垂直地埋管长度确定(加拿大)
sxk_ca
sxk_ca Lv.2
2006年08月06日 02:36:45
来自于热泵工程
只看楼主

最近有朋友问及在垂直式土壤源热泵系统设计中,如何确定地埋管长度? 其实这个问题也困扰过本人很长时间,一直也想总结一下。希望能借这个帖子与国内的同行探讨一下,首先推荐几个可以免费得到,但又很有参考价值的专业设计软件:GS2000 地埋管长度计算软件,比较实用 http://www.buildingsgroup.nrcan.gc.ca/software/gs2000_e.htmlRETScreen 地源系统分析软件,对方案对比非常有帮助

最近有朋友问及在垂直式土壤源热泵系统设计中,如何确定地埋管长度? 其实这个问题也困扰过本人很长时间,一直也想总结一下。希望能借这个帖子与国内的同行探讨一下,首先推荐几个可以免费得到,但又很有参考价值的专业设计软件:

GS2000 地埋管长度计算软件,比较实用
http://www.buildingsgroup.nrcan.gc.ca/software/gs2000_e.html

RETScreen 地源系统分析软件,对方案对比非常有帮助
http://www.retscreen.net/ang/t_software.php

GLDesign 免费试用版对设计思路很有帮助
http://www.gaiageo.com/software/software.html

Wrightsoft 免费试用版中的土壤传热系热的确定非常实用
http://www.wrightsoft.com/


在该问题上,目前有两个方向:

1. 学术研究: 以国际地源热泵协会为代表,进行了很多试验,并也公布了专业设计软件。需输入的参数主要有:   极端负荷情况、年负荷情况、热泵性能、土壤传热系统(通过专用测试仪_随后介绍)、土壤热扩散系统、地埋系统型式、孔径、管径、管长、灌浆传热性能、设计年限等。

2. 工程实践: 因为太多的变数,很多工程中并没有采用专业的设计软件,而是采用简化公式+工程经验。这主要是因为地况及系统的变数太多,即使用最专业的软件也无法保证设计的准确。如果花费很多的精力来进行计计算,对工程来讲是不值得的。当然这种方式并不代表草率,它也是有很多的经验数据来参照。

上述仅为纲要,随后我会在业余时间(确实不多)有针对性的发一些帖子,同时与希望有兴趣的同行参与讨论。
zzb771120
2006年08月06日 10:32:35
2楼
你好,不知道加拿大热泵用的如何,要比中国大陆用的广泛吧。
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sxk_ca
2006年08月06日 11:56:25
3楼
近年来,地源热泵系统在北美地区发展非常快。这种系统非常具有整合力,除了与水环热泵及地板采暖的联合,其与热回收系统、生活热水与空调联供系统、太阳能及冷却的热补偿系统等联合也显现了无限的生命力。最近,北美又在宣传直接蒸发式热源系统,该系统在前几年出现时颇具争议,直至最近,通过近五、六年的实践,该系统也被列入了推广的行列。

本人在<现场照片>板块有一主题,为我公司所承接的一个项目的介绍,有兴趣的朋友可以光顾,欢迎参与讨论。链接如下:
http://co.163.com/forum/content/1479_410546_1.htm
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supriya@co163
2006年08月07日 08:43:47
4楼
sxk_ca好慷慨啊!推荐的资料下载也很有帮助!非常感谢哦!
地埋管长度计算软件EED用过吗?
希望在国外的日子过得充实而快乐!:)
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rqb1190@co163
2006年08月07日 12:13:09
5楼
sxk_ca 真的很不错 在这块可以说是专家了 

美国专家培训纪要

1、 在太阳照射在地球的能源中,21%被地球吸收,79%被反射回大气层中;

2、 地球核心的能量只有2%能到达地球表面;

3、 设计时应遵循下列原则:

l 对每个项目进行全面分析,设计规模要适当

l 和用户保持全面接触,充分了解用户的需求

l 精确计算冷热负荷

l 经常问自己一些问题:增加的设备是否必须?为什么要增加?能否满足要求?

