在地源熱泵垂直地埋管的研究中,傳熱分析一直是許多學(xué)者研究的重點(diǎn),也因此產(chǎn)生了多種不同的傳熱模型[1-4]。基于傳熱分析與傳熱模型的建立,地源熱泵垂直地埋管的設(shè)計(jì)也有相應(yīng)的計(jì)算公式和計(jì)算方法出現(xiàn)。

1，對(duì)于單管，管道熱阻為Rp=1/2πλp 1n(Dc/Dc-(D0-Di)) (5-12)

式中：D0——管道外徑（米）。

Di——管道內(nèi)徑(米)。

λp——管道材料的熱導(dǎo)率[W/m*k]。

De——多管布置時(shí)的當(dāng)量直徑（米），De=ND0，N為每個(gè)溝的管數(shù)。

計(jì)算土壤熱阻，國(guó)際地源熱泵協(xié)會(huì)給出了不同土壤類(lèi)型，不同管徑的水平和垂直地埋管換熱器的土壤熱阻實(shí)驗(yàn)值。這些熱阻值是以管源理論為理論基礎(chǔ)，假定熱泵運(yùn)行是連續(xù)的，連續(xù)時(shí)間為1500小時(shí)。它所產(chǎn)生的土壤熱阻值可能會(huì)比實(shí)際運(yùn)行的熱阻值大。由于它將土壤類(lèi)型劃分的比較粗略，只有重土——潮濕，重土——干燥，輕土——潮濕和巖石四種，因此在工程設(shè)計(jì)中，只可用作估算。若要計(jì)算管道精確長(zhǎng)度，必須要依據(jù)當(dāng)?shù)赝寥罒嶙柚怠?

上面介紹的計(jì)算方法比較繁瑣，并且部分?jǐn)?shù)據(jù)不易獲得。在實(shí)際工程中，可以利用管材“換熱能力”來(lái)計(jì)算管長(zhǎng)。換熱能力即單位垂直埋管深度或單位管長(zhǎng)得換熱量，一般可參照已有的類(lèi)似工程所取得的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在通常的情形下，垂直埋管的單位管長(zhǎng)換熱量在35~55W/M之間，水平埋管的單位管長(zhǎng)換熱量為20~40W/M。

注意：上述確定地埋管換熱器管道長(zhǎng)度的方法，適用于最大吸熱量和最大放熱量相差不大的工程，當(dāng)兩者相差較大時(shí)，宜用較小值確定地埋管換熱器管道長(zhǎng)度，兩者相差的負(fù)荷采用輔助散熱（增加冷卻塔）或輔助供熱的方式來(lái)解決，一方面經(jīng)濟(jì)性較好，另一方面也可避免因吸熱與放熱不平衡，引起巖土體溫度的降低或升高。