桩埋管热泵地下换热器工艺研究

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钻孔灌注桩中地源热泵换热器系统施工工法

钻孔灌注桩中地源热泵换热器系统施工工法1.前言武昌站利用自身条件大胆创新，首次采用了桩基埋管，实现了桩基埋管与钻孔埋管的混合利用技术。

其中钻孔灌注桩埋管是利用工程中的灌注桩将地源热泵热交换管随灌注桩一起埋入桩内，此法既增大了土地的有效利用面积，又节约了钻孔成本，经试验测试其桩埋管换热效率与同深度钻孔埋管换热效率一致。

2.特点地源热泵作为一种新型可再生能源具有节能、施工方便、维护方便、运行费用低等诸多优点。

3.适用范围采暖通风空调系统。

4.工艺原理地源热泵系统利用地下常温土壤或地下水温度相对稳定的特性，通过输入少量的高品位能源，运用埋藏于建筑物周围的管路系统与建筑物内部进行热交换，实现低品位热能向高品位热能转换的冷暖两用空调系统。

它由水循环系统、热交换器、地源热泵机组和控制系统组成。

地源热泵系统冬季代替锅炉从土壤中取出热量，以30-40℃左右的热媒向建筑物供暖，夏季代替普通空调向土壤排热，以10-17℃左右的冷媒形式给建筑物制冷。

5.施工工艺流程及操作要点5.1钻孔灌注桩内埋管施工5.1.1管材入场：桩基埋管运抵施工现场后，桩基埋管及管件存放时，不得在阳光下曝晒。

搬运和运输时，应小心轻放，采用柔韧性好的皮带、吊带或吊绳进行装卸，不得抛摔和沿地拖拽。

5.1.2 下管准备1）PE管运到现场下管前，首先由质检员查验管材合格证、规格型号，并抽检管径大小、壁厚及外观检查后再进行下一步工作。

2）双U型的接头采用电熔接方法在工厂进行，熔接由管材厂家的专业人员用专业设备按操作规范连接。

每个U型接头熔接成功后，进行清洗再进行打压试验，打压1.6Mpa观测1h以上，不泄漏为合格；出具合格证后方可出厂。

3）现场清洗试压：下管前先用干净的自来水冲洗，然后试压。

试压采用手动试压泵，打压1.2MPa，带压观测15min以上，不渗不漏无破裂，压力下降不超过0.03 MPa即为合格。

试压完毕，每组双U型换热管管头必须立即密封。

5.1.3桩基成孔的施工（略）5.1.4桩内埋管将PE管直接固定在钢筋笼内，随钢筋笼下入桩孔。

地源热泵地埋管换热器传热强化研究分析

地源热泵地埋管换热器传热强化研究综述摘要：根据地源热泵的技术特点以及地埋管换热器的传热特点，表明地埋管换热器与周围土壤间的传热强化是地源热泵系统研究的主要问题之一。

本文将详细介绍了加强地埋管换热器传热的国内外研究成果及研究进展，并在此背景下表明加强地埋管换热器传热有待解决的关键性问题。

关键词：地源热泵、地埋管换热器、传热强化1 前言建筑节能已然成为国家能源战略的一个关键组成部分。

浅层地热能作为建筑空调的冷热源提供者之一，为实现建筑节能提供的新的途径。

地源热泵作为利用浅层地热能的技术手段，具有高效节能、运营成本低、环境效益优异、技术手段多样化等优点，得到广泛应用，其前景非常广阔。

地埋管换热器作为地源热泵系统的核心部件，是与土壤间进行换热的唯一设备。

衡量地源热泵系统的运行效率关键在于地埋管换热器的换热性能。

所以，加强地埋管换热器的传热是提高地源热泵系统运行效率的关键方法。

2 影响地埋管换热的因素地埋管换热器的传热是一个十分复杂的非稳态过程[1]。

地埋管敷设方式、土壤特性、地下水文参数、钻孔相关参数、钻孔回填材料以及地面气象参数都影响着换热器的传热过程。

埋管方式主要有水平埋管和垂直埋管两类，由于水平埋管所占场地面积很大，并且其传热过程受地表温度及大气温度影响较大，所以，实际中往往应用垂直埋管方式。

土壤特性即岩土综合热物性参数及岩土初始平均温度，是地源热泵系统设计和研究过程中的初始参数，直接决定了地埋管换热器的深度、所占场地面积及运行参数。

岩土综合热物性参数主要包括土壤综合导热系数、综合比热容等。

对于某一特定区域而言，岩土的热物性参数和初始平均温度是一定的。

地下水文参数一般指有无地下水渗流。

由于地埋管与土壤的换热过程涉及饱和与非饱和土壤的传热，地下水渗流会及时带走地下土壤中累积的冷热量，影响了地埋管换热器的换热能力，从而影响到整个换热器的长期性能[2]。

