一种新的地埋管换热器钻孔长度计算方法

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1、第26卷第4期安徽地质V_01．26No．42016年12月GeologyofAnhuiDecember2016文章编号：1005-6157(2016)04-0288-3一种新的地埋管换热器钻孔长度计算方法王继伟1’2，汤昌福l-(1安徽省煤田地质局勘查研究院，安徽合肥230088；2合肥市浅层地热能工程技术研究中心，安徽合肥230088)摘要：基于叠加原理，提出了一种新的地埋管换热器钻孔长度计算方法，新方法考虑了地埋管换热器各钻孔地下换热热干扰的影响，以流体平均温度的作为计算参考温度。研究结果表明，由于受到热干扰的影响，地埋管换热器钻孔计算长

2、度比不考虑热干扰情形要大；与传统“最不利钻孔法”相比，“流体平均温度法”计算的钻孔长度要小，且钻孔间距越小，钻孔长度相差越大。新方法能降低地埋管地源热泵项目钻孔成本，有助于地埋管地源热泵技术的规模化推广和应用。关键词：地埋管换热器；钻孔长度；热干扰；流体平均温度法；最不利钻孔法中图分类号：TK523文献标志码：AO引言度会受其它钻孔的影响，其流体温笔者认为，在实际工程应用采用地埋管地源热泵技术开发度与其在地埋管换热器中的位置中，地埋管中流体一般都汇集到集浅层地热能资源，近年来在我国受有关。例如图1所示的9×5矩形布水器再进入机组，因此可以采用流

3、到了越来越多的关注[】】。然而，地置地埋管换热器中，第23号钻孔受体平均温度作为地埋管换热器钻孔埋管地源热泵系统地下钻孔成本过到的热干扰最大。为了保证系统的长度计算参考温度。笔者基于叠加高阻碍了地源热泵空调系统大规模可靠性，地埋管换热器长度计算通原理，建立了基于流体平均温度的推广应用。Cane$1JForgas【4研究北常采用“最不利法”[5】——选择地埋管换热器钻孔长度计算方法。美地区地埋管地源热泵工程发现，最不利钻孔参数来计算钻孔长度。1地埋管长度计算方法地埋管换热器的长度比比实际偏大这必将导致地下换热器钻孔长度过假设埋管区岩土体初始温度1

4、0％～30％。因此，选择科学可靠的大，项目成本增加。林芸’提出为，℃，岩土导热系数为2，体地埋管换热器钻孔长度计算方法，了代表性钻孑L的概念，采用最接近积热容为(pc)为岩土热扩散系在保证地埋管换热器地下换热效果换热器平均温升的一个或几个钻数，a=2／(，9c)。地埋管换热器共有的同时，减少钻孔量，降低钻孔成孔，计算地埋管换热器钻孔长度。N个钻孔组成，钻孑L半径均为，本，可以提高地埋管地源热泵项目然而，代表钻孔的选取具有一定的m，各埋管流体质量流量相同为，的竞争力。难度，不利于方法推广应用。钻孔总长度为L，m。第i个钻孔位地埋管换热器长度计算的

5、基本03，0380390400416)42043044045任务是在给定一系列设计参数的条02802903003l032033034035036件下(气候条件、地质条件、建筑物冷热负荷、钻孔基本参数、热泵O190200210226)236)246)25026027参数、岩土热物性参数等)，满足循环流体设计温度的要求，确定地010011012013014015016017018埋管换热器钻孔总长度。地埋管换01020304056)6076)s6)9热器通常由多个钻孔组成，由于钻图19X5矩形布置地埋管换热器示意图孔之间存在热干扰，钻孔内流体温Fi

6、g．19×5rectangularlayoutofthegroundheatexchangerdiagram收稿日期：2016．08．08基金项目：住房城乡建设部软科学项目(2015一R1—012)和安徽省住房城乡建设科学技术计划项目(2015YF一06，2015YF一07)资助作者简介：王继伟(1982一)，男，安徽合肥人，工程师，现从事煤田地质勘查、浅层地热能开发工作。第26卷第4期王继伟，等：一种新的地埋管换热器钻孔长度计算方法289置坐标为，Ywi)；流体温度为。根据叠加原理，第f个钻孔内流体温度将夏季和冬季设计参数分别带人式(8)即可

7、得到夏季和冬季地，一To：．+．尸+．(i-)](1)埋管换热器钻孔长度计算公式。满足[1】，式中，Q为地埋管换热器负荷，kW；助运行份额，满足2结果分析某地埋管地源热泵工程建筑一量垫(2旦r一24x该月的天数类型为办公楼，夏季制冷时间从6钻孔内总热阻R6=尺r+尺+R6，Rr、R和尺6分别为对流热阻、埋月至9月，冬季制热时间从12月至3管壁热阻和回填材料热阻，计算方法可以参考“规范”[5]。R为地层热月。建筑物夏季空调最大冷负荷为阻，m．K／W，单个钻孔时，热阻尺满足127．9kW，冬季空调最大热负荷为，，1、108．7kW。地埋管换热器钻孔

8、长度㈤【赤J3)计算参数如表1。地埋管换热器钻多个钻孔时，还要考虑钻孔之间干扰的影响，土壤热阻R满足孔布置形状为9X5矩形(图1)，最不利钻孔为23号