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地源熱泵地埋管施工計(jì)算方法

更新時(shí)間：2020-05-19　點(diǎn)擊量：2061

地源熱泵地埋部分計(jì)算

（一）管材選擇及流體介質(zhì)

一、管材

一般來講，一旦將地下埋管系統(tǒng)換熱器埋入地下后，基本不可能進(jìn)行維修或更換，因此地下的管材應(yīng)首先要保證其具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐性。

1、聚乙烯（PE）和聚丁烯（PB）在國(guó)外地源熱泵系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。

2、PVC（聚氯乙烯）管的導(dǎo)熱性差和可塑性不好，不易彎曲，接頭處耐壓能力差，容易導(dǎo)致泄漏，因此在地源熱泵系統(tǒng)中不推薦用PVC 管。

3、為了強(qiáng)化地下埋管的換熱，國(guó)外有的提出采用薄壁（0.5mm）的不銹鋼鋼管，但目前實(shí)際應(yīng)用不多。

4、管件公稱壓力不得小于1.0Mpa，工作溫度應(yīng)在-20℃～50℃范圍內(nèi)。

5、地埋管壁厚宜按外徑與壁厚之比為11倍選擇。

6、地埋管應(yīng)能按設(shè)計(jì)要求長(zhǎng)度成捆供應(yīng)，中間不得有機(jī)械接口及金屬接頭。

二、連接

1、熱熔聯(lián)接（承接聯(lián)接和對(duì)接聯(lián)接，對(duì)于小管徑常采用）

2、電熔聯(lián)結(jié)

三、流體介質(zhì)及回填料

流體介質(zhì)

南方地區(qū)：由于地溫高，冬季地下埋管進(jìn)水溫度在0℃以上，因此多采用水作為工作流體；

北方地區(qū)：冬季地溫低，地下埋管進(jìn)水溫度一般均低于0℃，因此一般均需使用防凍液。

（①鹽類溶液——氯化鈣和氯化鈉水溶液；②乙二醇水溶液；③酒精水溶液等）。

埋管水溫：

1、熱泵機(jī)組夏季向末端系統(tǒng)供冷水，設(shè)計(jì)供回水溫度為7—12℃，與普通冷水機(jī)組相同。地埋管中循環(huán)水進(jìn)入U(xiǎn)管的高溫度應(yīng) <37℃，與冷卻塔進(jìn)水溫度相同。

2、熱泵機(jī)組冬季向末端系統(tǒng)供水溫度與常規(guī)空調(diào)不同，在滿足供熱條件下，應(yīng)盡量減低供熱水溫度，這樣可改善熱泵機(jī)組運(yùn)行工況、減小壓縮比、提高cop值，并降低能耗。地埋管中循環(huán)水冬季進(jìn)水溫度，以水不凍結(jié)并留安全余地為好，可取3—4℃。當(dāng)然為了使地埋管換熱器獲得更多熱量，可加大循環(huán)水與大地間溫差傳熱，然而大地的溫度是不變的，因此只有將循環(huán)水溫降至0℃以下，為此循環(huán)水必須使用防凍液，如乙二醇溶液或食鹽水。但這樣會(huì)提高工程造價(jià)、增加對(duì)設(shè)備的腐蝕。在嚴(yán)寒地區(qū)不得不這樣做，而在華北地區(qū)的工程中用水就可滿足要求，不一定要加防凍液。

地溫是恒定值，可通過測(cè)井實(shí)測(cè)。有關(guān)資料介紹某地地下約100米的地溫是當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁丶?℃左右。天津市年平均氣溫是12.2℃，實(shí)測(cè)天津市地下約100米的地溫約為16℃，基本符合以上規(guī)律。

回填材料

可以選用澆鑄混凝土、回填沙石散料或回填土壤等。材料選擇要兼顧工程造價(jià)、傳熱性能、施工方便等因素。從實(shí)際測(cè)試比較澆鑄混凝土換熱性能好，但造價(jià)高、施工難度大，但可結(jié)合建筑物樁基一起施工?；靥钌呈蛩槭瘬Q熱效果比較好，而且施工容易、造價(jià)低，可廣泛采用。

（二）埋管系統(tǒng)環(huán)路

一、埋管方式

1、水平埋管

水平埋管主要有單溝單管、單溝雙管、單溝二層雙管、單溝二層四管、單溝二層六管等形式，由于多層埋管的下層管處于一個(gè)較穩(wěn)定的溫度場(chǎng)，換熱效率好于單層，而且占地面積較少，因此應(yīng)用多層管的較多。（單層管佳深度1.2～2.0m，雙層管1.6～2.4m）