钻孔相关参数主要包含钻孔孔径、钻孔间距、钻孔布置形式等，其直接影响地埋管换热器的换热性能。

地下埋管换热器传热模型的研究现状与发展

件如地源热泵设计软件是设计和工程人员重要的设计参考工具。
理论研究和实验研究一直以来都是地源热泵系统研究的重点方估系统的能耗、运行情况已经成为较普遍的方法，相关的专业软
随着计算机仿真技术的发展，仿真的基础上对于地源热泵对于模型的仿真模拟而言，要地下埋管换热器仿真模型具有更在需系统及其组件进行研究已经成了目前非常通用的研究手段，建好的计算效率和更高的计算精度，而满足地源热泵系统优化设而从
行效率也需要对地下埋管换热器的换热性能等方面进行研究，因土壤温度分布的计算方法。此对于地下埋管换热器传热模型的研究分析已经成为对地源热２ＩＳＰｐｒａｈ国际地源热泵协会模型）是北美确定）ＧＨＡＡｐｏｃ（泵系统进行研究的热点之一。地下埋管换热器尺寸的标准方法。
下的温度响应并进行传热分析。３基于热阻的概念，）求得地下埋管换热器单一传热环节热阻
的解析表达式，用叠加原理处理复杂的多传热环节。对于地下利
螺旋埋管换热器，多层螺旋埋管的换热情况可先通过单层螺旋埋
并计技术，为一种以可再生能源为冷热源的空调系统，源热泵管传热过程进行分析，在此基础上采用叠加原理进行分析处作地理。该类方法物理概念清晰，算精度优于或相当于数值模拟方计系统具有清洁、环保、节能等诸多优势，因此已经广泛的被应用于法，同时由于利用叠加原理并尽量采用解析解，算速度比数值计世界各地。解法快，算量减少，可通过实验等手段确定解析解模型的相计还对于地源热泵系统的研究与应用基本集中在系统中地下埋关修正系数，高模型的计算精度。提管换热器的传热研究分析、统的设计方法、装技术以及运行系安

双U型桩基埋管换热性能模拟与研究

双U型桩基埋管换热性能模拟与研究【摘要】地源热泵由于其高效、节能、环保的特点，近年来日益受到人们的重视。

传统地源热泵的直埋管换热器占地面积较大，这就使得城市中大型建筑使用地源热泵具有一定的局限性。

如果能够在桩基中埋设PE管，利用桩基和土壤较大的接触面积和带有钢筋笼的混凝土桩导热系数比一般岩土高的优势，地源热泵的应用前景将会更广。

【关键词】双U型桩基埋管；换热性能；取热量；放热量0.引言长期以来，国内外对土壤源热泵系统的研究主要集中在直埋管的布置及传热机理（钻孔埋管）、回填材料对换热性能的影响等，对桩基埋管的研究非常少。

所谓桩基型土壤源热泵，就是将传统的土壤源热泵与建筑用的地埋桩基相结合，在打地基之前，将土壤源热泵的地埋管铺设在打桩用的钢筋笼中，并随钢筋笼一并埋入地中，最后浇筑水泥。

本文研究主要内容包括：1.桩基型地源热泵对于地源热泵来说，最关键的是换热能力。

在桩基中由于水泥的传热系数很大，而且在很短时间内就会将热量传导出去。

所以可以近似地把地埋管和水泥看做一个整体，并且水泥的温度近似与地埋管中水温一致，从而相当于把传统的直埋型地埋管换热半径扩大。

这样子看来，桩基埋管的换热面积大大增加，换热能力应该远远高于传统的直埋型热泵。

1.1土壤源热泵工作特点土壤源热泵是利用地下常温土壤温度相对稳定的特性，通过深埋于建筑物周围的管路系统与建筑物内部完成热交换的装置。

冬季从土壤中取热，向建筑物供暖；夏季向土壤排热，为建筑物制冷。

它以土壤作为热源、冷源，通过高效热泵机组向建筑物供热或供冷。

初投资偏高，机房面积较小，节省常规系统冷却塔可观的耗水量，运行费用低。

1.2土壤源热泵的应用条件总结了近几年的工程实例和参考文献得出共有4个条件。

①同时具有夏冬空调负荷，并且年冷热负荷较接近时对土壤源热泵系统的运行更有利；②当地下土壤温度在13-19℃时，土壤换热器的效果最为显著，而我国大部分的夏热冬冷地区最为合适；③当地100M之内不存在坚硬地层，而存在保水性好的砂土层对土壤源热泵实施起来更有利；④具备合适的土壤换热器布置面积。

