄漏等原因,目前应用最多。如美国加州斯托克斯大学供应了48万m2空调建筑的地源热泵系统,有390个深度超过120m的地下埋管,据介绍,采用这种地源热泵系统较常规空调每年可节约各种费用45.5万美元,其中能量费用33万美元,节电25%,节约燃料费70%。

国外有的工程把U形管捆扎在桩基的钢筋网架上,然后浇灌混凝土,不占用地面。如瑞士某工厂地源热泵系统从600个桩基中吸收热量或冷量,用于2万平方米建筑物的供暖和制冷。


2)套管武换热器的外管直径一般为100~200mm,内管为φ15~φ25mm。由于增大了管外壁与岩土的换热面积,因此其单位井深的换热量高,根据试验结果,其换热效率较U形管提高16.7%。其缺点是套管直径及钻孔直径较大,下管比较固难,初投资比U形管高。在套管端部与内管进。出水连接处不好处理,易泄漏,因此适用于深度≤30m的竖埋直管,对中埋采用此种形式宜慎重。为防止漏水,套管端部封头部分宜由工厂加工制作,现场安装,以保证严密性。

3)单管型在国外常称为“热井”,它主要用于地下水做热源的热泵系统,一般来讲该种型式投资较少。其安装方法是地下水位以上用钢套管作为护套,直径和孔径一致,典型孔径为150mm。地下水位以下为自然孔洞,不加任何设施。孔洞中有一根出水管为热泵机组供水,回水自然排放或回到管井内。这种方式受地下水资源、国家有关政策及法规限制大。

地源热泵地下埋管深度

水平埋管埋设情况比较简单,前面已述。关于竖直埋管的埋设深度应根据当地地质情况,工程及场地的大小,投资及使用的钻机性能等情况综合考虑。结合国情,根据笔者的工程实践体会,其中有几点应注意到:①钻井深60m以内井深的钻机成本少,费用低,如果大于60m,其钻机成本会提高。②井深80m以内,可用国产普通型承压(承压1.0MP)塑料管,如深度大于80m,需采用高承压塑料管,其成本大大增加;⑧据比较,井深50m的造价比100m的要低30%~50%。上述是针对地面中央机房而言,如果采用分室型韵系统还要考虑建筑高度的影响。

地源热泵埋管方式及埋管深度常见问题

水源热泵系统还要考虑建筑高度的影响。一般来讲,浅埋管优点是:投资少,成本低。钻机要求不高,可使用普通承压(0.6~1.0MP)的塑料管,由于受地面温度影响,一般地下岩土冬夏热平衡性较好,其缺点是占用场地面积大,管路接头多,埋管换热效率较中深埋者低。深埋管优点是:占用场地面积小,地下岩土温度稳定。

一般来讲,浅埋管优点是:投资少,成本低。钻机要求不高,可使用普通承压(0.6~1.0MP)的塑料管,由于受地面温度影响,一般地下岩土冬夏热平衡性较好,其缺点是占用场地面积大,管路接头多,埋管换热效率较中深埋者低。

深埋管优点是:占用场地面积小,地下岩土温度稳定。