本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種地埋熱交換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟：1）首先根據(jù)地埋熱交換系統(tǒng)的地埋區(qū)域計(jì)算出地埋管換熱器間距d，且地埋時(shí)最外層地埋管（1）間距取內(nèi)部地埋管（2）間距的0.9倍；2）接著根據(jù)地埋管換熱器間距d及巖土熱物性參數(shù)，計(jì)算出地埋管換熱器在動(dòng)態(tài)負(fù)荷作用下的等效熱交換能力設(shè)計(jì)值；3）然后將建筑負(fù)荷需求總值與等效熱交換能力設(shè)計(jì)值相除計(jì)算每根地埋管換熱器的地埋管深度，得到地埋管的實(shí)際深度值，從而完成整個(gè)地埋熱交換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本發(fā)明專利技術(shù)大大簡(jiǎn)化了地源熱泵系統(tǒng)地埋管的熱交換能力設(shè)計(jì)計(jì)算，提高了地埋熱交換系統(tǒng)的科學(xué)性、合理性，可降低系統(tǒng)的一次投資。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及到ー種地埋熱交換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。
技術(shù)介紹
地源熱泵系統(tǒng)是ー種利用地表淺層熱源的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)，具有可再生的特點(diǎn)，能夠達(dá)到節(jié)能減排的目的。地源熱泵系統(tǒng)是以巖土體、地下水或地表水為低溫?zé)嵩矗傻卦礋岜脵C(jī)組、地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)、建筑物內(nèi)系統(tǒng)組成的供熱空調(diào)系統(tǒng)組成。根據(jù)地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)形式的不同，地源熱泵系統(tǒng)分為地理管地源熱泵系統(tǒng)、地下水地源熱泵系統(tǒng)和地表水地源熱泵系統(tǒng)。其中的地埋熱交換系統(tǒng)，是在土體中鉆孔埋設(shè)豎直或水平地理管換熱器，使傳熱介質(zhì)通過豎直或水平地理管換熱器與巖土體進(jìn)行熱交換的地?zé)崮芙粨Q系統(tǒng)，又稱土壤源熱交換系統(tǒng)。豎直地理管換熱器由許多豎直布置相隔一定間距的地埋管組成。目前我國(guó)在進(jìn)行地理管地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，是以《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》(GB50366-2005)為依據(jù)。該規(guī)范對(duì)于豎直地理管換熱器地埋管鉆孔間距只提出了“應(yīng)滿足換熱需要，間距宜為3飛m”的要求。規(guī)范推薦的熱交換能力設(shè)計(jì)計(jì)算公式中給出了相互關(guān)聯(lián)的十幾個(gè)公式，其中還涉及數(shù)值積分，公式計(jì)算繁復(fù)，難以為工程技術(shù)人員接受。實(shí)際工程中，地埋管熱交換器一般是按等間距布置，熱容和導(dǎo)熱系數(shù)等巖土熱物性參數(shù)一般是通過單地埋管換熱器的熱交換能力與熱物性參數(shù)之間的關(guān)系間接得到。然而目前地源熱泵在實(shí)際工程中出現(xiàn)問題很多，甚至在第一個(gè)運(yùn)行季節(jié)就出現(xiàn)問題，究其原因，多為過高地估算了長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)負(fù)荷作用下的熱交換能力，導(dǎo)致在場(chǎng)地的中部出現(xiàn)不同程度的熱/冷積聚現(xiàn)象，致使系統(tǒng)不能達(dá)到節(jié)能目的，嚴(yán)重時(shí)反而會(huì)增加耗能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決上述問題，本專利技術(shù)的目的在于提供了ー種地埋熱交換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，其考慮了地理管換熱器在長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)負(fù)荷作用下的熱/冷積聚效應(yīng)，大大簡(jiǎn)化了地源熱泵系統(tǒng)地埋管的熱交換能力設(shè)計(jì)計(jì)算，提高了地埋熱交換系統(tǒng)的科學(xué)性、合理性，可降低系統(tǒng)的一次投資。本專利技術(shù)為達(dá)到上述的目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案ー種地埋熱交換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟I)首先根據(jù)地埋熱交換系統(tǒng)的地理區(qū)域計(jì)算出地理管換熱器間距d，且地埋時(shí)最外層地埋管間距取內(nèi)部地理管間距的0. 9倍；2)接著根據(jù)地埋管換熱器間距d及巖土熱物性參數(shù)，通過下式估算Q' (d，c, A ) =-0. 