地源熱泵井間距的選擇探析

張雪婷

摘 要 本文分別使用EED2.0與EHPD1.0軟件針對某地源熱泵項目在不同凈間距情況下地埋管換熱器進出水平均文化展開分析，通過一系列試驗得出，此項目地面管換熱器系統(tǒng)排列設(shè)計方式以及井間距距離，并得出最大擴大間距，從而令地埋管換熱器系統(tǒng)工作條件得到有效優(yōu)化。

關(guān)鍵詞 地源熱泵;凈間距;地埋管換熱器

引言

地源熱泵地埋管換熱器井間距對于地管自身占地面積有著最為直接的影響，根據(jù)我國GB50.66—2005《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定明確指出，鉆孔間距應(yīng)令換熱需求得到充分滿足，其間距以三米至六米為最佳。部分項目會因自身可鉆井面積相對較小，因此會通過最大限度縮減井間距方式布置更多地埋管。在通常情況下，井間距距離越短，鉆井之間相互影響相關(guān)便愈加顯著間距染上會導(dǎo)致熱量下降，但是能夠普生更多數(shù)量的埋管，從而令夏季排熱量與冬季吸熱量增加。

1舉例項目

本文所舉例項目為2棟三層小樓，建筑南部包含行政辦公室、宿舍、餐廳、活動中心等社會，建筑總面積為一萬平方米，以一個集中地源熱泵機房作為冷熱源，在冬季實行供暖，夏季用作制冷。在項目開展前，開始在所在地打下兩口測試井，經(jīng)過對巖土熱物性進行測試后所得結(jié)果為：巖土初始溫度為十五攝氏度，巖土體平均導(dǎo)熱系數(shù)為2—3W/（m·℃）在設(shè)計時實踐所取巖土平均導(dǎo)熱系數(shù)為2.45（m·℃）。在針對地埋管換熱器系統(tǒng)設(shè)計前，通過與舉例建筑特點相結(jié)合，使用DeST軟件針對建筑全年負荷進行計算，統(tǒng)計結(jié)果內(nèi)容如下。一至十二月份冬季熱負荷累計值（MW·h）分別為245、196、55、0、0、0、0、0、0、0、111、206、峰值（kW）1150、1164、610、0、0、0、0、0、0、0、934、1084。夏季冷負荷累計值（MW·h）為0、0、0、135、321、308、74、0、0、0、0。峰值（kW）為0、0、0、1251、1475、1471、1123、0、0、0、0、0。根據(jù)以往設(shè)計經(jīng)驗來看，本文所舉例冷如負荷偏差程度并不會于此數(shù)據(jù)般[1]。

2地埋管換熱器數(shù)量計算

現(xiàn)階段，有瑞典隆德大學(xué)所開發(fā)的g—functions地面管換熱器計算方法在國際上受到廣泛認可，本文所示用計算程序分別為該校所開發(fā)EED2.0與國內(nèi)某企業(yè)開發(fā)的EHPD1.0計算程序。其中，EED主要以電價原理為基礎(chǔ)思路，其在歐洲地?zé)釁f(xié)會當(dāng)中為商用計算分析軟件，而EHPD1.0主要以有限長線熱源理論為基礎(chǔ)，其能夠針對不同類型熱源理論，進行地埋管地源熱泵地埋管換熱器系統(tǒng)進行設(shè)計[2]。

3分析方法介紹

在通常情況下，井群規(guī)模不論是在冬季或夏季，其規(guī)模皆會超出EED所能夠計算的一百二十口井這一數(shù)量上限，因此，可通過下屬方式對舉例項目進行分析。首先，取距離項目工程五成面積，通過EED軟件與EHPD對這一部分負荷下的一百二十口井在10行12列排列下進出水年、月平均溫度進行計算。并以井間距獨立變量針對地埋管換熱器平均進出水溫度影響進行觀察，同時對二者之間計算結(jié)果差異進行查看。

4地埋管換熱器系統(tǒng)主要設(shè)計參數(shù)

以每年11月15日至第二年3月15日為供暖季、6月15日至9月15日為供冷季為例，將系統(tǒng)在冬夏兩季性能參數(shù)分別設(shè)定為2與2.8，峰值單日連續(xù)運作時間設(shè)為12小時，土壤初始溫度為3W/（m·k），周邊巖土平均密度為每立方米1310千克，埋管周邊巖土平均熱熔為1272J/（kg·℃），鉆孔直徑為242mm，使用雙U·De32的HDPE為主要管材，其管壁厚度為3mm，回調(diào)材料導(dǎo)熱系數(shù)為2W/（m·k），U形管內(nèi)部間距為0.04m。

550%負荷狀態(tài)下120口井10行12列排列時計算結(jié)果

計算結(jié)果需在表一基礎(chǔ)上乘0.5，所得負荷值一至十二月份具體數(shù)據(jù)如下。冬季熱負荷累計值（MW·h）為123、98、27、0、0、0、0、0、0、0、56、103，峰值（kW）為575、582、305、0、0、0、0、0、0、0、467、542。夏季冷負荷累計（MW·h）0、0、0、67、160、154、37、0、0、0、0、0，峰值（kW）為0、0、625、737、735、561、0、0、0、0、0。通過使用EED軟件計算得出結(jié)果，在間距為五米時，地埋管線換熱器在15a之內(nèi)的進出水平均水平為第一年一月份至十二月份15.20、15.20、15.20、15.20、15.20、26.03、30.12、31.24、27.41、18.19、13.61、12.16。第二年為11.19、10.72、13.38、16.29、16.42、27.15、31.08、32.06、28.05、18.66、14.08、12.82。第五年為13.26、12.77、15.35、18.17、18.24、28.92、32.78、33.77、29.84、20.51、15.93、14.62。第十年為15.18、14.67、17.23、20.04、20.09、30.74、34.58、35.54、31.57、22.22、17.61、6.28。第十五年為16.29、15.78、18.33、21.13、21.18、31.82、35.65、36.60、32.63、23.27、18.65、17.32。通過此數(shù)據(jù)不難看出，由于冬夏兩季負荷具有一定不平衡性，導(dǎo)致地埋管換熱器出水溫度開始朝向逐年上升趨勢發(fā)展;在峰值復(fù)核下，平均進出水溫度與負荷下溫度相比較變化較為明顯。

6結(jié)束語

綜合上文所述，通過適當(dāng)增加地埋管換熱器系統(tǒng)井間距，能夠促使其運行狀況得到有效改善，并且，在規(guī)模相對較小項目當(dāng)中，即便符合平衡度略差，也可經(jīng)過詳細技術(shù)對比分析后確認使用方案。最后，井群排列形式不同，對于平均進出水溫度會造成顯著影響，井群排列長度與寬度越大，對于地埋管換熱器系統(tǒng)溫度平衡而言越有利。

參考文獻

[1] 倪龍，押淑芳，李安民，等.地下水地源熱泵熱源井設(shè)計方法研究[J].暖通空調(diào)，2010，40（9）：82-87.

[2] 戴昕，王胤凱.地源熱泵系統(tǒng)垂直埋管間距問題研究[J].建筑知識：學(xué)術(shù)刊，2012（4）：151.