双U型冷热两用地埋管换热器的结构设计方法

技术领域

本发明涉及工业和民用暖通空调技术领域，尤其涉及一种双U型冷热两用地埋管换热器的结构设计方法。

背景技术

建筑空调制冷采用的制冷机冷凝器，其散热通常采用水冷机组室外冷却塔进行直接蒸发冷却降温或者采用风冷冷却，但该技术需要在高大建筑上安装冷却塔或风冷系统，其冷却效果受室外温湿度气候变化影响较大，而且在高温高湿季节，其冷却效果一般。

建筑空调供暖采用蒸汽供暖，蒸汽来源于锅炉，锅炉消耗燃料，会相应产生排放物，对大气环境造成影响。另外，采用电热、热泵供暖，其电热转化效率偏低，电能消耗巨大，不利于节能。

地源热泵技术就是利用地热资源，把深埋于地表深处的热源或冷源通过热泵技术，转化为空调末端用户，能提供冷热两用热源，满足人体在建筑内的生活舒适感。地源恒温层土壤、岩石、水的温度受外界气候变化极小，其地源水具有一定的流动性，可以稳定地为空调提供不竭能源。

地埋管换热器就是一台以地源水、岩石、土壤为换热介质，以泵压循环水为载能工质的新型换热器，由于地埋地埋换热管深埋于地下，需要竖井孔布局，一次投资较大，因此要保证地埋管换热器的换热效率，首先要做地质勘探，竖井孔深度要满足该深度水流温度的恒定和流速要求，同时要满足地埋管的长度要求和换热器结构占地面积小的要求。

因此，亟需一种双U型冷热两用地埋管换热器的结构设计方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种双U型冷热两用地埋管换热器的结构设计方法，以解决上述现有技术中的问题，每个竖井孔内的地埋换热管采用双U型布置，以充分利用竖井孔内的空间，增大地埋换热管的长度，并减小换热器的占地面积，同时，结构设计方法可适应于不同地区地埋管换热器的设计要求。

本发明提供了一种双U型冷热两用地埋管换热器的结构设计方法，其中，包括：

根据本地地质勘探数据和双U型地埋换热管的换热性能数据，确定双U型地埋换热管的深度；

确定用户侧所需的空调负荷；

根据用户侧所需的空调负荷，对热泵进行选型；

确定热泵蒸发器和热泵冷凝器的换热量；

计算所述双U型地埋换热管从土壤中吸收的热量或者向土壤中排放的热量；

对地埋管换热器的换热管进行选型；

计算所述双U型地埋换热管的总长度；

确定竖井孔数量、竖井孔孔径、竖井孔间距和竖井孔布局方式。

如上所述的双U型冷热两用地埋管换热器的结构设计方法，其中，优选的是，所述根据本地地质勘探数据和双U型地埋换热管的换热性能数据，确定双U型地埋换热管的深度，具体包括：

