系统内部液体温度Ti对机组换热器的影响

  从实践中得到，在地质情况相同的条件下，热泵机组允许的最低和最高进液温度是确定热交换器地耦管长度的主要因素。如果以允许最低进液温度为确定因素，热交换器的长度由吸热负荷确定；如果以允许最高进液温度为确定因素，热交换器的长度由放热负荷确定。在实际应用中，温度只会达到最低或最高温度限制值中的一个。降低机组的最高温度允许值或升高机组最低温度允许值，都要增加地耦管的长度。

 

  竖直埋管换热器中流动的循环水温度是不断变化的。夏季制冷工况进行时，由于蓄热地温提高，机组运行时水温不断上升，停机时水温又有所下降，当建筑物冷负荷达到最大时水温升至最高点。冬季供热工况运行时则相反，由于取热地温下降，当建筑物热负荷最多时，换热器中水温达到最低点。

 

  设计时，首先应设定换热器埋管中循环水最高温度和最低温度，因为这个设定和整个空调系统有关。如夏季温度设定较低，对热泵压缩机制冷工况有利，机组耗能少，但埋管换热器换热面积要加大，即钻孔数要增加，埋管长度要加长。反之温度设定较高，

 

  钻孔数和埋管长度均可减少，可节省投资，但热泵机组的制冷系数cop值下降，能耗增加。设定值应通过经济比较选择最佳状态点。地埋管水温应如下设定：

 

  热泵机组夏季向末端系统供冷水，设计供回水温度为7?12°C。地埋管中循环水进入U型管的温度应低于30C；

 

  热泵机组冬季向末端系统供水温度与常规空调不同，在满足供热条件下，应尽量减低供热水温度，水温在45?50C。这样可改善热泵机组运行工况、减小压缩比、提高COP值并降低能耗。

 

  地埋管中循环水冬季进水温度，以水不冻结并留有安全余地为好，一般控制4C以上。为了降低工程的初投资，地埋管换热器变小，加大了循环水与大地间温差传热，循环水温降至0C以下，为此循环水必须使用防冻液，如乙二醇溶液或食盐水。这样可但增加了对设备的腐蚀，在严寒地区不得不这样做。而在华北地区的工程中，建议增加少量投资，加大土壤换热器的面积，软化水就可以满足要求，不一定要加防冻液。

 

  U型埋管内的液体流速对土壤换热器的影响

 

  流体流动时有两种流态：一种是流体在管内分层流动，各流层间的流体质点互不混杂，有条不紊的向前流动，这种流动状态称为层流；另一种是流体质点在管内的运动轨迹不是规则的，各部分液体互相剧烈掺混，这种流动状态称为紊流。由紊流变成层流的速度称为临界流速仏

 

  换热器内的流体流速均大于临界流速u，因而使管内呈现紊流状态，从而加大了换热能力。临界流速的大小与管径d、流速V、流体密度々和流体黏度y有关，把这四个参数组合成一个无因次数称为雷诺数（用Re表示），Re用来判断流体在圆形管内的流动状态。

 

  当Re=v-d/g>2300时，流体为紊流；

 

  当Re=v-d/g<2300时，流体为层流。

 

  介质循环泵是地耦管土壤换热器循环管路中流体流动的动力。泵安装在比换热器高的地面上，在设计中要注意泵的汽蚀性能指标。泵的汽蚀是指泵进口压力低于泵进口流体汽化压力时，进口液体产生气泡对叶片的影响。流体的能量增加，使产生的气泡在叶轮进口处消失，由于气泡由产生到消失是在极短的时间内完成的，气泡的破坏会产生巨大的冲击力、震动和噪声，严重时会使泵不能正常运转。因此，在安装介质循环系统时，要在泵的上方高度上装有定压装置，保持介质循环泵进口有静压。如果单台泵的调解量不能达到设计要求，可以釆用泵的并联运行方式。并联运行的泵扬程相等，泵的出口装有逆止阀，避免因扬程的偏差使扬程低的泵发生倒流，引起泵的反转，导致事故发生。

 

  地耦管管内流体流量的增大，有利于增强流体与管壁之间的换热，提高换热量。但是，换热量的增加并不完全与流体流量的增加成正比，流体流量的增加不但导致换热器进出液温差减小，而且还加大了循环泵的功率。而当管内流体流量减小时，也应该使管内流体能保持紊流状态，以保证流体和管壁之间的传热量。