地源热泵桩埋管换热器设计计算及经济性分析_孙红玉

0
前
言
桩埋管技术的传热性能优于普通沙石，且力学性能良好。近几年桩埋管技术的研究和应用逐渐引起了重视、唐志伟［1 ］等就桩埋管地源热泵地下换热器的施工问题进行了研究。唐志伟、李若中等通过对桩埋管地下换热器施工工艺的理论研究以及对实际工程的测试，指出桩埋管要比普通沙石［2 － 3 ］。李魁山、张旭等对桩基式土壤源热泵提高 33% 左右［4 ］换热器换热性能及土壤温升、研究，得出 W 型埋管性能优于其他形式的结论。2008 、2009 年，同济大学暖通空调及燃气研究所刘俊、张旭等对桩基与钻孔地源热泵传热性［5 、 6 ］。鉴能进行对比，进一步说明了桩基埋管技术的优越性于以上优点，桩埋管地源热泵技术的应用是可再生能源利用的新亮点，解决其设计、施工过程的关键问题是当务之急。
1
桩埋管地源热泵技术应用存在的关键问题
目前，桩埋管地源热泵技术应用还是存在一定的问题： ①对桩埋管技术还缺乏系统性、理论性的研究，尤其是桩埋管换热器的设计计算问题，是制约其应用的关键环节； ②建设者对桩埋管地源热泵的经济性还缺乏了解。
2
桩埋管换热器的设计计算
在桩埋管换热器中，常用的是 W 型和 U 型两种， U 型又分为单 U 型、并联双 U 型和并联三 U 型，所以，借助现有资料主要对 W 型、单 U 型、并联双 U 型和并联三 U 型的换热特性进行分析。 2. 1 桩埋管换热性能的设计计算桩埋管换热器中的传热过程是三维非稳态的传热，影响因素非常复杂，很难用简单的公式加以描述和概括，因此在实际工程中广泛采用以半经验公式为主的设计计算方法。这类半经验方法的概念相对简单明了，比较容易为工《IGSHPA 》和美国供程技术人员接受。在国际地源热泵协会

地源热泵基础埋管换热器型式分析及施工关键技术

降低了初投资。施工技术要与桩基、混凝土、地基与基础等工程技术紧密结合，关键控制换 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ管连接及绑扎、换热管与混凝土界面处理、集管穿基础底板收口以及换热管压力试验等施工技术。
参考文献：【１】孙猛，夏才初，张国柱，等．地下连续墙内埋管换热器传热性能的试验研究［Ｊ］．中国矿业大学学报，２０１２（４１）：２２５ — ２３０．
般来说，混凝土的导热系数约为１．５６Ｗ／（ｍ・ｋ），土及时设置套壤的导热系数约为１．ＩＶ（／（ｍ・ｋ），采用基础底板埋管，混凝管保护。土基础底板埋管换热器的换热能力得到加强。要注意分区３．３换设置，不能使埋设的管道通过建筑沉降带。布设管道时，要热管穿基础
Ｇａｍｂｉｔ软件建立螺旋桩埋管的二维传热几何模型，并对标高，因此对模型的网格进行划分，然后采用Ｆｌｕｅｎｔ软件对桩埋管的换桩顶周边一热进行数值模拟。数值模拟方法更能充分体现问题的复杂般采用局部性和可实现性，并能直观地反映桩埋管的换热特性，可为承台设计的实际工程提供可靠的设计参考。处理方式。换２基础底板埋管换热器型式特点分析热管外露后，
３．１换热管选择、连接及绑扎
道防水包裹。将水平集管管道出垫层位置处涂抹防水油膏，然
图２交界面处理及承台处理法

地源热泵换热器在人工挖孔桩内竖直螺旋式埋设施工方法

地源热泵换热器在人工挖孔桩内竖直螺旋式埋设施工方法摘要：地源热泵是利用浅层地能进行供热制冷的新型能源利用技术。

常规的地下换热器的埋设方式主要为水平埋管及垂直单双u 型埋管。

竖直螺旋式埋管是在孔桩成形后将换热pe盘管（聚乙烯塑料管）螺旋形的埋设于孔桩内，之后孔桩内用混凝土进行回填。

其换热pe管埋设主要以工程自身的基础结构桩作为载体，不需另外单独钻孔或挖孔，只有当结构桩不能满足要求时，才另外增加纯换热桩以埋管。

关键词：地源热泵换热器人工挖孔桩竖直螺旋一、地源热泵换热器在人工挖孔桩内竖直螺旋式埋设的优点1、就地源热泵施工而言，目前常用的埋设方式为水平埋管及竖直埋管，而竖直埋管又分为竖直u型埋管及竖直螺旋式埋管。

竖直u型埋管需用专用钻机在近地面200米的范围内钻取500mm孔径的孔以作地热埋管所用；而竖直螺旋式埋管是将地热盘管埋设于建筑自身的结构桩内，在结构桩的深度不能满足埋设要求时，才再考虑另外开挖纯换热桩进行换热，相对于水平埋管及竖直u型埋管而言，该施工方法能大大降低成本。

2、竖直螺旋式埋管中的换热pe盘管均埋设于大直径的人工挖孔桩内，人工挖孔桩的施工无需大型设备，适用性强，应用广泛，施工成本较低，且技术成熟，简单快速，安全可靠。

3、纯换热桩的换热pe管盘绕于孔桩的护壁内，结构兼换热桩的换热pe管盘绕于结构孔桩的钢筋笼上，均施工简便，易于操作。

二、施工工艺流程及操作要点2.1、施工工工艺流程地源热泵竖直螺旋式埋管分结构兼换热桩及纯换热桩两种方式，其施工工艺流程如图2.1所示：2.2、操作要点2.2.1、施工准备1、人员准备：组织好施工人员熟悉施工图纸，编写施工方案，对参加施工的工人班组进行详细的施工技术交底。

