本发明专利技术公开了一种地埋热交换系统的设计方法，包括如下步骤：1）首先根据地埋热交换系统的地埋区域计算出地埋管换热器间距d，且地埋时最外层地埋管（1）间距取内部地埋管（2）间距的0.9倍；2）接着根据地埋管换热器间距d及岩土热物性参数，计算出地埋管换热器在动态负荷作用下的等效热交换能力设计值；3）然后将建筑负荷需求总值与等效热交换能力设计值相除计算每根地埋管换热器的地埋管深度，得到地埋管的实际深度值，从而完成整个地埋热交换系统的设计。本发明专利技术大大简化了地源热泵系统地埋管的热交换能力设计计算，提高了地埋热交换系统的科学性、合理性，可降低系统的一次投资。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及到ー种地埋热交换系统的设计方法。
技术介绍
地源热泵系统是ー种利用地表浅层热源的高效节能空调系统，具有可再生的特点，能够达到节能减排的目的。地源热泵系统是以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由地源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统组成。根据地热能交換系统形式的不同，地源热泵系统分为地理管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。其中的地埋热交换系统，是在土体中钻孔埋设竖直或水平地理管换热器，使传热介质通过竖直或水平地理管换热器与岩土体进行热交換的地热能交换系统，又称土壤源热交換系统。竖直地理管换热器由许多竖直布置相隔一定间距的地埋管组成。目前我国在进行地理管地源热泵系统设计时，是以《地源热泵系统工程技术规范》(GB50366-2005)为依据。该规范对于竖直地理管换热器地埋管钻孔间距只提出了“应满足换热需要，间距宜为3飞m”的要求。规范推荐的热交換能力设计计算公式中给出了相互关联的十几个公式，其中还涉及数值积分，公式计算繁复，难以为工程技术人员接受。实际工程中，地埋管热交換器一般是按等间距布置，热容和导热系数等岩土热物性參数一般是通过单地埋管换热器的热交换能力与热物性參数之间的关系间接得到。然而目前地源热泵在实际工程中出现问题很多，甚至在第一个运行季节就出现问题，究其原因，多为过高地估算了长期动态负荷作用下的热交换能力，导致在场地的中部出现不同程度的热/冷积聚现象，致使系统不能达到节能目的，严重时反而会增加耗能。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供了ー种地埋热交换系统的设计方法，其考虑了地理管换热器在长期动态负荷作用下的热/冷积聚效应，大大简化了地源热泵系统地埋管的热交换能力设计计算，提高了地埋热交换系统的科学性、合理性，可降低系统的一次投资。本专利技术为达到上述的目的，本专利技术采用如下技术方案ー种地埋热交换系统的设计方法，包括如下步骤I)首先根据地埋热交换系统的地理区域计算出地理管换热器间距d，且地埋时最外层地埋管间距取内部地理管间距的0. 9倍；2)接着根据地埋管换热器间距d及岩土热物性參数，通过下式估算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或根据岩土热响应试验结果和计算公式Q' =Qf (d, c,入)，计算出地理管换热器在动态负荷作用下的等效热交換能力设计值；其中Q' (/W)为竖直地理管换热器在长期动态负荷作用下的热交换能力设计值，Q(/W)为竖直地理管换热器在短期负荷作用下的热交換能力设计值，At(/°C)为地埋管换热器中传热介质与岩土体初始温度之差绝对值，c (MJ/m3 K)为场地岩土介质的体积热容，A (ff/ (m K))为场地岩土介质的导热系数，d (/m)为地埋管换热器的布置间距；3)然后将建筑负荷需求总值与等效热交換能力设计值相除计算每根地理管换热器的地理管深度，得到地理管的实际深度值，从而完成整个地埋热交换系统的设计。所述步骤2)中地理管换热器等效热交換能力设计值折减系数f(d，c，A )通过以下公式计算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)为场地岩土介质的体积热容，X (ff/ (m K))为场地岩土介质的导热系数，d (/m)为地埋管换热器的布置间距。本专利技术的有益效果为1)提供了一种地埋热交换系统的简化设计方法，大大方便了地源热泵系统地埋管的热交换能力设计计算；2)给出了一种更为合理的地理管换热布置方案，可降低系统的一次投资；3)提高了地理管埋设深度取值的合理性、科学性。