获取本地地质勘探数据，所述本地地质勘探数据至少包括：地下恒温带(20±0.5℃)的深度数据H和深度为H的区域内岩石、砂砾层的水流速度；

获取双U型地埋换热管的换热性能数据，所述换热性能数据至少包括地埋换热管分别在冬季和夏季的单位长度换热量和地埋换热管的综合导热系数；

根据地埋换热管分别在冬季和夏季的单位长度换热量、综合导热系数和深度为H的区域内的水流速度，确定双U型地埋换热管的深度为100m-150m。

如上所述的双U型冷热两用地埋管换热器的结构设计方法，其中，优选的是，所述确定用户侧所需的空调负荷，具体包括：

根据控制区域的有效供暖面积和每平方米空调设计冷量，确定用户侧所需的夏季冷负荷；

根据控制区域的有效供暖面积和每平方米空调设计热量，确定用户侧所需的冬季热负荷。

如上所述的双U型冷热两用地埋管换热器的结构设计方法，其中，优选的是，所述根据用户侧所需的空调负荷，对热泵进行选型，具体包括：

根据用户侧所需的夏季冷负荷和冬季热负荷，选择型号为SGHP700L II的两台热泵。

如上所述的双U型冷热两用地埋管换热器的结构设计方法，其中，优选的是，所述确定热泵蒸发器和热泵冷凝器的换热量，具体包括：

在冬季运行模式下，根据以下公式确定地源侧的热泵蒸发器的吸收热量，

地源侧吸收热量＝热泵制热量+压缩机制热功率；

在夏季运行模式下，根据以下公式确定地源侧的热泵冷凝器的散热量，

地源散热量＝热泵制冷量+压缩机制冷功率。

如上所述的双U型冷热两用地埋管换热器的结构设计方法，其中，优选的是，所述计算所述双U型地埋换热管从土壤中吸收的热量或者向土壤中排放的热量，具体包括：

在夏季运行模式下，根据以下公式计算所述双U型地埋换热管向土壤中排放的热量：

其中，Q

在冬季运行模式下，根据以下公式计算所述双U型地埋换热管从土壤中吸收的热量：

其中，Q

公式(1)和公式(2)中的Q

Q

Q表示水泵额定流量，单位为t/h，Q

通过以下公式计算公式(1)和公式(2)中的Q

Q

其中，P表示水泵电机功率。

如上所述的双U型冷热两用地埋管换热器的结构设计方法，其中，优选的是，对地埋管换热器的换热管进行选型，具体包括：

采用聚乙烯材料、外径分别为28mm-35mm、60mm-66mm、70mm-80mm和85mm-95mm的换热管，单根换热管的长度为10m-14m。

如上所述的双U型冷热两用地埋管换热器的结构设计方法，其中，优选的是，所述计算所述双U型地埋换热管的总长度，具体包括：

采用以下公式计算所述双U型地埋换热管的总长度：

其中，Q表示地埋换热管与土壤内的换热量，单位为KW，取排放热量与吸收热量的最大值，W表示地埋换热管的单位长度换热量，取35W/m。

如上所述的双U型冷热两用地埋管换热器的结构设计方法，其中，优选的是，所述确定竖井孔数量、竖井孔孔径、竖井孔间距和竖井孔布局，具体包括：

确定竖井孔数量，具体包括：

根据以下公式确定理论竖井孔数量：

N＝L/h＝L/(4×H) (6)

其中，L表示计算的散热管总长度，单位为m，h表示每个竖井孔内散热管布置总长度，单位为m，H表示竖井孔深度，为所述本地地质勘探数据中恒温层的深度，单位为m，

根据一用一备方案设计冗余量，以确定实际竖井孔数量；

确定竖井孔孔径，具体包括：

确定竖井孔孔径为150mm-200mm；

确定竖井孔间距，具体包括：

确定竖井孔间距3m-5m；

确定竖井孔布局方式，具体包括：

将实际竖井孔数量个竖井孔分区域按矩阵排列；

设置一个地源侧总集水器和地源侧总分水器；

在各个区域分别设置一个小集水器和小分水器，其中，所述小集水器的进水管和小分水器的出水管的外径为85mm-95mm；

在各个小集水器和各个小分水器上分出若干对支管，其中，所述支管的外径为70mm-80mm；

在各个支管上分出若干对细支管，其中，所述细支管的外径为28mm-35mm；

将每对细支管与双U型地埋换热管的出入口连接，其中，所述双U型地埋换热管的外径为28mm-35mm。

如上所述的双U型冷热两用地埋管换热器的结构设计方法，其中，优选的是，所述确定竖井孔数量、竖井孔孔径、竖井孔间距和竖井孔布局，还包括：

在地源侧总集水器和地源侧总分水器的连接管道上设置静态水力平衡阀，

并且，所述在各个区域分别设置一个小集水器和小分水器，具体包括：

将各个区域的小集水器和小分水器分别设置在室外的一个暗井式集分水室内；

各个小集水器和各个小分水器上分出的支管采用聚乙烯管，接头采用热熔焊，支管采用聚氨酯预制保温管直埋敷设，采用高密度聚乙烯壳作为外保护壳；

出暗井式集分水小室至各个竖井孔的从各个支管上分出的各个细支管采用地源热泵用聚乙烯管，细支管的管道埋深为-2m--1.8m，地源侧管道工作压力为0.4MPa，试验压力为0.6MPa。