2、材料准备：钢筋、管材、管件、细铁丝、塑料扎带等各种原材料进场，并经检验合格。

3、主要机具准备：热熔焊机、试压泵、电钻、手锤、割管器、扳手、压力表、梯子、线坠等。

2.2.2、人工挖孔人工挖孔的施工工艺已非常成熟，在此不赘述。

桩埋螺旋管式地热换热器的传热模型_刘俊红

L IU Jun-hong, ZHANG W en-ke, FANG Zhao-hong
( Shandong Jianzhu U niversity, Shandong K ey Laboratory of Construction Energy Sav ing T echno logy, Jinan 250101, China)
系统起, 在传热分析中就广泛采用 Ke lv in 的一维线热源模型。在这个一维模型中忽略钻孔的几何尺
寸, 把其中的 U 型管简化为一个均匀发热的线热
源, 关注的是钻孔壁 ( r = r0 )的温升。对其数学描述
为:
99HS= a
992rH2 +
1 9H r 9r
0< r < ] , S> 0
第 2期
刘俊红等: 桩埋螺旋管式地热换热器的传热模型
97
现在见到的关于地源热泵的专著以及 ASHRAE
推荐的规范中都采用了一维导热模型, 主要有 Ke-l vin的无限长线热源模型 [ 7] 和无限长圆柱面热源模型 [ 8] 。
2. 1 无限长线热源模型
自从上世纪 50年代开始研究埋管式地源热泵
收稿日期: 2009- 12- 15 基金项目: 国家自然科学基金项目 ( 50946039) 作者简介: 刘俊红 ( 1973- ) , 女, 河北魏县人, 副教授, 博士, 主要研究能源转换与利用技术、建筑节能. E-m ai:l ljhruby@ sd jzu. edu. cn
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山东建筑大学学报
图 1 桩埋螺旋管地热换热器示意图
因此, 桩埋管地热换热器将为地源热泵空调系统的应用开辟更广阔的前景, 更有利于实现建筑的节能减排。

桩基埋管地源热泵系统换热分析

桩基埋管地源热泵系统换热分析摘要：桩埋管地热换热器可以省却钻孔工序，节约施工费用，更能有效的利用建筑物的地下面积，不占用地面。

但是此前在国内还没有见到关于桩埋管换热器传热模型的成熟的研究成果，本文将对桩基埋管换热器传热模型进行研究分析。

关键词：地源热泵，桩基埋管，温度响应，传热模型。

0概述桩基埋管地源热泵系统：在建筑物建造时，直接将地源热泵系统的埋管换热器置于建筑物混凝土桩基中，使其与建筑结构相结合，成为桩埋管地热换热器。

这样可以省却钻孔工序，节约施工费用，更能有效的利用建筑物的地下面积，不占用地面。

因此把竖直埋管与建筑桩基础结合的桩埋管地热换热器已成为应用地源热泵技术的一个新热点。

针对目前已经采用的U型或W型桩埋管地热换热器的不足，我国目前已有了桩埋螺旋管地热换热器，然后借鉴竖直埋管地热换热器传热分析的已有成果，并针对它们应用于桩基地热换热器时的缺点提出适合桩基螺旋埋管换热器的新的传热模型。

2传热模型2.1根据埋管方式，其传热模型有以下几种：线热源模型：“空心”圆柱面模型：“实心”圆柱面模型：无限长线圈模型：有限长线圈模型：2.2国内除了山东建筑大学提出的几个解析模型，华中科技大学在复合线热源模型和圆柱源模型的基础上，基于MATLAB平台建立了适用于桩埋管换热器传热的复合圆柱源模型。

然后利用有限体积法在MATLAB平台上，建立三维数值模型，并对三维数值模型进行了敏感性分析。

最后还利用新建的复合圆柱源模型，对两个实际测试项目进行了计算分析，得出较为理想的结果。

复合模型将钻孔内埋管简化为单管，然后将温度响应加到当量管的管壁，从而以非稳态的方法计算流体到土壤的温度响应，消除了钻孔内的稳态假设。

在复合线热源模型和圆柱源模型的基础上建立复合圆柱源模型。

以一直径600mm的桩基单U埋管为例，得出复合圆柱源模型与传统模型的对比结果如下：由图可以看出，短期响应差异较明显。

在MATLAB平台上，利用有限体积法建立了三维瞬态传热模型，主要模拟一单U型桩埋管，复合圆柱源模型与桩埋三维模型结果对比结果如下图，主要计算条件为600mm直径的桩埋单U管。

