天津华侨城社区服务中心地源热泵系统设计分析.pdf

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1、案例分析天津华侨城社区服务中心地源热泵系统设计分析12韩荣山　贾珊珊（1.天津市建筑设计院，天津300074；2.天津市市政工程设计研究院，天津300392）摘要：介绍了地源热泵的工作原理、特点。对华侨城社区服务中心地源热泵系统进行了分析。总结出地源热泵系统一些设计要点。关键词：四通阀门；地埋管；雷诺数中图分类号：TU831.6文献标识码：A文章编号：1674—3024（2017）02—0078—021地源热泵的工作原理l——每口井深度（取120米/口）S——地埋管面积（平方米）地源热泵是以大地为热源对建筑进行空气调节的节能新

2、技s1——每口井要求占用的面积为4*4平方米术。夏季制冷时，大地作为排热场所，把室内热量以及压缩机因此：L=Q/μ耗能通过埋地盘管排入大地中，再通过土壤的导热和土壤中水=720×1000/60分的迁移把热量扩散出去。冬季供热时，大地作为热泵机组的=12000米（井的总长度）低温热源，通过埋地盘管获取土壤中热量为室内供热。两个换井的总长度为12000米，竖管采用PE高效双U型管材。热器都既可作冷凝器又可作蒸发器，只是因季节不同而功能不N=L/l=12000/120=100口同。它们之间功能的转换由图中的四通阀门（换向阀）控制。单

3、口井深度根据天津地区地质勘测报告，可以设计为1202工程应用实例米，能够减少预留埋管面积，保证冷却水系统的水力平衡；由本工程为天津华侨城实业有限公司开发的C地块善水苑社于需要重新计算打井钻杆的力矩参数以及偏心距等问题，因此2增加了打井难度；考虑到实际埋管布置规划以及数值圆整，取区综合服务中心。建筑面积6000m。经计算本工程夏季冷负荷为600KW，冬季热负荷为450KW。根据夏季冷负荷及冬季热打井口数为110口。负荷，选用两台地源热泵机组，单台机组制冷量为350kw，制S=N•s=110×4×4=1760平方米热量为396kw

4、。夏季冷冻水供、回水温度为7/12℃，冬季热水供、现场具备打井的空间，所以打110口井，井间距4米是可回水温度为45/40℃。室内空调系统形式为风机盘管。土壤源行的。热泵地下埋管系统是由110个埋深为120m的双U井型埋换热3.3地埋管雷诺数计算器组成，采用垂直埋管，井间距为4米，钻孔直径300mm。埋流质在流动状态下的流速、管径、流体的动力粘滞系数和管材料为高密度聚乙烯管，管径De32x3.0，并联连接，循环液密度，这四个参数组合的一个无因次数，叫做雷诺数。为水。Re=v•d•ρ/μ=v•d/υ其中：Re——雷诺数3地埋管长

5、度计算v——流速（m/s）3.1确定地下换热器换热量d——管径（m）夏季与冬季地下换热器的换热量可分别根据以下计算式确μ——流体的动力粘滞系数（N/m2•s）定：ρ——密度（kg/m3）2υ——运动粘滞系数（m/s，即斯托克斯St）Q夏=对于任何管径和任何牛顿流体，判别流态的临界雷诺数是相同的，其值为2000。当雷诺数小于2000时，流动处于层流状态；Q冬=当雷诺数大于4000时，流动处于紊流状态；当雷诺数在2000-式中Q0为热泵机组制冷量，kW；Qk为热泵机组制热量，4000时，流动处于层流向紊流转变的过渡区。kW；COP

6、1，COP2分别为热泵机组制冷、制热时的性能系数为保证与大地充分换热，因此必须使管道内流体保持紊流COP1=5.0；COP2=4.0；状态，以保证流体与管道内壁之间的传热。3.3.1竖管内雷诺数的计算：夏季，720KWRe1=v•d/υ=0.5×0.025/（1.308×10-6）=9956>4000冬季，335KWRe2=v•d/υ=0.5×0.025/（1.140×10-6）=10965>4000其中：Re3=v•d/υ=0.5×0.025/（0.897×10-6）=13935>4000Q0――所选设备的制冷量，单位KW；

7、其中：Re——竖管雷诺数Qk――所选设备的制热量，单位KW；v——流速（竖管内平均流速为0.5m/s左右）从计算结果可以看出，夏季地下换热器的换热量远大于冬d——管径（竖管管径为0.025m）季，因此设计时以满足夏季换热量为准，计算钻孔总长度。υ——运动粘滞系数（m•/s）3.2地埋管长度、面积计算：在标准工况下，夏季水源侧进水温度为25℃，出水温度为计算公式：L=Q/μN=L/lS=N•s130℃；冬季水源侧进水温度为15℃，出水温度为10℃。在标L——井的总长度（米）准工况下，无论是在夏季还是在冬季，竖管内的流体均能保持Q

8、——机组向大地排放热量（kw）在紊流状态，均能达到充分换热。μ——每延米供给的冷热负荷量（取60w/m）3.3.2对于横管内的雷诺数，由于雷诺数与管径和流速成正N——打孔口数（口）（下转第145页）78建筑建材装饰规划设计热能散失程度可以降低百分之二十，满足建筑设计节能的实际