本发明提供一种双U型冷热两用地埋管换热器的结构设计方法，地埋换热管采用大U型结构布局，每个竖井孔内的地埋换热管采用双U型布置，以充分利用竖井孔内的空间，增大地埋换热管的长度，并减小换热器的占地面积；竖井孔的数量和地埋换热管的长度选择冗余量为设计值的2倍，运行时可一备一用，提高运行可靠性；结构设计方法可适应于不同地区地埋管换热器的设计要求。

附图说明

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：

图1为本发明提供的双U型冷热两用地埋管换热器的实施例的结构示意图；

图2为本发明提供的双U型冷热两用地埋管换热器的结构设计方法的实施例的流程图；

图3为本发明提供的双U型冷热两用地埋管换热器的竖井孔和地埋换热管实施例的结构示意图；

图4为本发明提供的双U型冷热两用地埋管换热器的地埋换热管实施例的地下布局俯视图；

图5为本发明提供的双U型冷热两用地埋管换热器的实施例的竖井孔换热管单元管网连接图。

附图标记说明：

1-热泵冷凝器 2-热泵蒸发器 3-地源侧总分水器

4-地源侧总集水器 5-地埋换热管 6-压缩机

7-开关阀 8-用户侧分水器 9-用户侧集水器

10-I区 11-II区 12-III区

13-I区小集水器分水器 14-II区小集水器分水器

15-III区小集水器分水器 16-竖井孔 17-小集水器回水支管

18-小分水器出水支管 19-大分水器出水管 20-静态水力平衡阀

21-井组主管 22-井内散热管 23-大集水器进水管

71-第一开关阀 72-第二开关阀 73-第三开关阀

74-第四开关阀 75-第五开关阀 76-第六开关阀

77-第七开关阀 78-第八开关阀

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“第一”、“第二”：以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定部件位于第一部件和第二部件之间时，在该特定部件与第一部件或第二部件之间可以存在居间部件，也可以不存在居间部件。当描述到特定部件连接其它部件时，该特定部件可以与所述其它部件直接连接而不具有居间部件，也可以不与所述其它部件直接连接而具有居间部件。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

如图1所示，本发明实施例提供了一种双U型冷热两用地埋管换热器，包括热泵蒸发器2、热泵冷凝器1、用户侧分水器8、用户侧集水器9、地源侧总分水器3、地源侧总集水器4、若干地埋换热管5和若干开关阀7，其中，所述若干地埋换热管5埋设在地下土壤内，并且各所述地埋换热管5采用双U型结构，所述若干开关阀7设置在所述热泵蒸发器2或所述热泵冷凝器1与所述地源侧总分水器3或所述地源侧总集水器4或所述用户侧集水器9或所述用户侧分水器8之间，通过切换所述若干开关阀7，以使在冬季运行模式下，所述用户侧分水器8和所述用户侧集水器9与所述热泵冷凝器1连接，所述地源侧总分水器3和所述地源侧总集水器4与所述热泵蒸发器2连接；并使在夏季运行模式下，所述用户侧分水器8和所述用户侧集水器9与所述热泵蒸发器2连接，所述地源侧总分水器3和所述地源侧总集水器4与所述热泵冷凝器1连接。