济南市某小区地埋管换热器施工工艺论文

济南市某小区地埋管换热器施工工艺探讨【摘要】本文介绍了济南市某现代小区地源热泵系统地埋管换热器的施工全过程，对室外打井、回填及安装中遇到的技术难点及解决办法进行了详细探讨，为本地区地源热泵技术的成熟及推广积累了宝贵经验。

【关键词】热物性测试；地源热泵；钻孔；回填工艺引言近几年，地源热泵系统作为利用可再生能源的节能环保技术，应用越来越广泛，在济南地区，也得到了大量的应用。

在济南的一些郊区县市，由于地处山区，存在市政基础条件薄弱，地下地质条件复杂，探索在该区域地源热泵的利用方案极有意义。

1 工程概况本工程位于市中区，建筑面积80000㎡，冷负荷6000kw，热负荷4800kw,此小区为高档住宅小区，采用地源热泵系统为小区供冷供热，末端采用天棚辐射+新风的新型节能方式。

室外地埋管部分设计如下：1)土壤换热器采用垂直钻孔埋管的方式，垂直埋管井设于楼与楼之间的绿化带之间；2)土壤换热器设计共钻孔750个，钻孔孔径为160mm，钻孔深度为120 m，钻孔间距为5mx5m。

3)垂直换热器采用双u埋管，水平埋管采用同程式连接，每六组连接至一水箱，若干组水箱再连接至检查井中的分、集水器；4)埋管材料采用高密度聚乙烯管dn25。

2 热物性测试2.1 测试目的拟通过地下岩土热物性测试并利用专业软件分析，获得地埋管区域基本的地质资料，岩土热物性参数及测算的每延米地埋管换热孔的换热量为地埋管换热器设计、换热孔钻凿施工工艺等提供必要的基本依据。

2.2 测试设备fzl-c（ⅲ）型岩土热物性测试仪（山东建筑大学自主研制开发）。

2.3 测试孔参数项目1# 2#测试孔项目1#2#测试孔钻孔深度 124米钻孔直径 150mm埋管形式双u型埋管材质 pe管埋管内径 20mm 埋管外径 25mm钻孔回填细沙主要地质结构粘土、岩层2.4 测试结果及建议综合导热系数较大，综合换热能力较强，适合使用地缘热泵空调系统。

设计参考值：de25双u，冬季每米孔深从地下提取的热量按34-38w/计；夏季每米孔深向地下释放的热量按48-52w/m计。

地源热泵地埋管换热器传热研究_2_传热过程的完全数学描述

( 1) ( 2)
管内流体换热应利用三维 N2S 方程加以描述 ,具体方程可见文献 [ 13 ] 。由于实际工程的地埋管内流动状态为湍流 ,因此对于地埋管内流动与换热方程 ,应采用适合的湍流模型进行求解。目前的湍流模型主要有零方程模型、一方程模型、两方程模型和大涡模拟 (L ES) ,与传统模式的理论方法相比 ,L ES 的求解结果更精确。由于湍流流动中不同尺度的涡的特性有本质区别 ,因此很难找到一种通用的湍流模型 ,但传统的模拟方法恰恰忽略了大 ρ 9 K +ρ μj 9 K = 9 τ 9 9 xj 9 xj μ ε 9 (ρ i ) 9 = 9 xi 9 xi μ+
He a t tr a nsf e r of g r o u n d h e a t e x c h a n g e r f or GSHP ( 2 ) : c o m p l e t e m a t h e m a ti c a l d e s c ri p ti o n of h e a t tr a nsf e r c o urs e
★ Southwest J ia otong University , Chengdu , China
3
0 引言
地埋管换热器是地源热泵技术的核心和重要应用基础。地源热泵地埋管换热器传热是一个十分复杂的非稳态传热过程。一方面 ,换热器的埋管方式、土壤特性、地下水文参数、回填材料以及地面气象参数都影响着换热器的传热过程 ; 另一方面 , 地埋管传热过程又与地面热泵机组的运行特性相互影响。由于 U 形竖直地埋管换热器的几何形状以及管内流体和土壤耦合传热的复杂性 ,建立能精确模拟所有实际情况的模型并求解 ,以现有的计算技术来说几乎不可能 ,而且也是不必要的 ,因此所有的数 3 中国博士后科学基金面上资助项目 ( 编号 :20080431241) , 成都市 “十一五” 科技发展规划重大专项建筑节能分项 , 北京市重点实验室开放课题 ( 编号 : 2008 K09) , 西南交通大学科学研究基金项目 ( 编号 : 2008B17 ) , 四川省青年科技基金资助项目 ( 编号 : 09ZQ0262076)