近年來國(guó)外又新開發(fā)了兩種水平埋管形式，一種是扁平曲線狀管，另一種是螺旋狀管。它們的優(yōu)點(diǎn)是使地溝長(zhǎng)度縮短，而可埋設(shè)的管子長(zhǎng)度增加。

2 、垂直埋管

根據(jù)埋管形式的不同，一般有單U 形管，雙U 形管，套管式管，小直徑螺旋盤管和大直徑螺旋盤管，立式柱狀管、蜘蛛狀管等形式；按埋設(shè)深度不同分為淺埋（≤30m）、中埋（31～80m）和深埋（>80m）。

1）U 形管型：是在鉆孔的管井內(nèi)安裝U 形管，一般管井直徑為100～150mm，井深10~200m，U 形管徑一般在φ50mm以下。

2）套管式換熱器：的外管直徑一般為100～200mm，內(nèi)管為φ15～φ25ｍｍ。其換熱效率較U 形管提高16.7%。缺點(diǎn)：⑴下管比較困難，初投資比U 形管高。⑵在套管端部與內(nèi)管進(jìn)、出水連接處不好處理，易泄漏，因此適用于深度≤30m 的豎埋直管，對(duì)中埋采用此種形式宜慎重。

二、地下埋管系統(tǒng)環(huán)路方式

1、串聯(lián)方式

優(yōu)點(diǎn)：①一個(gè)回路具有單流通通路，管內(nèi)積存的空氣容易排出；

②串聯(lián)方式一般需采用較大直徑的管子，因此對(duì)于單位長(zhǎng)度埋管換熱量來講，串聯(lián)方式換熱性能略高

缺點(diǎn)：①串聯(lián)方式需采用較大管徑的管子，因而成本較高；

②由于系統(tǒng)管徑大，在冬季氣溫低地區(qū)，系統(tǒng)內(nèi)需充注的防凍液（如乙醇水溶液）多；

③安裝勞動(dòng)成本增大；

④管路系統(tǒng)不能太長(zhǎng)，否則系統(tǒng)阻力損失太大。

2、并聯(lián)方式

優(yōu)點(diǎn)：①由于可用較小管徑的管子，因此成本較串聯(lián)方式低；

②所需防凍液少；

③安裝勞動(dòng)成本低。

缺點(diǎn)：

①設(shè)計(jì)安裝中必須特別注意確保管內(nèi)流體流速較高，以充分排出空氣；

②各并聯(lián)管道的長(zhǎng)度盡量一致（偏差應(yīng)≤10%），以保證每個(gè)并聯(lián)回路有相同的流量；

③確保每個(gè)并聯(lián)回路的進(jìn)口與出口有相同的壓力，使用較大管徑的管子做集箱，可達(dá)到此目的。

從國(guó)內(nèi)外工程實(shí)踐來看，中、深埋管采用并聯(lián)方式者居多；淺埋管采用串聯(lián)方式的多。

三、地埋管打孔孔徑

孔徑：

根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)不同，鉆孔孔徑可以是Ф100、Ф150、Ф200或Ф300，天津地區(qū)地表土壤層很厚，為了鉆孔、下管方便多采用Ф300孔徑。

（三）地下埋管系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一．地下?lián)Q熱量計(jì)算

地下?lián)Q熱量可以由下述公式計(jì)算：

Q1'= Q1*(1+1/COP1)kW

Q2'= Q2*(1-1/COP2)kW

其中Q1'——夏季向土壤排放的熱量，kW

Q1——夏季設(shè)計(jì)總冷負(fù)荷，kW

Q2'——冬季從土壤吸收的熱量，kW

Q2——冬季設(shè)計(jì)總熱負(fù)荷，kW

COP1——設(shè)計(jì)工況下水源熱泵機(jī)組的制冷系數(shù)

COP2——設(shè)計(jì)工況下水源熱泵機(jī)組的供熱系數(shù)

一般地，水源熱泵機(jī)組的產(chǎn)品樣本中都給出不同進(jìn)出水溫度下的制冷量、制熱量以及制冷系數(shù)、供熱系數(shù)，計(jì)算時(shí)應(yīng)從樣本中選用設(shè)計(jì)工況下的、。若樣本中無所需的設(shè)計(jì)工況，可以采用插值法計(jì)算。

二、地下熱交換設(shè)計(jì)

1.水平埋管：

確定管溝數(shù)目:

埋管管長(zhǎng)的估算：利用管材“換熱能力”，即單位埋管管長(zhǎng)的換熱量。水平埋管單位管材“換熱能力”在20～40W/m（管長(zhǎng)）左右，；設(shè)計(jì)時(shí)可取換熱能力的下限值，即20 W/m。