进一步地，所述若干开关阀7包括第一开关阀71、第二开关阀72、第三开关阀73、第四开关阀74、第五开关阀75、第六开关阀76、第七开关阀77和第八开关阀78，其中，所述第一开关阀71设置在所述热泵蒸发器2和所述地源侧总集水器4之间，所述第二开关阀72设置在所述热泵冷凝器1和所述用户侧集水器9之间，所述第三开关阀73设置在所述热泵冷凝器1和所述用户侧分水器8之间，所述第四开关阀74设置在所述热泵蒸发器2和所述地源侧总分水器3之间，所述第五开关阀75设置在所述热泵蒸发器2和所述用户侧集水器9之间，所述第六开关阀76设置在所述热泵蒸发器2和所述用户侧分水器8之间，所述第七开关阀77设置在所述热泵冷凝器1和所述地源侧总集水器4之间，所述第八开关阀78设置在所述热泵冷凝器1和所述地源侧总分水器3之间。

更进一步地，在冬季运行模式下，所述第一开关阀71、所述第二开关阀72、所述第三开关阀73和所述第四开关阀74开启，所述第五开关阀75、所述第六开关阀76、所述第七开关阀77和所述第八开关阀78关闭；在夏季运行模式下，所述第一开关阀71、所述第二开关阀72、所述第三开关阀73和所述第四开关阀74关闭，所述第五开关阀75、所述第六开关阀76、所述第七开关阀77和所述第八开关阀78开启。

如图2所示，本发明实施例提供了一种如图1所示的双U型冷热两用地埋管换热器的结构设计方法，具体包括如下步骤：

步骤S1、根据本地地质勘探数据和双U型地埋换热管的换热性能数据，确定双U型地埋换热管的深度。

地埋管换热器是以大地土壤源和水源为换热介质，获取或者吸收热量，通过制冷或者制热压缩传递热能或者冷量给用户侧，以实现制冷或者供热暖所需要的能源。其中，在本发明的双U型冷热两用地埋管换热器的结构设计方法的一种实施方式中，所述步骤S1具体可以包括：

步骤S11、获取本地地质勘探数据，所述本地地质勘探数据至少包括：地下恒温带(20±0.5℃)的深度数据H和深度为H的区域内岩石、砂砾层的水流速度。

本发明以河南中烟漯河卷烟厂易地技改地埋管换热器为例进行具体说明。在具体实现中，可以从漯河卷烟厂易地技改地源热泵地质勘探与换热测试报告中获取本地地质勘探数据，漯河地区高新经济技术开发区在深度为100m以内为浅层地表水，深度处于100m-150m为深层地表水，受全年季节变化无影响，为地质恒温带层，且有丰富的地源水，区域内流速为0.05m/s，200m-1100m为增温带，深度每增加100m，地层温升为2-5℃。

步骤S12、获取双U型地埋换热管5的换热性能数据，所述换热性能数据至少包括地埋换热管分别在冬季和夏季的单位长度换热量和地埋换热管的综合导热系数。

采用外径为32mm、材质为聚乙烯的双U型地埋换热管，其在夏季的单位长度换热量(即每米换热量)为60W/m，在冬季的单位长度换热量为45W/m，综合导热系数为1.70。

步骤S13、根据地埋换热管5分别在冬季和夏季的单位长度换热量、综合导热系数和深度为H的区域内的水流速度，确定双U型地埋换热管5的深度为100m-150m。

示例性地，本发明中，双U型地埋换热管5的深度为150m，在竖井孔有效深度为150m时，深度100米处的土壤全年温度恒定在19.6℃，其勘探实验结论为，双U型地埋换热管5的深度为150米是可靠、可行的。

步骤S2、确定用户侧所需的空调负荷。

在本发明的双U型冷热两用地埋管换热器的结构设计方法的一种实施方式中，所述步骤S2具体可以包括：

步骤S21、根据控制区域的有效供暖面积和每平方米空调设计冷量，确定用户侧所需的夏季冷负荷。

步骤S22、根据控制区域的有效供暖面积和每平方米空调设计热量，确定用户侧所需的冬季热负荷。

漯河卷烟厂易地技改需要供暖和空调面积如表1所示：

表1漯河厂空调和供暖面积规划表

其中，每平方米空调面积设计冷量为172W，每平方米空调面积设计热量为92W，表1中的各控制区域的夏季冷负荷是由对应控制区域的有效供暖面积与每平方米空调面积设计冷量相乘得到的，表1中的各控制区域的冬季热负荷是由对应控制区域的有效供暖面积与每平方米空调面积设计热量相乘得到的。由表1可知，双U型冷热两用地埋管换热器统覆盖的供冷、供暖区域，夏季冷负荷为1965KW，冬季热负荷为1051KW。

