土壤源热泵系统专用设计软件

 地埋管换热器的设计现在基本上由计算方便快捷的计算机软件来完成。
        正确的设计地埋管换热器，无论对于垂直埋管或是水平埋管都是保证热泵的正常运行很关键的因素。

        需要计算的主要有两种工况：
  1．最大热负荷（或最大冷负荷），流体温降（或温升）不超过允许值。
  2．系统的长期稳定性，供暖与制冷季节负荷如果不平衡的话，将逐年的向土壤吸热（或释热），导致土壤供热（或供冷）能力下降。

  土壤源热泵系统专用设计软件应具有以下功能：
  1．能计算或输入建筑物全年动态负荷。
  2．能计算当地岩土体平均温度及地表温度波幅。
  3．能模拟岩土体与换热管间的热传递及岩土体长期储热效果。
  4．能计算岩土体、换热工质及换热管的热物性。
  5．能对所设计系统的地埋管换热器的结构进行模拟（如钻孔直径、换热器类型、灌浆情况等）。
  目前，在国际上比较认可的地埋管换热器的计算核心为瑞典隆德大学开发的g-func-tions算法。主要软件如EED、TRNSYS和GLHEPRO软件等。

  瑞典隆德Lund大学开发的EED程序：
  20世纪80—90年代瑞典的两位研究者Eskil-son和Hellstrom提出了一种基于叠加原理的新思路，也称为g-函数方法。他们利用解析法和数值法混合求解的手段较精确地描述单个钻孔在恒定热流加热条件下的温度响应，再利用叠加原理得到多个钻孔组成的地埋管换热器在变化负荷作用下的实际温度响应。这种方法中采用的简化假定最少，可以考虑地埋管换热器的复杂的几何配置和负荷随时间的变化，同时可以避免漫长的数值计算。g-函数法是介于经验计算与费时的数值计算之间的一种方法。
  与其他暖通空调组件相结合，功能更加强大。

  TRNSYS(Transient SyBtem Simulation Pro-gram)：
  是一套完整的和可扩展的瞬时系统模拟软件。TRNSYS软件最早于1975年由美国威斯康星大学太阳能实验室的研究人员开发，并在欧洲一些研究所的共同努力下逐步完善。TRNSYS的组件模型库提供了一百多个常用的组件模型和更多的附加组模型，包括了建筑、HVAC设备、控制、气象模型、太阳能、蓄热、地埋管等各种各样的常用组件。TRNSYS的时间步长可以以小时、分、秒为单位，可以对系统的控制过程和响应进行比较准确的模拟，对风、水系统的瞬时特性和滞后特性的模拟与实际系统更为接近。
  基于上述特点，TRNSYS软件非常适用于建筑能耗动态模拟计算和地源热泵系统的仿真模拟及优化分析。

  美国俄克拉荷马州Oklahoma州立大学开发的GLHEPRO程序：
  基于瑞典隆德大学开发的热传导模型，它可以在一年或多年分析的基础上计算竖直地埋管换热器的长度。
  这种仅考虑热传导的多年工况分析模型适用于无地下水流动、年度吸热量和释热量不平衡、采用辅助散热装置的地区。GLHEPRO在标准的Windows用户界面上运行，容易理解，操作简便。用户将设计过程的一部分信息，例如，地面钻井的配置、循环液体属性的选择，输入对话框。其中建筑物每月冷热负荷的峰值是一项重要的输入。该程序提供了一个界面，可以从几个建筑物的能量分析程序中直接读取负荷。这些Windows程序有BLAST, Trane System Analyzer和HVAC Load Calculations。GLHEPRO可进行地下环路换热器的模拟试验。用户可以通过试验确定进入热泵流体温度的最大值，还有每月平均气体温度和热泵的能量消耗。而且，GLHEPRO还可以确定能满足用户指定进泵流体温度范围的钻井深度。

  GchpCalc软件程序：
  亚拉巴马州塔斯卡卢萨的能源信息服务机构开发，建立在利用稳态方法和有效热阻方法近似模拟的基础上，能根据设计条件下的吸热量和散热量对竖直地埋管换热器进行选型。该程序可以针对多年工况进行分析，但目前仅用于一年期的分析。该程序还可以将覆盖层和岩土体的多层结构考虑在内，也可同时对竖直和水平地埋管换热器选型，该程序采用韵方法是在阿肯色太学Hart和Couvillion开发的热传导模型的基础上发展而成的。Gchpcalc模型是根据设计条件下岩土体吸收或放出的热量来计算换热器长度的。

  GLD：
  由国际地源热泵协会中国委员会（萨斯特公司）提供翻译，已有中文版可供使用。CLD地下环路设计软件（Ground Loop Design）是一种模块化的地源热泵地下环路设计软件，由美国加利福尼亚州Gaia Ceothermal公司设计开发，由明尼苏达州Thermal Dynamics提供专业技术支持。该软件在美国近十年实际工程科研、应用当中，成功支持了众多大型地源热泵系统工程的设计和施工，得到了国际地源热泵协会(IG-SHPA)好评并在全球范围内推荐使用。CLD软件能够帮助受过训练的暖通空调设计师和工程师，根据一系列输入的基础参数，对各种民用和商业建筑进行地下环路形式和尺寸的设计，可进行多种设计方案比较、选择；适合进行各种地下热交换器设计、负荷输入、设备选型、复合式系统和用户个性化定制（可针对特定的机组制造企业和专业设计院所进行定制）。软件模块化设计可以为设计师创造灵活、便捷的设计环境，在设计、分析软件的支持下，可以进行许多新技术的创新和针对特别地质条件的成熟技术拓展。
  CLD软件具有清晰友好的用户界面和设计接口。中文版GLD地下环路设计软件系统提供了设计环境，包括设备尺寸的确定，钻井或管路的长度，竖直管沟和利用浅表水的商业项目中的管路要求。
  在国内，许多科研院所、大专院校也对地埋管换热器的计算进行过研究并编制了计算软件，如山东建筑大学、中国建筑科学研究院等。