019d2c A t~0. 0031dc2 A t+0. 12dc A t+0. 023d2 A t+0. Olld2C A At-0. 052dc A A t-0. 036d2 A A t_0. 0083c2 A A t+0. 3d A A t+0. 189c A At或根據(jù)巖土熱響應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果和計(jì)算公式Q' =Qf (d, c,入)，計(jì)算出地理管換熱器在動(dòng)態(tài)負(fù)荷作用下的等效熱交換能力設(shè)計(jì)值；其中Q' (/W)為豎直地理管換熱器在長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)負(fù)荷作用下的熱交換能力設(shè)計(jì)值，Q(/W)為豎直地理管換熱器在短期負(fù)荷作用下的熱交換能力設(shè)計(jì)值，At(/°C)為地埋管換熱器中傳熱介質(zhì)與巖土體初始溫度之差絕對(duì)值，c (MJ/m3 K)為場(chǎng)地巖土介質(zhì)的體積熱容，A (ff/ (m K))為場(chǎng)地巖土介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)，d (/m)為地埋管換熱器的布置間距；3)然后將建筑負(fù)荷需求總值與等效熱交換能力設(shè)計(jì)值相除計(jì)算每根地理管換熱器的地理管深度，得到地理管的實(shí)際深度值，從而完成整個(gè)地埋熱交換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。所述步驟2)中地理管換熱器等效熱交換能力設(shè)計(jì)值折減系數(shù)f(d，c，A )通過以下公式計(jì)算f (d, C，入)=0. 146+0. 00024d2c2-0. 0034d2c_0. 0021dc2+0. 0216dc+0. 005d2+0. 0005d2c 入-0. 00083dc 入-0. 0021d2 入 +0. 0018c2 入 +0. 0089d 入-0. 015c 入其中c (MJ/m3 K)為場(chǎng)地巖土介質(zhì)的體積熱容，X (ff/ (m K))為場(chǎng)地巖土介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)，d (/m)為地埋管換熱器的布置間距。本專利技術(shù)的有益效果為1)提供了一種地埋熱交換系統(tǒng)的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方法，大大方便了地源熱泵系統(tǒng)地埋管的熱交換能力設(shè)計(jì)計(jì)算；2)給出了一種更為合理的地理管換熱布置方案，可降低系統(tǒng)的一次投資；3)提高了地理管埋設(shè)深度取值的合理性、科學(xué)性。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的結(jié) 構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1如圖1所示，本實(shí)施例提供的是ー種地理管地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟第一，首先根據(jù)地埋熱交換系統(tǒng)的地理區(qū)域計(jì)算出地理管換熱器間距d，且地埋時(shí)最外層地埋管I間距取內(nèi)部地理管2間距的0. 9倍。其中地理管換熱器間距d通過計(jì)算公式d = L/2 (n+0. 9)，且應(yīng)使d在3飛m內(nèi)；其中L為地埋熱交換系統(tǒng)的地理區(qū)域面積，n為地埋熱排列行數(shù)。第二，接著根據(jù)地埋管換熱器布置間距d及巖土熱物性參數(shù)，通過以下計(jì)算公式估算Q' (d，c, A ) =-0. 019d2c A t~0. 0031dc2 A t+0. 12dc A t+0. 023d2 A t+0. Olld2C A At-0. 052dc A A t-0. 036d2 A A t-0. 0083c2 A A t+0. 3d A A t+0. 189c A At或根據(jù)巖土熱響應(yīng)試驗(yàn)和計(jì)算公式Q' =Qf (d，c, A )，計(jì)算出地理管換熱器在動(dòng)態(tài)負(fù)荷作用下的等效熱交換能力設(shè)計(jì)值；其中Q' (/W)為豎直地理管換熱器在長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)負(fù)荷作用下的熱交換能力設(shè)計(jì)值，Q(/W)為豎直地理管換熱器在短期負(fù)荷作用下的熱交換能力設(shè)計(jì)值，At(/°C)為地埋管換熱器中傳熱介質(zhì)與巖土體初始溫度之差絕對(duì)值，c(MJ/m3 K)為場(chǎng)地巖土介質(zhì)的體積熱容，\ (ff/(m K))為場(chǎng)地巖土介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)，d (/m)為地理管換熱器的布置間距。第三，然后將建筑負(fù)荷需求總值與等效熱交換能力設(shè)計(jì)值相除計(jì)算每根地埋管換熱器的地理管深度，得到地理管的實(shí)際深度值，從而完成整個(gè)地埋熱交換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。