U型管竖井的水平间距一般为4.5m，也有实例中提到DN25的U型管，其竖井水平间距为6m，而DN20的U型管，其竖井水平间距为3m。若采用串联连接方式，可采用三角形布置来节约占地面积。

2.6 计算管道压力损失

　　在同程系统中，选择压力损失最大的热泵机组所在环路作为最不利环路进行阻力计算。可采用当量长度法，将局部阻力件转换成当量长度，和管道实际长度相加得到各不同管径管段的总当量度，再乘以不同流量、不同管径管段每 100m管道的压降，将所有管段压降相加，得出总阻力。 2.7 水泵选型

　　根据上述计算最不利环路所得的管道压力损失，再加上热泵机组、平衡阀和其他设备元件的压力损失，确定水泵的扬程，需考虑一定的安全裕量。根据系统总流量和水泵扬程，选择满足要求的水泵型号及台数。

２.8 校核管材承压能力

　　管路最大压力应小于管材的承压能力。若不计竖井灌浆引起的静压抵消，管路所需承受的最大压力等于大气压力、重力作用静压和水泵扬程一半的总和，即：

其中ｐ ——管路最大压力，Pa

ｐ０——建筑物所在的当地大气压，Pa

ρ——地下埋管中流体密度，kg/m3

g ——当地重力加速度，m/s2

h——地下埋管最低点与闭式循环系统最高点的高度差，m

ρh——水泵扬程，Pa

3 其它

3.1 与常规空调系统类似，需在高于闭式循环系统最高点处（一般为1m）设计膨胀水箱或膨胀罐，放气阀等附件。

3.2 在某些商用或公用建筑物的地源热泵系统中，系统的供冷量远大于供热量，导致地下热交换器十分庞大，价格昂贵，为节约投资或受可用地面积限制，地下埋管可以按照设计供热工况下最大吸热量来设计，同时增加辅助换热装置（如冷却塔＋板式换热器，板式换热器主要是使建筑物内环路可以独立于冷却塔运行）承担供冷工况下超过地下埋管换热能力的那部分散热量。该方法可以降低安装费用，保证地源热泵系统具有更大的市场前景，尤其适用于改造工程。

4 设计举例

4.1 设计参数

上海某复式住宅空调面积 212㎡

4.1.1 室外设计参数

夏季室外干球温度 tw＝34℃, 湿球温度ts＝28.2℃

冬季室外干球温度 tw＝-4℃, 相对湿度φ＝75％

4.1.2 室内设计参数

夏季室内温度 tn＝27℃, 相对湿度φn＝55％

冬季室内温度 tn＝20℃, 相对湿度φn＝45％

4.2 计算空调负荷及选择主要设备

参考常规空调建筑物冷热负荷的计算方法，计算得到各房间冷热负荷并选择风机盘管型号；考虑房间共用系数（取 0.8），得到建筑物夏季设计总冷负荷为24.54kW，冬季设计总热符负荷为16.38kW，选择WPWD072型水源热泵机组2台，本设计举例工况下的 COP1＝3.3，COP2 ＝3.7。

4.3 计算地下负荷

根据公式（1）、（2）计算得 kW

kW

取夏季向土壤排放的热量 Q1 ＇进行设计计算。
4.4 确定管材及埋管管径

选用聚乙烯管材 PE63（SDR11），并联环路管径为DN20，集管管径分别为DN25、DN32、DN40、DN50。

4.5 确定竖井埋管管长

根据公式（ 3）计算得

m

4.6 确定竖井数目及间距

选取竖井深度 50m，根据公式（4）计算得

个

圆整后取 10个竖井，竖井间距取4.5m。

4.7 计算地埋管压力损失

各管段的压力损失，得到各管段总压力损失为40kPa。再加上连接到热泵机组的管路压力损失，以及热泵机组、平衡阀和其他设备元件的压力损失，所选水泵扬程为15mH2O。

4.8 校核管材承压能力

上海夏季大气压力ｐ０ ＝ 100530 Pa，水的密度 ρ＝1000 kg/m3，

当地重力加速度g ＝9.8 m/s2，高度差h＝50.5 m

重力作用静压ρgh ＝494900 Pa

水泵扬程一半0.5 ρh＝7.5 mH2O＝73529 Pa

因此，管路最大压力 ｐ＝ｐ０＋ρgh＋0.5 ρh＝668959 Pa（约0.7Mpa）

聚乙烯 PE63（SDR11）额定承压能力为1.0MPa，管材满足设计要求。

5 结论

地源热泵系统在我国长江流域及其周围地区具有广阔的应用前景，但有关影响土壤源热泵系统广泛应用的主要因素（如地下热交换器的传热强化、土壤性质等）的研究还很有限，设计时大致可以遵循以下原则：

（ 1）若建筑物周围可利用地表面积充足，应首先考虑采用比较经济的水平埋管方式；相反，若建筑物周围可利用地表面积有限，应采用竖直U型埋管方式。

（ 2）尽管可以采用串联、并联方式连接埋管，但并联方式采用小管径，初投资及运行费用均较低，所以在实际工程中常用，且为了保持各并联环路之间阻力平衡，最好设计成同程式。

（ 3）选择管径时，除考虑安装成本外，一般把各管段压力损失控制在4mH2O/100m（当量长度）以下，同时应使管内流动处于紊流过渡区。

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