地源热泵桩基埋管换热性能的数值研究

０引言
土壤源热泵因其良好的节能性和环保性，被称为 “ 绿色空调 ” ，近年来在国内外得到了越来越广泛的应用。虽然优势明显，但是由于地埋管换热系统热响应测试不准确、埋管施工不当及设计方案不合理等原因，导
文献标识码：Ａ
文章编号：２０１ — ００４０ — ０４
ＮｕｍｅｒｉｃａｌＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆＨｅａｔＴｒａｎｓｆｅｒＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＥｎｅｒｇｙＰｉｌｅｉｎＧＳＨＰ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｏｆｅｎｅｒｇｙｐｉｌｅｏｆｇｒｏｕｎｄ－ｓｏｕｒｃｅｈｅａｔｐｕｍｐ（ＧＳＨＰ）ｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙＦｌｕｅｎｔ．Ｉｍｐａｃｔｓｏｆ
ｃａｌｂａｓｉｓｆｏｒｔｈｅｓｅｌｅｃｔｉｏｎａｎｄｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅＥｎｅｒｙｇＰｉｌｅＧＳＨＰ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｎｅｒｇｙｐｉｌｅ；ｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｂｕｒｉｅｄｄｅｐｔｈ；ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇｖｅｌｏｃｉｔｙ
地源热泵桩基埋管换热性能的数值研究

土壤源热泵桩基埋管换热器的传热分析和设计计算

1桩基埋管换热器传热模型的研究进展桩基埋管换热器的传热模型主要包括线热源模型空心圆柱热源模型实心圆柱热源模型线圈热源模型以及螺旋线热源模型等每种传热模型又分为无限长热源和有限长热源模型以地面zo处为对称轴假设对称位置有大小相等但方向相反的虚拟热源通过温度场的叠加可以得到垂直方向上的传热情况即为有限长热源模型
宝钢建筑系统集成有限公司
摘
要：土壤源热泵具有清洁、节能、高效的特点，能够有效缓解如今的环境危机和能源危机，而桩基埋管技术能
节约土地和施工费用，近年来得到广泛应用。总结了桩基埋管换热器传热模型的研究进展；利用有限长和无限长线圈热源模型分析了桩基螺旋埋管换热器的传热性能，对比两种模型计算结果的差异；利用有限长线圈热源模型，对某工程的土壤源热泵桩基埋管换热器进行了设计计算。关键词：土壤源热泵桩基埋管传热模型设计
第 33 卷第 2 期 2014 年 3 月 1003-0344 （2014） 02-048-5 文章编号：
建筑热能通风空调 Building Energy & Environment
Vol.33 No.2 Mar. 2014.48~52
土壤源热泵桩基埋管换热器的传热分析和设计计算
张娇健
重合。由此可以看出，在桩基埋管深度较小时，不能使
3
的土壤源热泵桩基螺旋埋管工程进行了设计计算。工ห้องสมุดไป่ตู้程中的桩基尺寸和深度均已确定，设计的主要工作是确定螺旋埋管的布置型式和桩基埋管的数量。
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建筑热能通风空调 2014 年
3.1 工程概况
—— 圆柱热源图 2 传热模型的物理模型 —

热泵系统地下换热器埋管模型理论与计算

１８３
低
温
建
筑
技
术
２０Ｏ８年第６期（总第１６期）２
热泵系统地下换热器埋管模型理论与计算
田刚李晓东，
（．滨工业大学建１哈尔筑设计研究院；哈永滨１００２黑龙江省５９；．０建筑设计研究院。哈尔滨１０１５０）０
体温度。但由于地下埋管的材质的传热系数较小，管壁内沿径向存在温度梯度，地下埋管的外表面温度已不为常数，地下埋管内的导热问题不应为简单的一维传热问题而是二维
导热问题。大地表面温度由于受到埋设的地下埋管的影响，
在处理这种复连通问题时，Ｋ采用保形映射的方法，文取
等因素的影响。１模型的建立与求解土壤源热泵研究的许多技术问题要求对地下埋管的温度场和热流密度进行比较精确的分析，特别是地下埋管及其
（）忽略地下埋管内表面与管内介质的换热热阻，３管内介质温度与地下埋管内表面温度相等。（）计算中的大气温度取当地室外的计算平均温度。４（）忽略由于土壤中水分迁移而引起的热迁移。５
（）土壤是均匀的，２地下埋管的管壁材质常物性、向各
同性。
是合理地设计土壤源热泵系统、顺利投产运行和管理的重要科学依据。模拟埋地换热器的传热过程主要是模拟地下埋管及其邻域的土壤温度场。土壤源热泵中地下水平埋管是浅埋构筑物，管道的传热过程及土壤温度易受到各地区气候
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存在较大温度梯度。土壤温度必然随着与地下埋管的相对位置而不同。

