地源热泵土壤换热器设计方案
土壤换热器是地源热泵热泵系统工程成败的关键，一个成熟的设计方案能够保证土壤换热器始终安全、稳定、高效运行，能够减少施工过程中的难度，降低施工成本。
换热初步设计：
例如一栋空调面积为150平方米的别墅，工程地点位于武汉市，根据该区域同类工程经验，土壤换热器单位延米换热量做保守计算如下：
埋管类型 夏季散热量[w/m井深] 冬季取热量[w/m井深]
单U型管换热器 50 40
双U型管换热器 55 45
土壤换热器换热效果受岩土体热物性及地下水流动情况等地质条件影响较大，应保证地埋管换热器设计符合实际，满足使用要求。
钻孔数量的确定：
由空调主机选型可计算得到土壤换热器所承担负荷如下：
序号 运行状态 土壤换热器承担空调负荷 计算公式 土壤换热器负荷
1 地源热泵制冷 18.6kw Q×（1+1/EER） 23.25kw
2 地源热泵制热 19.2kw Q×（1-1/COP） 15.36kw
3 说明：1、Q为土壤换热器承担空调负荷；
2、EER为夏季地源热泵主机平均能效比制冷为5；
3、COP为冬季地源热泵主机平均能效比4.5；
注：土壤换热器需承担空调以及生活热水共同的热负荷。
根据以上计算结果，选择双U型土壤换热器布井数量分别如下：
负荷（kw） 换热量（w/ m井深） 井深 井数量 井间距 占地面积（m2）
（m） （个） （m）
夏季 23.25kw 55 72 6 4 70
冬季 15.36kw 45 5 4 55
由上可看出，冬夏季钻孔数量差别较大，按夏季负荷埋管，实际钻孔数量取6口；埋管形式为双U型垂直埋管，深度72米，间距4×4米，钻孔占地面积约70平方米。
管径的选择与敷设
考虑到土壤换热器是地源热泵系统深埋于地下的关键换热设备,其性能对系统性能和寿命影响明显，本方案设计采用化学稳定性好、耐腐蚀、导热系数大、流动阻力小、热膨胀性好的高密度聚乙烯（HDPE100）管作为埋管材料。
管径计算：
由公式：L=3.14×r2×v
其中 L— 指单口井内PE管内介质的流量（0.71m3/h）；
r— 指PE管内截面半径；
v— 指PE管内介质紊流状态流速，一般在0.5m/s—0.8 m/s之间。当选用公称直径dn20管时，计算得v= 0.60m/s，在0.5m/s—0.8 m/s范围内，满足要求。
即PE管选用dn25的地埋管即可达到要求.
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