[发明专利]一种地源热泵地下换热器换热能力计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及可再生能源开发利用领域，具体是一种地源热泵地下换热器换热能力计算方法。

背景技术

地源热泵空调系统是建筑节能最有效的技术方式，其节能效果得到国内外专家的一致认可，同常规空调相比，地源热泵空调节能约50％。现行地源热泵空调系统在小型建筑中使用十分理想，但由于地下换热器换热效率低、占地面积大，造成大中型建筑没有足够的空间布置换热器，冬季供暖需求较大地区，大量建筑物不具备使用地源热泵的条件，旧楼改造更难以实施。合肥天地源节能技术开发有限公司等单位，经过多年的努力，研发出一种新的地源热泵地埋管换热技术，新技术将地下换热器换热能力提高3～5倍，将建筑物所需换热器数量和占地面积大幅度减少，使得建筑物适宜使用地埋管地源热泵的范围大幅度提高，并避免了交叉施工，缩短了施工周期。

现行地源热泵地下换热器换热能力计算方法依据是，《地源热泵系统工程技术规范》(GB 50366—2005，2009版)附录C，该方法是根据U型管换热器的材料和结构设计的，鉴于本公司发明的高效换热器(申请号：CN201310274993.7)，从结构和材料与U型管换热器根本不同，上述方法已无法计算。

发明内容

本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种地源热泵地下换热器换热能力计算方法，以解决传统换热器换热能力计算方法无法计算的新型的高效换热器的问题。

本发明为解决技术问题采用以下技术方案。

一种地源热泵地下换热器换热能力计算方法，其特点是，包括释热量计算过程和取热量计算过程；

(1)所述释热量计算过程包括如下步骤：

步骤1：计算单孔释热量Q₁；

Q₁＝ΔT·G·C·A (1)

式(1)中，Q₁为地埋管换热器单孔释热量，单位为：kW/(h·孔)；△T为地埋管出口温度T+5℃～33℃之间的换热器井进出口平均温差，单位为：℃；T为岩土初始平均温度，单位为：℃；G为地埋管循环水流量，单位为：m³/h；C为水的比热容，单位为：kJ/(m³·℃)；A为常量，为1/3600，1kJ＝1/3600kW；

(△T是同一时刻的进水温度与出水温度之差，是实测的。T是岩土初始平均温度，加5℃后是计算地埋管进出水温度的起始温度，之前的温度差不稳定，不能使用；33℃是计算地埋管进出水温度的最高温度，之后的温度差也不能使用。测试过程中，地埋管出口温度在超过规范规定最高温度33℃后继续上升，因此对释热量必须进行适当修正。)

步骤2：计算释热量修正系数K₁；

K₁＝(100-Δt×10)％ (2)

式(2)中，K₁为释热量修正系数；△t为地埋管出口温度达33℃到试验结束时，平均升温率，单位为：℃/h；(只看出口温度，不需考虑测试时间；△t是地埋管出口温度达33℃到试验结束时的平均升温率，一次测试需持续加热48小时以上，并连续记录进出水温度。一般加热20小时左右，出水温度就可达到33℃，之后的28小时温度会继续升高，可达45℃左右，但在实际使用时，出水温度超过33℃节能效果就不理想，所以我们取33℃以下作为计算主要依据，33℃～45℃的升温速度一定程度上反映了测试井的换热能力，据此计算出修正系数。△T是同一时刻的进水温度与出水温度之差，是实测的。)

步骤3：计算单孔有效释热量Q₂；

Q₂＝Q₁·K₁ (3)

式(3)中，Q₂为地埋管换热器单孔有效释热量，单位为：kW/(h·孔)；Q₁为步骤1中计算的地埋管换热器单孔释热量，单位为：kW/(h·孔)；K₁为步骤2中计算的释热量修正系数；

步骤4：计算单位有效释热量Q_S；

Q_S＝Q₂/L (4)

式(4)中，Q_S为地埋管换热器单位有效释热量，单位为：kW/(h·m)；Q₂为步骤3中计算的地埋管换热器单孔有效释热量，单位为：kW/(h·孔)；L为测试井的有效井深，单位为：m；

(2)所述取热量计算过程包括如下步骤：

步骤a：计算取热量修正系数；