土壤源热泵系统的设计方法（二）注册建筑师考试

文章作者 100test 发表时间 2009:06:18 19:19:16
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　　4 设计举例
　　4.1 设计参数
　　上海某复式住宅空调面积212m2。
　　4.1.1 室外设计参数
　　夏季室外干球温度tw＝34℃, 湿球温度ts＝28.2℃
　　冬季室外干球温度tw＝-4℃, 相对湿度φ＝75％
　　4.1.2 室内设计参数
　　夏季室内温度tn＝27℃, 相对湿度φn＝55％
　　冬季室内温度tn＝20℃, 相对湿度φn＝45％
　　4.2 计算空调负荷及选择主要设备
　　参考常规空调建筑物冷热负荷的计算方法，计算得到各房间冷热负荷并选择风机盘管型号；考虑房间共用系数（取0.8），得到建筑物夏季设计总冷负荷为24.54kW，冬季设计总热符负荷为16.38kW，选择WPWD072型水源热泵机组2台，本设计举例工况下的 ＝3.3， ＝3.7。
　　4.3 计算地下负荷
　　根据公式（1）、（2）计算得
　　取夏季向土壤排放的热量 进行设计计算。
　　4.4 确定管材及埋管管径
　　选用聚乙烯管材PE63（SDR11），并联环路管径为DN20，集管管径分别为DN25、DN32、DN40、DN50。
　　4.5 确定竖井埋管管长
　　根据公式（3）计算得
　　4.6 确定竖井数目及间距
　　选取竖井深度50m，根据公式（4）计算得
　　圆整后取10个竖井，竖井间距取4.5m。
　　4.7 计算地埋管压力损失
　　参照本文2.6介绍的计算方法，分别计算1－2－3－4－5－6－7－8－9－10―11―11′－1′各管段的压力损失，得到各管段总压力损失为40kPa。再加上连接到热泵机组的管路压力损失，以及热泵机组、平衡阀和其他设备元件的压力损失，所选水泵扬程为15mH2O。
　　4.8 校核管材承压能力
　　上海夏季大气压力 ＝100530 Pa，水的密度 ＝1000 kg/m3，
　　当地重力加速度 ＝9.8 m/s2，高度差 ＝50.5 m
　　重力作用静压 ＝494900 Pa
　　水泵扬程一半0.5 ＝7.5 mH2O＝73529 Pa
　　因此，管路最大压力 ＝668959 Pa（约0.7Mpa）
　　聚乙烯PE63（SDR11）额定承压能力为1.0MPa，管材满足设计要求。
　　5 结论
　　地源热泵系统在我国长江流域及其周围地区具有广阔的应用前景，但有关影响土壤源热泵系统广泛应用的主要因素（如地下热交换器的传热强化、土壤性质等）的研究还很有限，设计时大致可以遵循以下原则：
　　（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。