需要说明的是，本发明在一些实施方式中，用户侧所需负荷可以使用经验公式进行计算。

步骤S3、根据用户侧所需的空调负荷，对热泵进行选型。

具体地，根据用户侧所需的夏季冷负荷和冬季热负荷，选择型号为SGHP700L II的两台热泵。

在具体实现中，首先确定地源热泵的制热模式，该型号热泵的名义制热量为1012KW，由于有2台热泵，因此合计制热量为1012KW×2＝2024KW＞1051KW(表1中的冬季热负荷)。该型号热泵的其他参数为：空调侧(冷凝侧)：供回水温度为45/40℃，空调侧冷凝器供回水流量为160m

然后确定地源热泵的制冷模式，该型号热泵的名义制冷量为930KW，由于有2台热泵，因此合计制冷量为930KW×2×1.1＝2046KW＞1965KW(表1中的夏季冷负荷)。该型号制冷机其他参数为：空调侧(蒸发器)：供回水温度为7/12℃，空调侧蒸发器供回水流量为160m

为保证空调水的供应和水源侧的散热，循环水泵参数选型如下：

空调侧循环水泵的流量为190m

地源侧循环水泵的流量为230m

表2热泵选型表

步骤S4、确定热泵蒸发器和热泵冷凝器的换热量。

根据热平衡法，确定地源测换热器的换热量，在本发明的双U型冷热两用地埋管换热器的结构设计方法的一种实施方式中，所述步骤S4具体可以包括：

步骤S41、在冬季运行模式下，根据以下公式确定地源侧的热泵蒸发器的吸收热量，

地源侧吸收热量＝热泵制热量+压缩机制热功率。由步骤S3可知，地源侧吸收热量约为1012+209＝1221kW/台。

步骤S42、在夏季运行模式下，根据以下公式确定地源侧的热泵冷凝器的散热量，

地源散热量＝热泵制冷量+压缩机制冷功率。由步骤S3可知，地源侧散热量约为930+179＝1109kW/台。

步骤S5、计算所述双U型地埋换热管从土壤中吸收的热量或者向土壤中排放的热量。

在本发明的双U型冷热两用地埋管换热器的结构设计方法的一种实施方式中，所述步骤S5具体可以包括：

步骤S51、在夏季运行模式下，根据以下公式计算所述双U型地埋换热管向土壤中排放的热量：

其中，Q

步骤S52、在冬季运行模式下，根据以下公式计算所述双U型地埋换热管从土壤中吸收的热量：

其中，Q

其中，公式(1)和公式(2)中的Q

Q

Q表示水泵额定流量，单位为t/h，Q

进一步地，通过以下公式计算公式(1)和公式(2)中的Q

Q

其中，P表示水泵电机功率。

具体地，水泵电机功率为30KW，因此Q

结合步骤S2-步骤S5可知，在本发明的实施例中，

即在本发明的实施例中，计算得到的排放热量为2535KW，吸收热量为2652KW。

步骤S6、对地埋管换热器的换热管进行选型。

具体地，采用聚乙烯材料、外径分别为28mm-35mm、60mm-66mm、70mm-80mm和85mm-95mm的换热管，单根换热管的长度为10m-14m。

由于地埋管换热器深埋于地下，常年接触高盐碱土壤及岩石层中，因此要求其具有化学特性稳定、耐腐蚀、热导率高、抗老化等特点，使用寿命在40-50年；此外，由于地埋换热管使用长度巨大，其还应具有价格经济低廉，同时便于利用热熔管对地埋换热管进行切割下料和安装的特点，国内普遍采用PE(聚乙烯)材料，因此发明人通过市场调研，采用如下规格的换热管，即在本发明的实施例中，采用聚乙烯材料，外径分别为32mm、63mm、75mm、90mm，壁厚分别为3.0mm、4.7mm、5.6mm、6.7mm、单根长度为12m的换热管，其热导率为0.65W/(m.℃)。