單溝單管埋管總長(zhǎng)具體計(jì)算公式如下： L=Q/20

其中L ——埋管總長(zhǎng)，m

Q ——冬季從土壤取出的熱量，w

分母“20”是每m 管長(zhǎng)冬季從土壤取出的熱量，W/m

單溝雙管、單溝二層雙管、單溝二層四管、單溝二層六管布置時(shí)分別乘上0.9、0.85、0.75、0.70 的熱干擾系數(shù)（熱協(xié)調(diào)系數(shù)）。

確定管溝間距：

為了防止埋管間的熱干擾，必須保證埋管之間有一定的間距。該間距的大小與運(yùn)行狀況（如連續(xù)運(yùn)行還是間歇運(yùn)行；間歇運(yùn)行的開、停機(jī)比等）、埋管的布置形式（如單行布置，只有兩邊有熱干擾；多排布置，四面均有熱干擾）等等有關(guān)。

建議串聯(lián)每溝1 管，管徑1/4"～2"；串聯(lián)每溝2 管， 1 又1/4"～1 又1/2"。并聯(lián)每溝2 管， 1"～1 又1/4"；并聯(lián)每溝4～6 管，管徑13/4"～1"。

管溝間距：每溝1 管的間距1.2m，每溝2 管的間距1.8m，每溝4 管間距3.6m。管溝內(nèi)上面管子的管頂?shù)降孛娴牡男「叨炔恍∮?.2m。

2、豎直埋管

確定豎井埋管管長(zhǎng)

一般垂直單U 形管埋管的換熱能力為60～80 W/m(井深)，垂直雙U 形管為80～100W/m(井深)左右，設(shè)計(jì)時(shí)可取換熱能力的下限值。

一般垂直埋管為70～110W/m(井深)，或35～55W/m(管長(zhǎng))，水平埋管為20～40W/m（管長(zhǎng)）左右。

設(shè)計(jì)時(shí)可取換熱能力的下限值，即35W/m（管長(zhǎng)），雙U管設(shè)計(jì)具體計(jì)算公式如下： L=Q1/25

其中 L——豎井埋管總長(zhǎng)，m

Q1——夏季向土壤排放的熱量， W

分母“35”是夏季每m管長(zhǎng)散熱量，W/m

確定豎井?dāng)?shù)目及間距

國(guó)外，豎井深度多數(shù)采用50～100m，設(shè)計(jì)者可以在此范圍內(nèi)選擇一個(gè)豎井深度H，代入下式計(jì)算豎井?dāng)?shù)目: N=L/(4*H)

其中 N——豎井總數(shù)，個(gè)

L——豎井埋管總長(zhǎng)，m

H——豎井深度，m

分母“2”是考慮到豎井內(nèi)埋管管長(zhǎng)約等于豎井深度的2倍。

然后對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行圓整，若計(jì)算結(jié)果偏大，可以增加豎井深度，但不能太深，否則鉆孔和安裝成本大大增加。

關(guān)于豎井間距有資料指出：U型管豎井的水平間距一般為4.5m，也有實(shí)例中提到DN25的U型管，其豎井水平間距為6m，而DN20的U型管，其豎井水平間距為3m。若采用串聯(lián)連接方式，可采用三角形布置來節(jié)約占地面積。

工程較小，埋管單排布置，地源熱泵間歇運(yùn)行，埋管間距可取3.0m；工程較大，埋管多排布置，地源熱泵間歇運(yùn)行，建議取間距4.5m；若連續(xù)運(yùn)行（或停機(jī)時(shí)間較少）建議取5～6m

注意事項(xiàng)

1、垂直地埋管換熱器埋管深度應(yīng)大于30m，宜為60m～150m；鉆孔間距宜為3m～6m。水平管埋深應(yīng)不小于1.2m。

2、地埋管換熱器水平干管坡度宜為0.3%，不應(yīng)小于0.2%。

3、地埋管環(huán)路之間應(yīng)并聯(lián)且同程布置，兩端應(yīng)分別與供、回水管路集管相連接。每個(gè)環(huán)路集管連接的環(huán)路數(shù)宜相同。

4、地埋管換熱器宜靠近機(jī)房或以機(jī)房為中心設(shè)置。鋪設(shè)供、回水集管的管溝宜分開布置；供、回水集管的間距不應(yīng)小于0.6m。

三、管徑與流速設(shè)計(jì)

1、確定管徑

在實(shí)際工程中確定管徑必須滿足兩個(gè)要求：

（1）管道要大到足夠保持輸送功率；

（2）管道要小到足夠使管道內(nèi)保持紊流以保證流體與管道內(nèi)壁之間的傳熱。

顯然，上述兩個(gè)要求相互矛盾，需要綜合考慮。一般并聯(lián)環(huán)路用小管徑，集管用大管徑，地下熱交換器埋管常用管徑有20mm、25mm、32mm、40mm、50mm，管內(nèi)流速控制在1.22m/s以下,對(duì)更大管徑的管道，管內(nèi)流速控制在2.44m/s以下或一般把各管段壓力損失控制在4mH２O/100m當(dāng)量長(zhǎng)度以下。