l 机组进水端一定要设置过滤净化装置,每台机组均设水流保护开关

l 确定地源系统方案,并对打井、埋管等进行精确计算,确保冬夏负荷平衡,使机组在最佳工况下运行

l 永远不要拿用户做试验

4、 当土地面积不足时,以热负荷为依据计算打井或埋管数量,冷负荷不足部分采取冷却塔或水墙、喷泉等形式灵活处理;

5、 地源负荷设计时,可以按总负荷的70%选取,前提是先进行土壤热交换率测试,同时保留适当余量,同时要能保证90%的运行时间;

6、 地下系统经过几年运行后,土壤周边温度回有所上升,必须加以考虑。正常情况下每10年温度提高1.5℃

7、 室外井口必须事先设立相对于建筑物的坐标点,施工完成后画成地图,以便日后检修;

8、 室外埋管必须是同程式设计。垂直埋管管径为DN32,每组最多16对,合并总管最大为DN63。

9、 垂直管埋好后,井孔必须填满。可以用软管插到井底,灌入细沙、泥土和适量水泥的混合物。沙的比例不要太高;

10、 垂直埋管时,同一井内U型管间距不必过于强调,>2mm即可。而井间距离至少在4m以上。 一般设5~6m;

11、 垂直井在下管前,管内注满水,用100kg重物,底部焊一钢制叉形物,骑在U型管底部,可以加快下管速度;

12、 管道埋设前必须试压,埋好后第二次试压,与水平管连接后第三次试压,与集分水器连接后第四次试压,与整个系统连接后,第五次试压;

13、 河道及池塘埋管时,最低深度一般为2m,若上面带喷泉或水幕墙等喷淋装置,深度可以在1~1.5m之间

14、 河道及池塘埋管管径为DN32,一般每1kw为一组,同程式设计。为便于河道及池塘清理,在岸边设置阀门和活接以便将埋管提起;

15. 采用水-空气机组送新风时,为降低机组负荷,必须将新风和回风按1:1混合后送入。在新风和回风段分别设置调节阀;

16、垂直埋管地源负荷:40~50w/m井深,双U形管一般能提高6%的换热效率;池塘或河道埋管:40w/m管材;静止状态时制热1kw需15㎡水面面积,单冷1kw约需7.5㎡水面面积;

17、设置板式换热器时,温差控制在3℃以内;

18、防冻液可以用甲醇和乙醇混和物,先兑水后用防爆泵加入系统。

19、城市自来水之能量是最好的冷热源。

20、小于2750M2采用垂直式系统,打个测试井深15M。

21、垂直式系统一般在楼层在6层以下。
..........
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sxk_ca
2006年08月13日 02:23:29
6楼
地源热泵领域里可以讨论的问题很多,我也很荣幸能够将自己的点滴经验与同行分享。可惜本人只能周末上网,希望每周能够上传一个论题,并尽自己所能回答一些问题。

今天,我想将刚刚接触地源热泵时遇到的一些基本概念性问题表述一下,希望有借鉴价值。

1. 地源热泵的能量来源是地球?

由地源热泵系统(Ground-Source Heat Pump)的字面来理解,很容易产生这种误解。其实不然,地球内部大致分为3层,由外到内分别为:地壳、地幔和地核。大陆地壳平均厚30多公里,理论上认为地壳内的温度和压力随深度增加,每深入100米,温度就升高1℃。地幔平均厚度约2900公里,地核的平均厚度约3400公里。而垂直地埋管换热器的深度基本上为60-100米,在这一层面,在约只有2%-3%的热量来自地球本体,而绝大部分热量都是由太阳辐射形成的。

2. 地源热泵的能量来源是太阳能?

这是一个被很多人所接受的说法。我认为从广义的角度来看,地表上的所有能源或多或少都是来自太阳能,但就地源系统本身来论,这一说法并不准确。因为土壤具有很好的绝缘作用,这也是地源系统技术的优势所在。由实验数据得知,地下二英尺的土壤温度滞后于地表温度大约为4天,而5英尺为24天,12英尺为85天,而到了20英尺(即6米)以下,则土壤温度基本相当于地表全年平均气温,即已不直接受太阳辐射的影响。所以说地下换热环境尽暖夏凉,地泵效率非常高,正是这个原因。

3. 地源热泵岂不是没有了能量来源,它又是如何达到制冷制热的呢?