所述步驟2)中地理管換熱器等效熱交換能力設(shè)計(jì)值折減系數(shù)f(d，c, A )通過以下公式計(jì)算f (d, C，入)=0. 146+0. 00024d2c2-0. 0034d2c_0. 0021dc2+0. 0216dc+0. 005d2+0. 0005d2c 入-0. 00083 dc 入-0. 0021d2 入 +0. 0018c2 入 +0. 0089d 入-0. 015c 入其中c (MJ/m3 K)為場(chǎng)地巖土介質(zhì)的體積熱容，\ (ff/ (m K))為場(chǎng)地巖土介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)，d (/m)為地埋管換熱器的布置間距。本實(shí)施例提供的一種地埋管地源熱泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法具有以下有益效果1)提供了一種地埋熱交換系統(tǒng)的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方法，大大方便了地源熱泵系統(tǒng)地埋管的熱交換能力設(shè)計(jì)計(jì)算；2)給出了ー種合理的地理管換熱布置方案，可降低系統(tǒng)的一次投資；3)提高了地埋管埋設(shè)深度取值的合理性、科學(xué)性。本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種地埋熱交換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括如下步驟：1）首先根據(jù)地埋熱交換系統(tǒng)的地埋區(qū)域計(jì)算出地埋管換熱器間距d，且地埋時(shí)最外層地埋管（1）間距取內(nèi)部地埋管（2）間距的0.9倍；2）接著根據(jù)地埋管換熱器間距d及巖土熱物性參數(shù)，通過下式估算：Q′(d,c,λ)=?0.019d2cΔt?0.0031dc2Δt+0.12dcΔt+0.023d2Δt+0.011d2cλΔt?0.052dcλΔt?0.036d2λΔt?0.0083c2λΔt+0.3dλΔt+0.189cλΔt或根據(jù)巖土熱響應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果和計(jì)算公式：Q′=Qf(d,c,λ)，計(jì)算出地埋管換熱器在動(dòng)態(tài)負(fù)荷作用下的等效熱交換能力設(shè)計(jì)值；其中Q′(/W)為豎直地埋管換熱器在長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)負(fù)荷作用下的熱交換能力設(shè)計(jì)值，Q(/W)為豎直地埋管換熱器在短期負(fù)荷作用下的熱交換能力設(shè)計(jì)值，Δt(/℃)為地埋管換熱器中傳熱介質(zhì)與巖土體初始溫度之差絕對(duì)值，c(MJ/m3·K)為場(chǎng)地巖土介質(zhì)的體積熱容，λ(W/(m·K))為場(chǎng)地巖土介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)，d（/m）為地埋管換熱器的布置間距；3）然后將建筑負(fù)荷需求總值與等效熱交換能力設(shè)計(jì)值相除計(jì)算每根地埋管換熱器的地埋管深度，得到地埋管的實(shí)際深度值，從而完成整個(gè)地埋熱交換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種地埋熱交換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于包括如下步驟 1)首先根據(jù)地埋熱交換系統(tǒng)的地埋區(qū)域計(jì)算出地埋管換熱器間距d，且地埋時(shí)最外層地埋管(I)間距取內(nèi)部地埋管(2)間距的0. 9倍； 2)接著根據(jù)地埋管換熱器間距d及巖土熱物性參數(shù)，通過下式估算Q' (d，c, A )=-0. 019d2c At-0. 0031dc2At+0. 12dc At+0. 023d2 A t+0. Olld2C A A t_0.052dc 入 A t-0. 036d2 入 A t_0. 0083c2 入 A t+0. 3d 入 A t+0. 189c AAt 或根據(jù)巖土熱響應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果和計(jì)算公式Q' =Qf (d, c, X )，計(jì)算出地埋管換熱器在動(dòng)態(tài)負(fù)荷作用下的等效熱交換能力設(shè)計(jì)值；其中Q' (/W)為豎直地埋管換熱器在長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)負(fù)荷作用下的熱交換能力設(shè)計(jì)值，Q(/W)為豎直地埋管換熱器在短期負(fù)荷作用下的熱交換能力設(shè)計(jì)值，At(/°C)為地埋管換熱器中傳熱介質(zhì)與巖土體初始溫...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：婁榮，沈光明，肖景平，陳威文，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華匯工程設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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