備注：

① 地下埋管換熱器環(huán)路壓力損失限制在30～50kPa/100m為好，不超過50kPa/100m。同時(shí)應(yīng)使管內(nèi)流動(dòng)處于紊流過渡區(qū)。

② 地下埋管系統(tǒng)單位冷噸（1 冷噸=3024kcal/h=3.52kW）水流量控制在0.16～0.19L/s．t

③ 管內(nèi)流速（流量）：在相同管徑、相同流速下，水的雷諾數(shù)大。所以采用CaCl2 和乙二醇水溶液時(shí)，為了保證管內(nèi)的紊流流動(dòng)，與水相比需采用大的流速和流量。

2、校核管材承壓能力

管路壓力應(yīng)小于管材的承壓能力。若不計(jì)豎井灌漿引起的靜壓抵消，管路所需承受的壓力等于大氣壓力、重力作用靜壓和水泵揚(yáng)程一半的總和[1]，即：

P=P0+ρgH+0.5Ph

其中p——管路壓力，Pa

P0——建筑物所在的當(dāng)?shù)卮髿鈮海琍a

ρ——地下埋管中流體密度，kg/m3

g——當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，m/s2

H——地下埋管點(diǎn)與閉式循環(huán)系統(tǒng)高點(diǎn)的高度差，m

Ph——水泵揚(yáng)程，Pa

3其它

3.1與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)類似，需在高于閉式循環(huán)系統(tǒng)高點(diǎn)處（一般為1m）設(shè)計(jì)膨脹水箱或膨脹罐，放氣閥等附件。

（四）設(shè)計(jì)舉例

一．設(shè)計(jì)參數(shù)

上海某復(fù)式住宅空調(diào)面積212m2。

1、室外設(shè)計(jì)參數(shù)

夏季室外干球溫度tw＝34℃, 濕球溫度ts＝28.2℃

冬季室外干球溫度tw＝-4℃, 相對(duì)濕度φ＝75％

2、室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

夏季室內(nèi)溫度tn＝27℃, 相對(duì)濕度φn＝55％

冬季室內(nèi)溫度tn＝20℃, 相對(duì)濕度φn＝45％

二．計(jì)算空調(diào)負(fù)荷及選擇主要設(shè)備

1、參考常規(guī)空調(diào)建筑物冷熱負(fù)荷的計(jì)算方法，計(jì)算得到各房間冷熱負(fù)荷并選擇風(fēng)機(jī)盤管型號(hào)；考慮房間共用系數(shù)（取0.8），得到建筑物夏季設(shè)計(jì)總冷負(fù)荷為24.54kW，冬季設(shè)計(jì)總熱符負(fù)荷為16.38kW，選擇NOBO SI20TR型地源源熱泵機(jī)組1臺(tái)，本設(shè)計(jì)舉例工況下的 COP1＝5.9， COP2＝4.2。

2、計(jì)算地下負(fù)荷

根據(jù)公式（1）、（2）計(jì)算得

Q1'= Q1*(1+1/COP1)=24.54*(1+1/5.9)=28.7kW

Q2'= Q2*(1-1/COP2)=16.38*(1-1/4.2)=12.48kW

取夏季向土壤排放的熱量進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。

3、確定管材及埋管管徑

選用聚乙烯管材PE63（SDR11），并聯(lián)環(huán)路管徑為DN20，集管管徑分別為DN25、DN32、DN40、DN50，如圖1所示。

4、確定豎井埋管管長(zhǎng)

根據(jù)公式（3）計(jì)算得

L=28.7*1000/25=1148 m

5、確定豎井?dāng)?shù)目及間距

選取豎井深度50m，根據(jù)公式（4）計(jì)算得

N=L/(4*H)=5.74個(gè)

圓整后取 6 個(gè)豎井，豎井間距取 4 m。

6、計(jì)算地埋管壓力損失

參照本文2.6介紹的計(jì)算方法，分別計(jì)算1－2－3－4－5－6－7－8－9－10─11─11′－1′各管段的壓力損失，得到各管段總壓力損失為40kPa。再加上連接到熱泵機(jī)組的管路壓力損失，以及熱泵機(jī)組、平衡閥和其他設(shè)備元件的壓力損失，所選水泵揚(yáng)程為15mH2O。