地源热泵系统的确不同于燃煤、燃气及燃油系统,它不是通过消耗不可再生能来做为系统能源,它是精髓是一个转热系统。即在夏天将热量由室内转移至地下,达到制冷效果;在冬季将热量由地下转到室内达到制热效果。当然,这一过程也消耗能量 - 电能,但用电转热的效率往往是电直接制热效率的4至5倍。所以说,地埋换热系统更接近于蓄热系统,它将土壤做为一个天然的大蓄热罐,利用其得天独厚的条件来达到最高效率的能源利用。

4. 即然将土壤做为一个蓄热罐,那么系统热量平衡是不是就很重要了?

这也是一个非常流行的观点,即地源热泵系统尤其适用于冷负荷与热负荷均衡的地区。但请注意,以土壤形成的蓄热系统并非一个完全绝缘的环境,它本身具有热量输散的环境,也就是说它有能力将转移至地下的热量通过一定的方式输散至外界大气,请注意室内热量来自外界大气,所以这就完成了能量的循环过程。但热量的吸纳能力取决于诸多的因素,这才需要我们来认真选取地埋管换热器的长度。理论与实践都证明,只要地埋系统系统设计合理,该系统在气候极端的地区也具有很好的应用效果。以加拿大为例,在东部地区及中部的一些所谓极北苦寒之地,地源热泵系统都很很好的应用实例,无论从初投资还是运行效率。

5. 以此看来,地埋管长度的设计可是至关重要了?

这一设计的确重要,但正如本专题开篇所提到的,不要过分抬高其意义。因为地埋系统的热量吸纳能力取决于太多的因素,而且有一些因素根本就是无法数据量化的,一个简单的例子,你能够计算出以后两年的全年气候条件(包括每小时温度、温度的变化),从而计算出系统全年的负荷情况吗?另外,余热回收的热量计算也是不可能精确的,正如一个商业宾馆,你无法计算出明年的准确入住人数及生活热水用量。当然,你可以估算,但这一估,那一估,会把你辛辛苦苦计算出的其他参数估得不伦不类。当然,合理的取值确是非常关键的,这需要我们准确理解影响地埋管长度的诸多因素,然后再根据现场情况做出准确的估量。这也是本专题准备要讨论的问题。

先说这些吧,我随后会上传两张与上述内容相关的图片。以上观点都是出自本人的切身经历,难免有不准确的地方,欢迎各位同行指证,希望我们能够在讨论的过程中共同进步。
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sxk_ca
2006年08月13日 02:24:25
7楼
1
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sxk_ca
2006年08月13日 02:25:32
8楼
2
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sxk_ca
2006年08月13日 02:33:35
9楼
至2楼:

近几年,地源热泵系统在加拿大的发展的确很快,这主要得力于各省都相继推出的资金鼓励政策。当初制约行业发展的主要障碍-初投资高的问题随着一些政策的出台及技术的发展也不是问题。综合算下来,目前地源系统的初投资与常制的空调系统已基本相同,所以运行费用低的特性便突显出来。

不过,各省的发展也不尽相同。东部起步较早,已有成形的技术及产品,有几个专业的热泵生产厂家。西部近五年长足发展,不过成形的产品不多,共有两个厂家(包括我们公司)上都是以工程承包为主营方向,产品基本上自产自销。中部也有两个厂家发展不错,其中一个以冰场的热泵系统(地源热泵+冰蓄冷)为主要方向,在加拿大这一以冰球为国球的地方做了很多项目。
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sxk_ca
2006年08月13日 02:36:08
10楼
至5楼:

专家不敢当,只是个人兴趣 + 专业环境罢了。非常欢迎您的参与。
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sxk_ca
2006年08月13日 02:50:28
11楼
刚刚申请了QQ:568635210,有意的朋友请常联络。

刚刚申请了交流群,以后多多交流。
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