地源热泵工程的热响应试验与设计施工
4.1 建筑物冷热负荷及冬夏季地下换热量计算
1)建筑物冷热负荷计算与常规空调系统冷热负荷计算方法相同,在此不予赘述。
2)冬夏季地下换热量计算
夏季排放的热量和冬季吸取的热量,可以由下述公式计算:
Q1'= Q1+ Q1/ COP1 kW (1)
Q2'= Q2- Q2/ COP2 kW (2)
其中Q1' ——夏季向岩土体排放的热量,kW
Q1——夏季设计总冷负荷,kW
Q2'——冬季从岩土体吸取的热量,kW
Q2——冬季设计总热负荷,kW
COP1——设计工况下地源热泵机组的制冷系数
COP2——设计工况下地源热泵机组的供热系数
已知夏季总冷负荷Q1=1780kw,冬季总热负荷Q2=1500kw, 选择立式螺杆地源热泵机组3台,机组该工况下的 COP1=5.9,COP2 =4.1。由以上公式得出夏季该机组排热量Q1=2081kw, 冬季取热量Q2=1134kw,从中显然看出有947kw的不平衡。为使夏冬季岩土体的传热平衡,本工程特预留夏季冷却塔的位置,以便日后根据岩土体温度的监测情况来采取相应的措施。
4.2 地下换热器设计
这部分是地源热泵系统设计的核心内容,主要包括地下换热器形式、管材选择、管径、管长和钻孔数目、间距,管道阻力计算以及水泵选型等。
4.2.1 换热管长度
换热管长度计算公式:
L = Q1'×1000/q (3)
其中 L——竖孔埋管长度,m
Q1'——夏季向岩土体排放的热量,kW
q——夏季每延米地埋管散热量,W/m
夏季总换热管长2081×1000/53.5=38897m;冬季总换热管长1134×1000/43.4=26129m。本工程以夏冬季计算管长数据大者确定为施工总管长,即38897m。