7、校核管材承壓能力

南京夏季大氣壓力 P0＝100250 Pa，水的密度ρ＝1000kg/m3，

當(dāng)?shù)刂亓铀俣?nbsp; g＝9.8 m/s2，高度差 H＝50.5 m

重力作用靜壓ρgH＝494900 Pa

水泵揚(yáng)程一半 0.5Ph＝7.5 mH2O＝73529 Pa

因此，管路大壓力 P=P0+ρgH+0.5Ph＝673550Pa（約0.7Mpa）

聚乙烯PE-100額定承壓能力為1.6MPa，管材*設(shè)計(jì)要求。

地源熱泵溫度監(jiān)控系統(tǒng)施工方案

地源熱泵分布式溫度集中測(cè)控系統(tǒng)

礦井總線分散式溫度測(cè)量系統(tǒng)方案

礦井分散式垂直測(cè)溫系統(tǒng)

礦井測(cè)溫系統(tǒng)

TD-016C型地源熱泵能耗監(jiān)控測(cè)溫系統(tǒng)

產(chǎn)品關(guān)鍵詞：地源熱泵測(cè)溫，地埋管測(cè)溫

此款系統(tǒng)專門為地源熱泵生產(chǎn)企業(yè)，新能源技術(shù)安裝公司，地?zé)峋@探公司以及節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)等單位設(shè)計(jì)，通過連接我司單總線地?zé)犭娎|，以及單通道或多通道485接口采集器，可對(duì)接到貴司單位的軟件系統(tǒng)。歡迎各類單位以及經(jīng)銷商詳詢！此款設(shè)備支持貼牌，具體價(jià)格按量定制。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)【產(chǎn)品介紹】

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯,對(duì)建筑物進(jìn)行供熱和供冷.在埋地管換熱器設(shè)計(jì)中,土壤的導(dǎo)熱系數(shù)是很重要的參數(shù).而對(duì)地溫進(jìn)行長(zhǎng)期可靠的監(jiān)測(cè)顯得特別重要。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)土壤導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)測(cè)試時(shí)間要足夠長(zhǎng),測(cè)試時(shí)工況穩(wěn)定后的流體進(jìn)出口及不同深度的溫度會(huì)影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此地埋測(cè)溫電纜的設(shè)計(jì)顯得尤其重點(diǎn)。較傳統(tǒng)的測(cè)溫電纜設(shè)計(jì)方法，單總線測(cè)溫電纜因?yàn)榻泳€方便、精度高且不受環(huán)境影響、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于地埋管及地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行地溫監(jiān)測(cè)，因可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗(yàn)證并取得了較好的口啤。

采集服務(wù)器通過總線將現(xiàn)場(chǎng)與溫度采集模塊相連，溫度采集模塊通過單總線將各溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)發(fā)到總線上。每個(gè)采集模塊可以連接內(nèi)置1-60個(gè)溫度傳感器的測(cè)溫電纜相連。本方案可以對(duì)大型試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，支持180口井或測(cè)溫電纜及1500點(diǎn)以上的觀測(cè)井溫度在線監(jiān)測(cè)。

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：

1. 地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場(chǎng)的測(cè)試分析

2. U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統(tǒng)性能及地下溫度場(chǎng)的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實(shí)驗(yàn)研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地?fù)Q熱器含水層內(nèi)傳熱的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究，埋地?fù)Q熱器含水層內(nèi)傳熱的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究。

豎直地埋管地源熱泵溫度測(cè)量系統(tǒng)，主要是一套*基于現(xiàn)場(chǎng)總線和數(shù)字傳感器技術(shù)的在線監(jiān)測(cè)及分析系統(tǒng)。它能有對(duì)地源熱泵換熱井進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)并保存數(shù)據(jù)，為優(yōu)化地源熱泵設(shè)計(jì)、探討地源熱泵的可持續(xù)運(yùn)行具有參考價(jià)值。

二、RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)本系統(tǒng)的重要特點(diǎn)：

１．結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一根總線可以掛接1-60根傳感器，總線采用三線制，所有的傳感器就燈泡一樣，可以直接掛在總線上．

２．總線距離長(zhǎng)．采用強(qiáng)驅(qū)動(dòng)模塊，普通線，可以輕松測(cè)量500米深井.

３．的深井土壤檢測(cè)傳感器，防護(hù)等級(jí)達(dá)到ＩＰ６８，可耐壓力高達(dá)5Mpa.

