[发明专利]一种地源热泵地埋管换热器管群的布置方法

摘要

为了减少地源热泵地下土壤的热量累积效应，本发明提出一种非等间距的地埋管换热器管群的布置方法，以消除或削弱钻孔间的热影响，提高地埋管换热效率。《地源热泵系统工程技术规范》(GB 50366-2005)中规定钻孔间距宜为3.0-6.0m，但是并没有明确的指出在什么情况下采用3.0m，在什么情况下采用6.0m。本发明对处于管群中心热积聚效应较明显的埋管间距取6m，而对于处于管群边缘热积聚效应较弱的埋管间距取3m，令长宽方向上由外向内的钻井间距均按等比数列递增，利用等比数列的性质，通过数学计算得到了矩形区域内各钻井位置的确定方法，从而合理布置地埋管，消除或减弱管群中心埋管的热积聚效应，提高地源热泵空调系统的运行效率。

主权项

一种地源热泵地埋管换热器管群的布置方法，其特征在于：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Na、Nb分别为埋管区域沿长宽方向上的钻井排数；a1、a2...an‑1为计算区域长度方向由外向内的各管的间距；b1、b2...bm‑1为计算区域宽度方向由外向内的各管的间距，a1、a2...an‑1及b1、b2...bm‑1分别按等比数列递增，即满足：a2＝a1×qa，a3＝a2×qa...；b2＝b1×qb，b3＝b2×qb...其中qa、qb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，an‑1＝6，b1＝3，bm‑1＝6根据地源热泵系统负荷，在该区域内钻井数量N0＝Na×Nb    (1)通过下式确定Na、Nb的值： N a = a 4.5 ; N b = b 4.5 - - - ( 2 ) 调整Na、Nb的值，使之满足式(1)；3)由于沿长宽方向间距确定方法相同，以长度方向为例进行说明：若Na为奇数，此时在计算区域内有： n = N a + 1 2 - - - ( 3 ) 且a1＝3，an‑1＝6    (4)由等比数列的性质可知：an‑1＝a1×qan‑2    (5)由(4)、(5)可得： q a = 2 n - 2 = 2 ( N + 1 2 - 2 ) 由此可得各钻孔间距分别为：a1＝3；a2＝a1×qa；a3＝a1×qa2；......an‑2＝a1×qan‑3；an‑1＝a1×qan‑2＝6；若Na为偶数，此时在该区域内有： n = N a 2 - - - ( 6 ) 且a1＝3，an＝6    (7)由等比数列的性质可知：an＝a1×qan‑1    (8)由(7)、(8)可得： q a = 2 n - 1 = 2 N 2 由此可得各钻孔间距分别为：a1＝3；a2＝a1×qa；a3＝a1×qa2；......an‑1＝a1×qan‑2；an＝a1×qan‑1＝6；由于计算中使用的第n+1个钻孔不在该区域内，故布置该区域时将其舍去，确定该区域长宽方向各钻孔间距后，以B1、B2为对称轴，由矩形中心 向四边展开，分别布置其它三个区域，使中心区域埋管间距大于边缘区域。