表3地埋管换热器的换热管的选型表

步骤S7、计算所述双U型地埋换热管的总长度。

具体地，采用以下公式计算所述双U型地埋换热管的总长度：

其中，Q表示地埋换热管与土壤内的换热量，单位为KW，取排放热量与吸收热量的最大值，W表示地埋换热管的单位长度换热量，取35W/m。

在本发明的实施例中，

步骤S8、确定竖井孔数量、竖井孔孔径、竖井孔间距和竖井孔布局方式。

本发明的地埋换热管采用U型结构设计，水流从分水器开始，分流到每个地埋换热管，流经地埋换热管底部，经U型折流至集水器中。

为提高地埋换热管的换热面积，减小竖井孔占地面积，本发明采用外径为32mm、壁厚为3.0mm的地埋换热管以双U型方式进行布局，如图3所示，地埋换热管在竖井孔中进行两次折弯，采用双流程设计。在本发明的双U型冷热两用地埋管换热器的结构设计方法的一种实施方式中，所述步骤S8具体可以包括：

步骤S81、确定竖井孔数量，具体包括：

进一步地，在本发明的双U型冷热两用地埋管换热器的结构设计方法的一种实施方式中，所述步骤S81具体可以包括：

步骤S811、根据以下公式确定理论竖井孔数量：

N＝L/h＝L/(4×H) (6)

其中，L表示计算的散热管总长度，单位为m，h表示每个竖井孔内散热管布置总长度，单位为m，H表示竖井孔深度，为所述本地地质勘探数据中恒温层的深度，单位为m。

将L＝75771m和H＝150m代到公式(6)中，得到N＝75771/(4*150)＝126(个)。

步骤S812、根据一用一备方案设计冗余量，以确定实际竖井孔数量。

地埋管竖井孔为一次钻探、一次布管，不能修复再使用，为此要充分设计其冗余量，设计竖井孔数量为计算值的2倍。按一用一备方案，因此确定，钻井数量为126×2＝256个孔径。为了便于分三组进行布局，实际竖井孔数量为240个，每组80个。

步骤S82、确定竖井孔孔径。

具体地，确定竖井孔孔径为150mm-200mm，如图3所示，在本发明的实施例中，竖井孔孔径为150mm；

步骤S83、确定竖井孔间距。

具体地，确定竖井孔间距3m-5m，如图3所示，在本发明的实施例中，竖井孔间距为5m。

步骤S84、确定竖井孔布局方式。

进一步地，在本发明的双U型冷热两用地埋管换热器的结构设计方法的一种实施方式中，所述步骤S84具体可以包括：

步骤S841、将实际竖井孔数量个竖井孔分区域按矩阵排列。

将实际竖井孔数量个竖井孔分三个区域按矩阵进行排列，一个区域即为一组，每组80个，布局如图4所示。

步骤S842、设置一个地源侧总集水器4和地源侧总分水器3。

步骤S843、在各个区域分别设置一个小集水器和小分水器，其中，所述小集水器的进水管(即大集水器进水管23)和小分水器的出水管(即大分水器出水管19)的外径为85mm-95mm。

图4分别示出了I区10、II区11、III区12和10行24列深度为150m、直径为150mm的竖井孔16，在I区10中设置有一个I区小集水器分水器13、在II区11中设置有一个II区小集水器分水器14、在III区12中设置有一个III区小集水器分水器15。图5示出了竖井孔换热管单元管网连接图。如图4和图5所示，大分水器出水管19和大集水器进水管23的外径为85mm-95mm，例如为90mm。

