地埋管设计计算
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地热换热器长度计算
竖直地埋管换热器的热阻计算宜符合下列要求：
（1）传热介质与U 形管内壁的对流换热热阻可按下式计算：
110.00450.02043500
f i R d K ππ===⨯⨯ 式中R f ——传热介质与U 形管内壁的对流换热热阻（m·K ／W ）
d i ——U 形管的内径（m ）
K ——传热介质与U 形管内壁的对流换热系数（ W ／m2·K ）
（2）U 形管的管壁热阻可按下列公式计算：
()
1
1ln ln 221ln 0.03720.42e pe p e o i p d R d d d πλπλπ⎛⎫== ⎪--⎝⎭==⨯
式中R pe ——U 形管的管壁热阻(m·K ／W)；
λp ——U 形管导热系数
d 0——U 形管的外径（m ）；
d e ——U 形管的当量直径（m ）；
对单U 形管， n =2；对双U 形管， n =4。
（3）钻孔灌浆回填材料的热阻可按下式计算：
1
110.15ln ln ln 0.079222 2.220.025b b b e b d R d πλπλπ⎛⎫⎛⎫⎛⎫==== ⎪ ⎪⨯⨯⎝⎭⎝⎭ 式中R b ——钻孔灌浆回填材料的热阻（m·K ／W ）
λb ——灌浆材料导热系数
d b ——钻孔的直径（m ）
（4）地层热阻：即从孔壁到无穷远处的热阻可按下列公式计算：
对于多个钻孔：
N i=21+2S s R I I πλ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦
∑=0.217 R s ——地层热阻（m·K ／W ）； I ——指数积分公式
λs ——岩土体的平均导热系数
a ——岩土体的热扩散率（m2／s ）
r b ——钻孔的半径（m ）
τ——运行时间（s ）
x i ——第i 个钻孔与所计算钻孔之间的距离（m ）
（5）短期连续脉冲负荷引起的附加热阻可按下式计算：
1
2sp s R I πλ⎛⎫==0.097 τp ——短期脉冲负荷连续运行的时间，例如8h
（6）制冷工况下，竖直地埋管换热器钻孔的长度可按下列公式计算：
()()max 100011c f pe b s c sp c c Q R R R R F R F EER L t t EER ∞⎡⎤+++⨯+⨯-+⎛⎫⎣⎦= ⎪-⎝⎭ 12c c c F T =
式中:
Q c ——水源热泵机组的额定冷负荷（kW ）
EER ——水源热泵机组的制冷性能系数
t max ——制冷工况下，地埋管换热器中传热介质的设计平均温度，通常取33~36℃； T ∞——埋管区域岩土体的初始温度（℃）
F c ——制冷运行份额
T c1——一个制冷季中水源热泵机组的运行小时数，当运行时间取一个月时，为
最热月份水源热泵机组的运行小时数
T c2——一个制冷季中的小时数，当运行时间取一个月时为最热月份的小时数
则制冷工况下，竖直地埋管换热器钻孔的长度为：
[]()max 10000.00450.0370.0790.2170.60.0970.41c c Q EER L t t EER ∞⨯⨯+++⨯+⨯+⎛⎫=⨯ ⎪-⎝⎭
= ? m
（7）供热工况下，竖直地埋管换热器钻孔的长度可按下列公式计算：
()()min 100011h f pe b s c sp c h Q R R R R F R F COP L t t COP ∞⎡⎤+++⨯+⨯--⎛⎫⎣⎦= ⎪-⎝⎭ 12h h h F T T =
式中:
Q h ——水源热泵机组的额定热负荷（kW ）
COP ——水源热泵机组的供热性能系数
t max ——供热工况下，地埋管换热器中传热介质的设计平均温度，通常取-2～6℃ F h ——供热运行份额
T h1——一个供热季中水源热泵机组的运行小时数，当运行时间取一个月时，为
最冷月份水源热泵机组的运行小时数
T h2——一个供热季中的小时数，当运行时间取一个月时为最冷月份小时数
则供热工况下，竖直地埋管换热器钻孔的长度为：
[]()min 10000.00450.0370.0790.3110.30.0970.71h h Q COP L t t COP ∞⨯⨯+++⨯+⨯-⎛⎫=
⨯ ⎪-⎝⎭ = ? m
经比较后选择制冷工况下所需的钻孔长度作为设计竖直地埋管换热器的钻孔长度。则每个钻孔深度为：c L H n
=
取每个钻孔深度为 ? 米。
地下换热器阻力计算
（1）确定地埋管内流体的特性、流量、和埋管内径
（2）根据地埋管内径计算其断面面积
（3）计算埋管内流体的流速 （4）计算埋管内流体的雷诺数Re, Re 应大于2300以确保管内紊流。
Re i v d ρμ= 其中ρ为管内流体的密度，kg/m 3，μ为管内流体的动力粘度，Ns/m 2
（5）计算管段的沿程阻力 P y
0.750.25 1.25 1.75
0.158d i y d P d v P P L ρμ=⨯⨯⨯⨯=⨯
其中P d 为计算管段单位管长的沿程阻力，Pa/m; L 为计算管段的长度，m ρ---为水密度,kg/ m 3;μ为水黏度,kg/ (m·s)；
（6）计算管段的局部阻力 P j
j d j P P L =⨯ 其中L j 为计算管段管件的当量长度，m
（7）计算管段的总阻力 P z z y j P P P =+