附图说明图1为本专利技术的结 构示意图。具体实施例方式实施例1如图1所示，本实施例提供的是ー种地理管地源热泵系统的设计方法，包括如下步骤第一，首先根据地埋热交换系统的地理区域计算出地理管换热器间距d，且地埋时最外层地埋管I间距取内部地理管2间距的0. 9倍。其中地理管换热器间距d通过计算公式d = L/2 (n+0. 9)，且应使d在3飞m内；其中L为地埋热交换系统的地理区域面积，n为地埋热排列行数。第二，接着根据地埋管换热器布置间距d及岩土热物性參数，通过以下计算公式估算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或根据岩土热响应试验和计算公式Q' =Qf (d，c, A )，计算出地理管换热器在动态负荷作用下的等效热交換能力设计值；其中Q' (/W)为竖直地理管换热器在长期动态负荷作用下的热交换能力设计值，Q(/W)为竖直地理管换热器在短期负荷作用下的热交换能力设计值，At(/°C)为地埋管换热器中传热介质与岩土体初始温度之差绝对值，c(MJ/m3 K)为场地岩土介质的体积热容，\ (ff/(m K))为场地岩土介质的导热系数，d (/m)为地理管换热器的布置间距。第三，然后将建筑负荷需求总值与等效热交換能力设计值相除计算每根地埋管换热器的地理管深度，得到地理管的实际深度值，从而完成整个地埋热交换系统的设计。所述步骤2)中地理管换热器等效热交換能力设计值折减系数f(d，c, A )通过以下公式计算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)为场地岩土介质的体积热容，\ (ff/ (m K))为场地岩土介质的导热系数，d (/m)为地埋管换热器的布置间距。本实施例提供的一种地埋管地源热泵系统的设计方法具有以下有益效果1)提供了一种地埋热交换系统的简化设计方法，大大方便了地源热泵系统地埋管的热交换能力设计计算；2)给出了ー种合理的地理管换热布置方案，可降低系统的一次投资；3)提高了地埋管埋设深度取值的合理性、科学性。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种地埋热交换系统的设计方法，其特征在于包括如下步骤：1）首先根据地埋热交换系统的地埋区域计算出地埋管换热器间距d，且地埋时最外层地埋管（1）间距取内部地埋管（2）间距的0.9倍；2）接着根据地埋管换热器间距d及岩土热物性参数，通过下式估算：Q′(d,c,λ)=?0.019d2cΔt?0.0031dc2Δt+0.12dcΔt+0.023d2Δt+0.011d2cλΔt?0.052dcλΔt?0.036d2λΔt?0.0083c2λΔt+0.3dλΔt+0.189cλΔt或根据岩土热响应试验结果和计算公式：Q′=Qf(d,c,λ)，计算出地埋管换热器在动态负荷作用下的等效热交换能力设计值；其中Q′(/W)为竖直地埋管换热器在长期动态负荷作用下的热交换能力设计值，Q(/W)为竖直地埋管换热器在短期负荷作用下的热交换能力设计值，Δt(/℃)为地埋管换热器中传热介质与岩土体初始温度之差绝对值，c(MJ/m3·K)为场地岩土介质的体积热容，λ(W/(m·K))为场地岩土介质的导热系数，d（/m）为地埋管换热器的布置间距；3）然后将建筑负荷需求总值与等效热交换能力设计值相除计算每根地埋管换热器的地埋管深度，得到地埋管的实际深度值，从而完成整个地埋热交换系统的设计。...
【技术特征摘要】
1.一种地埋热交换系统的设计方法，其特征在于包括如下步骤 1)首先根据地埋热交换系统的地埋区域计算出地埋管换热器间距d，且地埋时最外层地埋管(I)间距取内部地埋管(2)间距的0. 9倍； 2)接着根据地埋管换热器间距d及岩土热物性参数，通过下式估算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 或根据岩土热响应试验结果和计算公式Q' =Qf (d, c, X )，计算出地埋管换热器在动态负荷作用下的等效热交换能力设计值；其中Q' (/W)为竖直地埋管换热器在长期动态负荷作用下的热交换能力设计值，Q(/W)为竖直地埋管换热器在短期负荷作用下的热交换能力设计值，At(/°C)为地埋管换热器中传热介质与岩土体初始温...
【专利技术属性】
技术研发人员：娄荣，沈光明，肖景平，陈威文，
申请(专利权)人：华汇工程设计集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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