步骤S844、在各个小集水器和各个小分水器上分出若干对支管，其中，所述支管的外径为70mm-80mm。

如图5所示，各个区域的小集水器分水器各设置有8个小分水器出水支管18和8个小集水器回水支管17，小分水器出水支管18和小集水器回水支管17的外径为70mm-80mm，例如为75mm。

步骤S845、在各个支管上分出若干对细支管(即为井内散热管22)，其中，所述细支管的外径为28mm-35mm。

如图5所示，井内散热管22的外径为28mm-35mm，例如为32mm，其壁厚为3.0mm。每10个井内散热管22形成一组井组主管21，其外径为60mm-65mm，例如为63mm，壁厚为4.7mm。

步骤S846、将每对细支管与双U型地埋换热管的出入口连接，其中，所述双U型地埋换热管的外径为28mm-35mm。

如前所述，在本发明中，双U型地埋换热管的外径为32mm，其壁厚为3.0mm。

进一步地，在本发明的双U型冷热两用地埋管换热器的结构设计方法的一种实施方式中，所述步骤S84还可以包括：

步骤S847、在地源侧总集水器4和地源侧总分水器3的连接管道上设置静态水力平衡阀20。

通过静态水力平衡阀20，可以实现水力平衡。在本发明中，静态水力平衡阀20的数量为4个，分布位置如图5所示，需要说明的是，本发明对静态水力平衡阀20的数量及分布位置不作具体限定。

并且，更进一步地，在本发明的双U型冷热两用地埋管换热器的结构设计方法的一种实施方式中，所述步骤S843具体可以包括：

步骤S8431、将各个区域的小集水器和小分水器分别设置在室外的一个暗井式集分水室内。

本发明在一种实现方式中，暗井式集分水室的尺寸为2米*4.3米，深度为2.8米，需要说明的是，本发明对暗井式集分水室的形状及尺寸不作具体限定。

步骤S8432、各个小集水器和各个小分水器上分出的支管采用聚乙烯管，接头采用热熔焊，支管采用聚氨酯预制保温管直埋敷设，采用高密度聚乙烯壳作为外保护壳。

步骤S8433、出暗井式集分水小室至各个竖井孔的从各个支管上分出的各个细支管采用地源热泵用聚乙烯管，细支管的管道埋深为-2m--1.8m，地源侧管道工作压力为0.4MPa，试验压力为0.6MPa。

本发明在一种实现方式中，细支管的管道埋深为-1.8m。此外，钻井为土建工程，钻井后需要在井内壁做泥浆喷涂处理，立即穿管，防止流沙层塌陷，预埋后做填土处理。

综上所述，本发明的地埋换热管采用双U型布置，以充分利用钻孔空间，增加地埋换热管的长度和换热面积，减少换热器占地面积，减少钻孔数量，降低施工成本；换热器整体结构采用大U型设计，水从热泵蒸发器或者热泵冷凝器的出口流入地源侧总分水器，从地源侧总集水器流出，分出若干个支管，至地源深处，通过土壤换热，进行U型折流至地源侧总集水器，从地源侧总集水器泵压至热泵蒸发器或者热泵冷凝器；竖井孔数量和地埋换热管长度选择冗余量为设计数量的2倍，运行时根据空调负荷可开启1-3组，确保一次投资，40年运行寿命，提高整体换热系统的运行寿命和运行可靠性；所建立的数学模型，对不同地区、不同地质结构的地埋管换热器具有借鉴作用。

本发明实施例提供的双U型冷热两用地埋管换热器的结构设计方法，地埋换热管采用大U型结构布局，每个竖井孔内的地埋换热管采用双U型布置，以充分利用竖井孔内的空间，增大地埋换热管的长度，并减小换热器的占地面积；竖井孔的数量和地埋换热管的长度选择冗余量为设计值的2倍，运行时可一备一用，提高运行可靠性；结构设计方法可适应于不同地区地埋管换热器的设计要求。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。