地源热泵系统地埋管换热器施工工艺

地源热泵系统地埋管换热器施工工艺引言地源热泵系统是一种利用地下土壤或地下水作为热源或热汇的节能环保的供热供冷系统。

其中地埋管换热器是地源热泵系统的核心部件，承担着在地下环境中完成热传递的重要工作。

本文将介绍地源热泵系统地埋管换热器的施工工艺。

施工准备在开始地埋管换热器的施工前，需要进行一系列的准备工作。

1. 材料准备地埋管换热器的主要材料是PE-Xa管材，一般采用规格为32mm或25mm。

此外，还需要准备连接管件、夹具、固定件等辅助材料。

2. 设计图纸根据地源热泵系统设计要求，制定地埋管换热器的施工图纸，包括地埋管的布置方式、连接方式等。

3. 施工工具准备常用的施工工具，如切割工具、测量工具、焊接工具等。

4. 天气考虑地埋管的施工一般在春、秋季进行，需要考虑天气的影响，尽量避免恶劣天气条件下的施工。

施工步骤1. 土壤准备首先需要进行地埋管铺设的土壤准备工作。

施工前应清除地表杂物，并进行土壤的平整处理，确保地表平整。

2. 管道铺设根据设计图纸，开始进行地埋管的铺设工作。

首先确定好管道的布置方式，然后进行测量，在地表上划出管道的位置。

接下来，使用切割工具将PE-Xa管材按照设计尺寸进行切割。

然后，将切割好的管材按照设计布置方式进行铺设，注意保持管材的平整，并保持管材之间的间距一致。

3. 管道固定地埋管铺设完成后，需要进行管道的固定工作，以确保管道的稳固性和安全性。

使用固定件将管道固定在地下，固定件的位置应根据设计图纸确定，一般在管道的中间位置进行固定。

4. 保护层施工完成地埋管的固定后，需要进行保护层的施工，以保护地埋管不受外界环境的影响。

常用的保护层材料有砂浆、沙土等。

首先在管道的周围铺设一层砂浆或沙土，厚度一般为20-30cm，然后进行压实，使保护层紧密贴合地埋管。

5. 断热层施工在完成保护层施工后，需要进行断热层的施工，以减少地埋管与地下环境之间的热交换。

常用的断热层材料有聚氨酯泡沫、玻璃纤维棉等。

北京市某大学地埋管换热器施工工艺探讨

ｋ，Ｗ采用地源热泵空调系统为建筑物供暖、制冷。夏季采用冷却塔作为辅助制冷，冬季采用板式换热器辅助
地处山区，在市政基础条件薄弱，存地下地质条件复
杂，探索在该区域地源热泵的利用方案极有意义。
供暖。室外地埋管部分设计如下：１土壤换热器采用垂直钻孔埋管的方式，直埋）垂管井设于教学实验楼西侧的草地上；２）土壤换热器设计共钻孔４９个，钻孔孑径为６Ｌ３９ｍ，１ｍ钻孔深度为１０钻孔间距为４４ｍ：０ｍ，ｍｘ
ｉ￣ｏｕｅｎｄｔｉｏｕｅｎｔｅｔｃｉａｉｃｌｉｓａｄｓｌｔｏｓｏｅｍｏｎａｎａｄｆｌｎｒｃｓｅｆｏｔｏｒｎｄｃｄｉｅａｌｃｓｄｏｈｅｈｃｌｄｆｕｔｎｏｕｉｎｆｔｕｔｉｎｌｇｐｏｅｓｓｏｕｄｏ，ｆｎｉｅｈｉｉ
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桩基项目埋设地源热泵PE管技术分析

桩基项目埋设地源热泵PE管技术分析【摘要】地源热泵是一种环保的暖通系统，在资源日益紧缺及环境污染的今天，也得到了广泛应用。

本文根据多年工程实践，对桩基项目中埋设地源热泵PE管技术进行探讨，供同行借鉴参考。

【关键词】桩基项目；地源热泵PE管；施工技术一、技术特点地源热泵的应用可以有效提高一次性能源的利用率并减少温室效应气体CO2和其它燃烧产生的污染物的排放，具有环保效果。

特别是在沿海地区采用水下砼灌注桩的基础施工具有运行费用低、节能效果。

同时在桩基项目中可以充分利用建筑物面积，让埋管和建筑结构相结合，可以大大减少钻孔和埋管费用。

作为新技术，此技术利用地下水作为冷热源的优点，不需要抽取地下水作为传热的介质，既不会污染地下水，又不会影响地面沉降。

二、适用范围本工法适用于在粘土、淤泥质土、砂性土等土层中成孔的水下硷灌注桩施工。

三、工艺原理桩基工程中埋设地源热泵PE管施工工艺是利用地下土壤层为冷(热)源对建筑物进行降温、供暖及空气调节的技术，众所周知，地层之下一年匹季均保持一个相对稳定的温度，在夏季地下的温度要比地面空气温度低，在冬季却比地面空气温度高，地源热泵正是利用大地的这个特点，通过埋藏在地下的换热器管网(通常采用高密度聚乙烯塑料管，简称PE管)，与土壤或岩石交换热量。

地源热泵全年运行工况稳定，不需要其它辅助热源及冷却设备即可实现夏季供冷、冬季供热。

地源热泵空调系统通过吸收大地(包括土壤、岩石、地下水等)的冷热量，夏季从大地吸收冷量，冬季从大地吸收热量，再由热泵机组向建筑物供冷供热而实现节能，所以地源热泵是一种可再生能源的高效节能型，环保型并能实现可持续发展的新技术(图1)。