４．定制的防水抗拉電纜，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠特點(diǎn)總結(jié)：高性價(jià)格比，根據(jù)不同的需求，比你想象的*．

針對(duì)U型管口徑小的問題，本系統(tǒng)是傳統(tǒng)鉑電阻測(cè)溫系統(tǒng)理想的替代品. 可應(yīng)用于：

１.地埋管回填材料與地源熱泵地下溫度場(chǎng)的測(cè)試分析

2.U型垂直埋管換熱器管群間熱干擾的研究

3. U型管地源熱泵系統(tǒng)性能及地下溫度場(chǎng)的研究

4. 地源熱泵地埋管的傳熱性能實(shí)驗(yàn)研究

5. 地源熱泵地埋管換熱器傳熱研究

6. 埋地?fù)Q熱器含水層內(nèi)傳熱的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究。

本系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)：支持傳感器：18B20高精度深井水溫?cái)?shù)字傳感器，測(cè)井深：1000米，傳感器耐壓能力：5Mpa ,配置設(shè)備：遠(yuǎn)距離溫度采集模塊＋測(cè)井電纜＋傳感器，

RS485豎直地埋管地源熱泵溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)功能：

1、溫度在線監(jiān)測(cè)

2、報(bào)警功能

3、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

4、定時(shí)保存設(shè)置

5、歷史數(shù)據(jù)報(bào)表打印

6、歷史曲線查詢等功能。

【技術(shù)參數(shù)】

1、溫度測(cè)量范圍：-10℃ ～ +100℃

2、溫度精度：正負(fù)0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分辨率： 0.1℃

4、采樣點(diǎn)數(shù)：小于128

5、巡檢周期：小于3s（可設(shè)置）

6、傳輸技術(shù)： RS485、RF(射頻技術(shù))、GPRS

7、測(cè)點(diǎn)線長(zhǎng)：小于350米

8、供電方式： AC220V /內(nèi)置鋰電池可供電1-3年

9、工作溫度： -30℃ ～ +80℃

10、工作濕度：小于90%RH

11、電纜防護(hù)等級(jí)：IP66

使用注意事項(xiàng)：

防水感溫電纜經(jīng)測(cè)試與檢測(cè)，具備一定的防水和耐水壓能力，使用時(shí)，請(qǐng)按以下方法操作與使用：
1．使用時(shí)，建議將感溫電纜置于U形管內(nèi)以方便后期維護(hù)。
若置與U形管外，請(qǐng)小心操作，做好電纜防護(hù)，防止在安裝過程中電纜被劃傷，以保持電纜的耐水壓能力和使用壽命。
2. 電纜中不銹鋼體為傳感器所在位置，因溫度為緩慢變化量，正常使用時(shí)，請(qǐng)等待測(cè)物熱平衡后再進(jìn)行測(cè)量。
3. 電纜采用三線制總線方式，紅色為電源正，建議電源為3-5V DC，黑色為電源負(fù)，蘭色為信號(hào)線。請(qǐng)嚴(yán)格按照此說明接線操作。
4. 系統(tǒng)理論上支持180個(gè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)際使用應(yīng)該限制在150個(gè)節(jié)點(diǎn)以內(nèi)。
5.系統(tǒng)具備一定的糾錯(cuò)能力，但總線不能短路。
6. 系統(tǒng)供電，當(dāng)總線距離在200米以內(nèi)，則可以采用DC9V給現(xiàn)場(chǎng)模塊供電，當(dāng)距離在500米之內(nèi)，可以采用DC12V給系統(tǒng)供電。

【北京鴻鷗成運(yùn)儀器設(shè)備有限公司提供定制各個(gè)領(lǐng)域用的測(cè)溫線纜產(chǎn)品介紹】

由北京鴻鷗成運(yùn)儀器設(shè)備有限公司推出的地源熱泵溫度場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)，硬件采取*ARM技術(shù)；上位機(jī)軟件使用編程語言技術(shù)設(shè)計(jì)，富有人性、直觀明了；測(cè)溫傳感器直接封裝在電纜內(nèi)部，根據(jù)客戶距離進(jìn)行封裝。目前該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于地源熱泵地埋管、地源熱泵溫度場(chǎng)檢測(cè)、地源熱泵地埋換熱井、地源熱泵豎井及地源熱泵溫度場(chǎng)系統(tǒng)進(jìn)行地溫監(jiān)測(cè)，本系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗(yàn)證并取得了較好的口啤。

