【學(xué)員問(wèn)題】地下熱交換器設計？

　　【解答】1.選擇熱交換器形式

　　1.1水平（臥式）或垂直（立式）

　　在現場(chǎng)勘測結果的基礎上，考慮現場(chǎng)可用地表面積、當地土壤類(lèi)型以及鉆孔費用，確定熱交換器采用垂直豎井布置或水平布置方式。盡管水平布置通常是淺層埋管，可采用人工挖掘，初投資一般會(huì )便宜些，但它的換熱性能比豎埋管小很多，并且往往受可利用土地面積的限制，所以在實(shí)際工程中，一般采用垂直埋管布置方式。

　　根據埋管方式不同，垂直埋管大致有3種形式：（1）U型管（2）套管型（3）單管型。套管型的內、外管中流體熱交換時(shí)存在熱損失。單管型的使用范圍受水文地質(zhì)條件的限制。U型管應用最多，管徑一般在50mm以下，埋管越深，換熱性能越好，資料表明：最深的U型管埋深已達180m.U型管的典型環(huán)路有3種，其中使用最普遍的是每個(gè)豎井中布置單U型管。

　　1.2串聯(lián)或并聯(lián)

　　地下熱交換器中流體流動(dòng)的回路形式有串聯(lián)和并聯(lián)兩種，串聯(lián)系統管徑較大，管道費用較高，并且長(cháng)度壓降特性限制了系統能力。并聯(lián)系統管徑較小，管道費用較低，且常常布置成同程式，當每個(gè)并聯(lián)環(huán)路之間流量平衡時(shí)，其換熱量相同，其壓降特性有利于提高系統能力。因此，實(shí)際工程一般都采用并聯(lián)同程式。結合上文，即常采用單U型管并聯(lián)同程的熱交換器形式。

　　2.選擇管材

　　一般來(lái)講，一旦將換熱器埋入地下后，基本不可能進(jìn)行維修或更換，這就要求保證埋入地下管材的化學(xué)性質(zhì)穩定并且耐腐蝕。常規空調系統中使用的金屬管材在這方面存在嚴重不足，且需要埋入地下的管道的數量較多，應該優(yōu)先考慮使用價(jià)格較低的管材。所以，土壤源熱泵系統中一般采用塑料管材。目前最常用的是聚乙烯（PE）和聚丁烯（PB）管材，它們可以彎曲或熱熔形成更牢固的形狀，可以保證使用50年以上；而PVC管材由于不易彎曲，接頭處耐壓能力差，容易導致泄漏，因此，不推薦用于地下埋管系統。

　　3.確定管徑

　　在實(shí)際工程中確定管徑必須滿(mǎn)足兩個(gè)要求：（1）管道要大到足夠保持最小輸送功率；（2）管道要小到足夠使管道內保持紊流以保證流體與管道內壁之間的傳熱。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，管內流速控制在1.22m/s以下，對更大管徑的管道，管內流速控制在2.44m/s以下或一般把各管段壓力損失控制在4mH2O/100m當量長(cháng)度以下。

　　以上內容均根據學(xué)員實(shí)際工作中遇到的問(wèn)題整理而成，供參考，如有問(wèn)題請及時(shí)溝通、指正。