（2）放钢筋笼和安装PE管。

①PE管在和桩体钢筋笼放人前，管道安装应在距钢筋笼底部1一2米处开始绑扎，绑扎到一定高度时，缓慢下放笼体，再绑扎再下放，直至到达设计规定高度。

绑扎时应注意方向、力度、密度，下放过程中要控制好速度、方向。

土壤源热泵地下埋管换热器换热性能的分析的开题报告

土壤源热泵地下埋管换热器换热性能的分析的开题报告一、选题背景随着能源需求的不断增长和环境问题的日益突出，低碳环保成为了当前建筑节能的主要趋势。

而土壤源热泵系统作为一种高效、环保的能源利用方式，逐渐受到了人们的关注。

土壤源热泵利用地下深层土壤温度相对稳定的优势，通过地下换热器与空气热泵系统进行换热，并对房间进行供暖或制冷。

其中地下换热器是土壤源热泵系统的核心部件，其换热性能直接影响整个系统的效率和稳定性。

因此，本文将对土壤源热泵地下埋管换热器的换热性能进行探讨，为推广土壤源热泵系统的应用提供理论支持。

二、研究目的本文旨在研究土壤源热泵地下埋管换热器的换热性能，包括测量地下埋管温度、分析土壤源热泵地下埋管换热器的传热机理、探讨影响换热性能的主要因素，并提出优化措施，以提高土壤源热泵系统的节能效果和环保性能。

三、研究内容1. 概述土壤源热泵系统的应用背景和现状；2. 研究土壤源热泵地下埋管换热器的传热机理，建立数学模型；3. 设计和制造试验装置，进行试验研究；4. 分析试验结果，得出土壤源热泵地下埋管换热器的换热性能曲线；5. 讨论影响换热器换热性能的主要因素，提出优化措施；6. 总结研究结果，并对土壤源热泵地下埋管换热器的应用前景进行展望。

四、研究意义1. 研究土壤源热泵地下埋管换热器的换热性能，有利于提高土壤源热泵系统的节能效果和环保性能，推广其应用。

2. 确定影响换热性能的主要因素，提供了优化设计和运行管理的依据。

3. 建立数学模型，为土壤源热泵系统的优化设计提供理论支持。

4. 研究结果可为维护土壤源热泵地下换热器的正常运行提供技术支持，减少运行费用和维护成本。

五、预期成果1. 建立土壤源热泵地下埋管换热器的换热性能数学模型，研究其换热性能曲线。

2. 阐述影响换热性能的主要因素，并提出优化措施。

3. 将研究结果应用于土壤源热泵地下换热器的设计和应用中，提高系统的效率和稳定性。

桩基螺旋管地热换热器导热模型分析与实验研究的开题报告

桩基螺旋管地热换热器导热模型分析与实验研究的开题报告1. 研究背景地热能作为一种可再生的清洁能源，受到越来越多人的重视。

而地热换热器作为地热能利用的核心部件，对地热能的转化效率和利用价值有着至关重要的作用。

目前，桩基螺旋管地热换热器作为一种新型的地热换热器，在国内外得到了广泛的应用。

然而，目前针对该类型地热换热器的导热模型研究较少，导致对该类型地热换热器的优化设计和性能评价存在一定的局限性。

因此，本研究将利用理论分析和实验测试相结合的方法，对桩基螺旋管地热换热器的导热模型进行研究和分析，旨在提高该类型地热换热器的性能和效率。

2. 研究内容与目标本研究的主要内容包括：1）分析桩基螺旋管地热换热器的导热机理，并建立相应的导热模型。

2）通过理论分析和数值模拟，探究桩基螺旋管地热换热器的导热性能和影响因素。

3）通过实验测试，验证理论分析和数值模拟的可靠性和准确性。

本研究的目标是：1）建立桩基螺旋管地热换热器的导热模型，深入分析其导热机理和性能。

2）找出影响桩基螺旋管地热换热器导热性能的关键因素，寻求优化设计的方法和途径。

3）验证理论分析和数值模拟的可靠性和准确性，并提出相应的实验数据处理和分析方法。

3. 研究方法与步骤本研究将采用理论分析、数值模拟和实验测试相结合的方法进行。

首先，研究桩基螺旋管地热换热器的导热机理，并建立相应的导热模型。

导热模型采用热传导方程和Navier-Stokes方程，考虑流体和土壤的非均匀性和异向性。

其次，通过数值模拟，探究桩基螺旋管地热换热器的导热性能和影响因素。

模拟过程采用有限元方法，分析不同流量、温度差、管径等参数对导热性能的影响。

最后，通过实验测试，验证理论分析和数值模拟的可靠性和准确性。

实验测试分为室内试验和室外试验，分别研究桩基螺旋管地热换热器的导热性能和稳定性。

4. 研究意义本研究的意义在于：1）深入分析桩基螺旋管地热换热器的导热机理和性能，为提高地热能转化效率和利用价值提供理论和技术支撑。