广西工学院机械工程系毕业设计(论文)开题报告

概要：鉴于国内的国情和地源热泵系统自身的特点，我们对其各自的前景作1分析。随着地下水热泵工程技术改进和规范化，由于其突出的节能和保护大气环境的功能，还是存在着巨大的潜在的市场。水平埋管土壤源热泵，虽然占地面积大，但靠地表换热可以自然恢复地温，在年排热量和吸热量不平衡的地区应用比较有优势。而垂直埋管土壤源热泵，随着专业安装队伍的发展，钻孔设备的完善，势必会使造价大幅度降低，无疑会成为今后最有竞争力空调方式。3、本课题研究方案：本课题属于设计改造现有热水系统，学校宿舍的热水供应系统。在改造中应该充分考虑到：1、 学生的定时供热，需要的功率及系统响应时间问题。2、 属于改造系统，要和现有的系统相结合。3、 考虑到成本问题，造价是否合理。4、 在使用过程中维护的费用及技术的要求是否合理。5、 运行的安全及噪音处理问题。6、 废物的处理及环保问题。4、本课题研究的内容：广西工学院北区5#的热水供应改装。1、该大楼空调工程包括：1-6层的热水供应，所有宿舍。2、设计参数：每层有14个房间，每间8人，共6层。3、柳州地区基本气象参数：根据物候报告，5月1号到10月1号之间为高温区很少用

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　　鉴于国内的国情和地源热泵系统自身的特点，我们对其各自的前景作1分析。随着地下水热泵工程技术改进和规范化，由于其突出的节能和保护大气环境的功能，还是存在着巨大的潜在的市场。水平埋管土壤源热泵，虽然占地面积大，但靠地表换热可以自然恢复地温，在年排热量和吸热量不平衡的地区应用比较有优势。而垂直埋管土壤源热泵，随着专业安装队伍的发展，钻孔设备的完善，势必会使造价大幅度降低，无疑会成为今后最有竞争力空调方式。

　　3、本课题研究方案：

　　本课题属于设计改造现有热水系统，学校宿舍的热水供应系统。在改造中应该充分考虑到：

　　1、 学生的定时供热，需要的功率及系统响应时间问题。

　　2、 属于改造系统，要和现有的系统相结合。

　　3、 考虑到成本问题，造价是否合理。

　　4、 在使用过程中维护的费用及技术的要求是否合理。

　　5、 运行的安全及噪音处理问题。

　　6、 废物的处理及环保问题。

　　4、本课题研究的内容：

　　广西工学院北区5#的热水供应改装。

　　1、该大楼空调工程包括：

　　1-6层的热水供应，所有宿舍。

　　2、设计参数：

　　每层有14个房间，每间8人，共6层。

　　3、柳州地区基本气象参数：

　　根据物候报告，5月1号到10月1号之间为高温区很少用热水，寒假期间不用热水

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　　4、本课题具体研究内容：

　　(1)、循环水换热器的计算

　　(2)、土壤热泵系统(GCHP)的土壤换热器设计

　　地下埋管换热器是地源热泵系统的关键组成部分，是土壤源热泵系统设计的核心内容，其选择的形式是否合理，设计的是否正确，关系到整个地源热泵系统能否满足要求和正常使用。

　　地下埋管换热器设计主要包括地下热交换器形式及管材选择，管径、管长及竖井数目、间距确定，管道阻力计算及水泵选型等

　　(3)、布置型式

　　目前地源热泵地下埋管换热器主要有两种布置型式，即水平埋管和垂直埋管。选择方式主要取决于场地大小、当地土壤类型以及挖掘成本，如果场地足够大且无坚硬岩石，则水平式较经济;如果场地面积有限时则采用垂直式布置，很多场合下这是唯1的选择。

　　尽管水平布置通常是浅层埋管，初投资1般会便宜些，但它的换热性能比竖埋管小很多，并且往往受可利用土地面积的限制，故1般采用垂直埋管布置方式。

　　3。1 水平埋管

　　水平埋管主要有单沟单管、单沟双管、单沟2层双管、单沟2层4管、单沟2层6管等形式，由于多层埋管的下层管处于1个较稳定的温度场，换热效率好于单层，而且占地面积较少，因此应用多层管的较多。(单层管最佳深度1。2～2。0m，双层管1。6～2。4m)

　　近年来国外又新开发了两种水平埋管形式，1种是扁平曲线状管，另1种是螺旋状管。它们的优点是使地沟长度缩短，而可埋设的管子长度增加。

　　3。2 垂直埋管

　　根据埋管形式的不同，1般有单U 形管，双U 形管，套管式管，小直径螺旋盘管和大直径螺旋盘管，立式柱状管、蜘蛛状管等形式;按埋设深度不同分为浅埋(≤30m)、中埋(31～80m)和深埋(>80m)。

　　1)U 形管型：是在钻孔的管井内安装U 形管，1般管井直径为100～150mm，井深10~200m，U 形管径1般在φ50mm 以下

　　2)套管式换热器：的外管直径1般为100～200mm，内管为φ15～φ25mm。其换热效率较U 形管提高16。7%。缺点：⑴下管比较困难，初投资比U 形管高。⑵在套管端部与内管进、出水连接处不好处理，易泄漏，因此适用于深度≤30m 的竖埋直管，对中埋采用此种形式宜慎重。

　　(4)、地下埋管系统环路方式：串联方式和并联方式

　　串联方式的优点是：①1个回路具有单1流通通路，管内积存的空气容易排出;

　　②串联方式1般需采用较大直径的管子，因此对于单位长度埋管换热量来讲，串联方式换热性能略高于

　　其缺点是：①串联方式需采用较大管径的管子，因而成本较高;

　　②由于系统管径大，在冬季气温低地区，系统内需充注的防冻液(如乙醇水溶液)多;

　　③安装劳动成本增大;

　　④管路系统不能太长，否则系统阻力损失太大。

　　并联方式的优点是：①由于可用较小管径的管子，因此成本较串联方式低;

　　②所需防冻液少;

　　③安装劳动成本低。

　　其缺点是：①设计安装中必须特别注意确保管内流体流速较高，以充分排出空气;

　　②各并联管道的长度尽量1致(偏差应≤10%)，以保证每个并联同的流量;

　　③确保每个并联回路的进口与出口有相同的压力，使用较大管径的管子做集箱，可达到此目的。

　　从国内外工程实践来看，中、深埋管采用并联方式者居多;浅埋管采用串联方式的多

　　(5)土壤换热器的埋管材料回路有相

　　5。1 管材选择

　　1般来讲，1旦将地下埋管系统换热器埋入地下后，基本不可能进行维修或更换，因此地下的管材应首先要保证其具有良好的化学稳定性、耐腐性

　　⑴ 聚乙烯(PE)和聚丁烯(PB)国外地源热泵系统中得到了广泛应用。

　　⑵ PVC(聚氯乙烯)管的导热性差和可塑性不好，不易弯曲，接头处耐压能力差，容易导致泄漏，因此在地源热泵系统中不推荐用PVC 管

　　⑶ 为了强化地下埋管的换热，国外有的提出采用薄壁(0。5mm)的不锈钢钢管，但目前实际应用不多。

　　5。2 管件与连接

　　⑴热熔联接(承接联接和对接联接，对于小管径常采用)

　　⑵电熔联结

　　(6)、埋管管长与埋管间距的确定

　　地下热交换器长度的确定除了已确定的系统布置和管材外，还需要有当地的土壤技术资料，如地下温度、传热系数等(可以通过热响应实验测得)。

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