土壤源热泵垂直U型地埋管阻力测定与分析_於仲义

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1、RefrigerationAirConditioning制冷空调专题研讨&ElectricPowerMachinery与电力机械土壤源热泵垂直U型地埋管阻力测定与分析於仲义，胡平放，袁旭东（华中科技大学建筑环境与设备工程系，湖北武汉430074）摘要：土壤源热泵地埋管阻力大小不仅直接决定着管内流体的流动速度，而且对地埋管换热器的换热能力有着重要的影响，因而有必要研究地埋管回路的综合阻力特性。研究表明，地埋管回路的阻力特性在土壤源热泵正常的运行温度下差别很小，而地埋管形式、管长及管内流体雷诺数对其影响较大。关键词：土壤源

2、热泵；垂直U型地埋管；阻力特性；雷诺数中图分类号：TU83文献标识码：A文章编号：1006-8449（2008）02-0025-030引言土壤源热泵系统利用置入土壤中的地埋管换热单个钻孔的管内阻力极大的影响着流体流速，因而有器实现热泵机组和土壤的热量交换，来提升利用地下必要研究垂直U型管内的阻力。低品位地热能，属于高效、环保的供热、制冷空调新技[1]1测量原理和装置术。采用HDPE管材的地埋管换热器与土壤间的换热能力将直接影响着工程初投资和空调系统实际运1.1实验原理行效果和应用推广，管内的流速是影响换热能力的重土壤源

3、热泵系统的广泛应用带来新型管材PE管要因素之一，如图1。在给定的设计工况下，改变管内的大量使用，然而对其的阻力特性研究和实验很少，地循环流体流速，则随着管内流速的增大，换热器尺寸[2]埋管采用的PE管还没有阻力计算的通用公式，所以迅速增加。当流速从0.60m/s增大至1.00m/s时，为保开展新型管材的水力工况研究有着重要的意义。基于证热泵机组的高效率运转状态单个钻孔深度由19.54m此，本实验研究在于测定土壤源热泵系统实际工程项增加为138.05m，增大了600%，即流速每增加0.10m/s，目中常用PE管制作而成的

4、U型地埋管在水流经时压换热器尺寸平均增大150%。由此可见，U型管内循环力损失和综合阻力系数。流体的流速对地埋管换热器尺寸有很大影响。实验依据原理为伯努力方程和阻力计算公式。由正如此，土壤源热泵工程中地埋管管群多采用多伯努力方程可知，流体在两截面处于同一水平面上作路并联型或串并联混合型管网，保证换热器中适当的流速不变的稳定流动时，阻力损失直接表现为流体的流速承担相同的冷/热负荷，以提高换热效率。考虑到压降，流体由截面1到截面2所产生阻力损失可由两160[3]端分别与这两截面相接的压差计示值测出。140/m120P=P1

5、-P2（1）度100深式中P1—1截面的静压强，Pa；孔80钻60P2—2截面的静压强，Pa；。个40单P—压力损失，Pa。2000.600.650.700.750.800.850.900.951.001.2实验装置说明管内流速/m/s该部分主要包括U型地埋管换热器、埋管侧循环图1管内流速对单个钻孔深度的影响No.2/2008总第120期第29卷25制冷空调RefrigerationAirConditioning专题研讨与电力机械&ElectricPowerMachinery水泵表1U型地埋管回路阻力测试结果DN32冷

6、热源阀门供水温度，℃流量，L/h长度，m压差，MPa等效当量长度压降，Pa/mMTPPT单U双U单U双U单U双U单U双U301200120040×255×40.0330.093413423地面301600160040×255×40.0550.153687695P压力传感器351200120040×255×40.0330.093413423T温度传感器351600160040×255×40.0550.152687691U型地埋管M转子流量计381200120040×255×40.0330.0924134183816001

7、60040×255×40.0540.153675695图2测试装置示意图实验测试数据见表1。水泵、冷热源及测试设备。转子流量计、压力计和温度传感器如图2所示安装在待测系统中，通过安装在系3实验数据处理统中的阀门控制系统的流量，完成不同流量下压力和3.1两种管型地埋管回路阻力特性分析与对比温度的测量。由表1可以看出，在30℃、35℃、38℃三种温度下，等效当量长度压降变化不到2%，在考虑到压力测量2实验内容设备的精度情况下，可以认为地埋管系统供水温度对2.1实验方案等效当量长度压降的影响不大。当然在温度变化幅度本实验采用

8、单U型和双U串联型竖直地埋管换较大的情况下，供水温度对等效当量长度压降的影响热器，管材为高密度聚乙烯管。实验中取用U型埋管就有必要考虑。内径!26mm，外径!32mm。通过表1对比可知，同流量下单U型地埋管环路工程中循环液一般为水，保持地埋管中水流速的比双U型地埋管环路当量管长压降小，这是因为本次合理性，既保证管中为湍流流动以利于