地源热泵地下埋管的几种形式.docx

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。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0.81.0m，双层管1.21.9m，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、中埋(3180m)和深埋(&gt80m)。 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100159mm，井深10200m。U形管径一般在50mm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100200mm,内管为1525mm。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：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。井深80m以内，可用国产普通型承压的塑料管，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。