地源熱泵診斷中土壤溫度的監(jiān)測(cè)方法：
　　為了實(shí)現(xiàn)地源熱泵系統(tǒng)的診斷，必須首先制定保證系統(tǒng)正常運(yùn)行的合理的標(biāo)準(zhǔn)。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段，地下土壤溫度的初始值是一個(gè)重要的依據(jù)參數(shù)，它也是在系統(tǒng)運(yùn)行過程中可能產(chǎn)生變化的參數(shù)。如果在一個(gè)或幾個(gè)空調(diào)采暖周期（一般一個(gè)空調(diào)采暖周期為1年）后，系統(tǒng)的取熱和放熱嚴(yán)重不平衡，則這個(gè)初始溫度會(huì)有較大的變化，將會(huì)大大降低系統(tǒng)的運(yùn)行效率。所以設(shè)計(jì)選用土壤溫度變化曲線作為診斷系統(tǒng)是否正常的標(biāo)準(zhǔn)。
　　首先對(duì)地源熱泵系統(tǒng)所控制的建筑物進(jìn)行全年動(dòng)態(tài)能耗分析，即輸入建筑物的條件，包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料和房間功能等條件，計(jì)算出該區(qū)域全年供暖、制冷的負(fù)荷，我們根據(jù)該負(fù)荷，選擇合適的系統(tǒng)配置，即地埋管數(shù)量以及必要的輔助冷熱源，并動(dòng)態(tài)模擬計(jì)算地源熱泵植筋加固系統(tǒng)運(yùn)行過程中土壤溫度的變化情況，得到初始土壤溫度標(biāo)準(zhǔn)曲線。采用滿足土壤溫度基本平衡要求的運(yùn)行方案運(yùn)行，同時(shí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤溫度變化情況，即依靠埋置在地下的測(cè)溫傳感器監(jiān)測(cè)土壤的溫度，并且將測(cè)得的溫度傳遞給地源熱泵系統(tǒng)。

淺層地溫能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概況：

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)利用土壤作為埋地管換熱器的熱源或熱匯，對(duì)建筑物進(jìn)行供熱和供冷，在埋地管換熱器設(shè)計(jì)中，土壤的導(dǎo)熱系數(shù)是很重要的參數(shù)，而對(duì)地溫進(jìn)行長(zhǎng)期可靠的監(jiān)測(cè)顯得特別重要。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)土壤導(dǎo)熱系數(shù)時(shí)測(cè)試時(shí)間要足夠長(zhǎng)，測(cè)試時(shí)工況穩(wěn)定后的流體進(jìn)出口及不同深度的溫度會(huì)影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此地源熱泵地埋測(cè)溫電纜的設(shè)計(jì)顯得尤其重點(diǎn)。較傳統(tǒng)的地源熱泵測(cè)溫電纜設(shè)計(jì)方法，北京鴻鷗成運(yùn)儀器設(shè)備有限公司研發(fā)的數(shù)字總線式測(cè)溫電纜因?yàn)榻泳€方便、精度高且不受環(huán)境影響、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于地埋管及地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行地溫監(jiān)測(cè)，因可靠性和穩(wěn)定性在諸多工程中已得到了驗(yàn)證并取得了較好的口啤。

為方便研究土壤、水質(zhì)等環(huán)境對(duì)空調(diào)換熱井能效等方面的可靠研究或溫度測(cè)量，目前地源熱泵地埋管測(cè)溫電纜對(duì)于地埋換熱井，有口徑小，深度較深等特點(diǎn)的測(cè)溫方式,如果測(cè)量地下120米的地源熱泵井，要放12路線PT100傳感器。12根測(cè)溫線纜若平均放置，即10米放一個(gè)探頭，則所需線材要1500米，在井上需配置一個(gè)至少12通道的巡檢儀，若需接入電腦進(jìn)行溫度實(shí)時(shí)記錄，該巡檢儀要有RS232或RS485功能,根據(jù)以上成本估計(jì)，這口井進(jìn)行地?zé)釡y(cè)溫至少成本在8000元，雖然選擇高精度的PT100可提高系統(tǒng)的測(cè)溫精度，但對(duì)模擬量數(shù)據(jù)采集，提供精度的有效辦法是提供儀器的AD轉(zhuǎn)換器的位數(shù)，即提供巡檢儀的測(cè)量精度，若能夠在長(zhǎng)距離測(cè)溫的條件下進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫，能夠做到0.5度的精度，則是非常不容易。針對(duì)這一需求，北京鴻鷗成運(yùn)儀器設(shè)備有限公司推出“數(shù)字總線式地源熱泵地埋管測(cè)溫電纜”及相應(yīng)系統(tǒng)。礦井深部地溫監(jiān)測(cè)，地源熱泵溫度監(jiān)測(cè)研究，地源熱泵溫度測(cè)量系統(tǒng)，淺層地?zé)釡y(cè)溫系統(tǒng)。

地源熱泵數(shù)字總線測(cè)溫線纜與傳統(tǒng)測(cè)溫電纜對(duì)比分析：
傳統(tǒng)的溫度檢測(cè)以熱敏電阻、PT100或PT1000作為溫度敏感元件，因其是模擬量，要對(duì)溫度進(jìn)行采集，若需較高精度，需要選擇12位或以上的AD轉(zhuǎn)換及信號(hào)處理電路，近距離時(shí)，其精度及可靠性受環(huán)境影響不大，但當(dāng)大于30米距離傳輸時(shí)，宜采用三線制測(cè)方式，并需定期對(duì)溫度進(jìn)行校正。當(dāng)進(jìn)行多點(diǎn)采集時(shí)，需每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)放置一根電纜，因電阻作為模擬量及相互之間的干擾，其溫度測(cè)量的準(zhǔn)確度、系統(tǒng)的精度差，會(huì)受環(huán)境及時(shí)間的影響較大。模塊量傳感器在工作過程中都是以模擬信號(hào)的形式存在，而檢測(cè)的環(huán)境往往存在電場(chǎng)、磁場(chǎng)等不確定因素，這些因素會(huì)對(duì)電信號(hào)產(chǎn)生較大的干擾，從而影響傳感器實(shí)際的測(cè)量精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，每年需要進(jìn)行校準(zhǔn)，因而它們的使用有很大的局限性。

