[发明专利]一种地源热泵地埋管换热器管群的布置方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种换热管群的布置方法，具体涉及一种地源热泵地埋管换热器管群的布置方法。

背景技术

我国的土壤源热泵工程运行的年限不多，尚未有较多实际项目暴露出土壤热平衡的严重后果。但是我国的一些比较大的地源热泵工程为了节省地面施工面积，往往采用高度密集的垂直埋管方式。在这种情况下，土壤热平衡问题更应该引起足够的重视。那些没有保证土壤热平衡方案的土壤源热泵系在持续运行数年后，将会出现效率下降和持续运行效果变差的巨大风险。

合理确定地埋管管群的钻孔间距十分重要，现有研究表明，增大钻孔间距能明显提高系统效率，缓解由于冷热负荷不平衡造成的热量积聚效应。但是，较大的钻孔间距需要占用更大的地表面积，这在实际工程中往往行不通。但是钻孔间距过小会加剧热量积聚效应，削弱了地埋管换热器的换热能力，为地源热泵系统长时间的高效、安全运行带来隐患。

目前地埋管布置方法及其缺陷与不足主要体现在：

一般地埋管换热器采用顺排或叉排布置，已有的研究表明，对于相同钻孔数量的管群，综合来看，无论是从节省地表建筑面积还是提高管群传热效率来考虑，叉排布置形式均优于顺排的布置形式。但是，无论对顺排布置还是叉排布置，处于管群中心区域的埋管受周围埋管的影响较大，热积聚效应比较明显，而处于管群边缘的埋管受周围埋管的影响较小，热积聚效应相对较弱，因此，从提高地埋管换热器换热能力及节省占地面积的角度来看，管群中各钻井的间距取同一值是不合理的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够减少地源热泵地下土壤的热量累积效应，消除或削弱钻孔间的热影响，提高地埋管换热效率的地源热泵地埋管换热器管群的布置方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)设埋管区域的长为a，宽为b，长宽方向的对称线为B₁、B₂，该对称线B₁、B₂将矩形区域分为四等分，则四个区域的埋管布置形式对称，取其中一个区域A为计算区域，令N_a、N_b分别为埋管区域沿长宽方向上的钻井排数；a₁、a₂...a_n-1为计算区域长度方向由外向内的各管的间距；b₁、b₂...b_m-1为计算区域宽度方向由外向内的各管的间距；使a₁、a₂...a_n-1及b₁、b₂...b_m-1分别按等比数列递增，即满足：a₂＝a₁×q_a，a₃＝a₂×q_a...；b₂＝b₁×q_b，b₃＝b₂×q_b...其中q_a、q_b分别为等比数列的公比；

2)对处于管群中心热积聚效应明显的埋管间距取6m，而处于管群边缘热积聚效应弱的埋管间距取3m，即取：

a₁＝3，a_n-1＝6，b₁＝3，b_m-1＝6

根据地源热泵系统负荷在该区域内其钻井数量N₀＝N_a×N_b    (1)

通过下式确定N_a、N_b的值：