北京鴻鷗成運(yùn)儀器設(shè)備有限公司研發(fā)的總線式數(shù)字溫度傳感器，具有防水、防腐蝕、抗拉、耐磨的特性，總線式數(shù)字溫度傳感器采用測(cè)溫芯片作為感應(yīng)元件，感應(yīng)元件位于傳感器頭部，傳感器的精度和穩(wěn)定性決定于美國(guó)進(jìn)口測(cè)溫芯片的特性及精度級(jí)別，無需校正，因數(shù)據(jù)傳輸采用總線方式，總線電纜或傳感器外徑可做得很小，直徑不大于12mm,且線路長(zhǎng)短不會(huì)對(duì)傳感器精度造成任何影響。這是傳統(tǒng)熱電阻測(cè)溫系統(tǒng)*的優(yōu)勢(shì)。所以數(shù)字總線式測(cè)溫電纜是地源熱泵地埋管管測(cè)溫、地溫能深井和地層溫度監(jiān)測(cè)理想的設(shè)備。數(shù)字總線式數(shù)據(jù)傳感器本身自帶12位高精度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和現(xiàn)場(chǎng)總線管理器，直接將溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合遠(yuǎn)距離傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)，而每個(gè)傳感器本身都有唯的識(shí)別ID，所以很多傳感器可以直接掛接在總線上，從而實(shí)現(xiàn)一根電纜檢測(cè)很多溫度點(diǎn)的功能。

地源熱泵大數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺(tái)建設(shè)

一、系統(tǒng)介紹

1、建設(shè)自動(dòng)監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，可監(jiān)測(cè)大樓內(nèi)室內(nèi)溫度；熱泵機(jī)組空調(diào)側(cè)和地源側(cè)溫度、

壓力、流量；系統(tǒng)空調(diào)側(cè)和地源側(cè)溫度、壓力、流量；熱泵機(jī)組和水泵的電壓、電流、功率、

電量等參數(shù)；地溫場(chǎng)的變化等，實(shí)現(xiàn)熱泵機(jī)組運(yùn)行情況 24 小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，異常情況預(yù)

警，做到真正的無人值守。可對(duì)熱泵系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性、系統(tǒng)對(duì)地溫場(chǎng)的影響以及能效

比等進(jìn)行綜合的科學(xué)評(píng)價(jià)，為進(jìn)一步示范推廣與系統(tǒng)優(yōu)化的工作提供數(shù)據(jù)指導(dǎo)依據(jù)。

具體測(cè)量要求如下：

1）各熱泵機(jī)組實(shí)時(shí)運(yùn)行情況；

2）室內(nèi)溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及變化曲線；

3）室外環(huán)境溫度數(shù)據(jù)及變化曲線；

4）機(jī)房?jī)?nèi)空調(diào)側(cè)出回水溫度、壓力、流量等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及變化曲線；

5）機(jī)房?jī)?nèi)地埋管側(cè)出回水溫度、壓力、流量等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及變化曲線；

6）機(jī)房?jī)?nèi)用電設(shè)備的電流、電壓、功率、電能等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及變化曲線；

7）地溫場(chǎng)內(nèi)不同深度的地溫監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及變化曲線；

8）能耗綜合分析、系統(tǒng) COP 分析以及系統(tǒng)節(jié)能量的評(píng)價(jià)分析。

2、自動(dòng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)建成以后可以對(duì)已經(jīng)安裝自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備的地?zé)峋畬?shí)施自動(dòng)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)分

析展示，可實(shí)現(xiàn)地?zé)峋突毓嗑乃弧⑺疁?、流量?shí)施傳輸分析，并可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常情況預(yù)

警，做到實(shí)時(shí)監(jiān)管，有地?zé)峋\(yùn)行的穩(wěn)定性。

1）開采水量及回水水量的流量監(jiān)測(cè)及變化曲線；

2）開采水溫及回水水溫的溫度監(jiān)測(cè)及變化曲線；

3）開采井井內(nèi)水位監(jiān)測(cè)及變化曲線；

地源熱泵地埋管施工計(jì)算方法

推薦產(chǎn)品如下：