施工员证书建筑八大员证书竖直地埋管换热器在地下工程中的应用

所谓地下工程,顾名思义就是指在地表以下进行的工程。在我国,地下工程的修建最初是为了应对敌方袭击而建设的。地下工程作为一个相对密闭的空间主体,必须要对其进行通风换气处理以满足人们的需求,同时也需要保证地下工程中空气的干燥度。这就需要对地下工程进行冷却塔处理，但由于各种因素的影响，需要以大量水资源支撑的冷却塔冷凝热技术很难满足战时需求。近年来，地理管换热器的应用很好地解决了冷却塔冷凝热过程中常见的问题实现较为良好的空气保障系统运行，满足了地下工程的冷热转换需求。

一、地埋管换热器在地下工程空气保障系统中的应用形式

与空气源热泵不同,地埋管换热器是埋置在地表深层以下的设备，其周边土层的温度变化差异值远远小于空气变化差异,甚至可以说是恒定不变的。这就需要地埋管换热器的工作效率要大于空气源热泵才能保证换热器的正常运行。在实际的工程应用中，通常会将地埋管换热器与空气保障系统的冷热源或末端设备相互连接配合使用,以达到更好的冷热转换效果。

1、地埋管换热器+巷道内冷却塔+调温除湿机组模式

当工程内部出现满负荷,即内部设备全部运行，人员较多时，首先打开一定的阀门,运行地埋管换热器和调温除湿机组，通过换热水箱和埋管内水循环带走冷凝热:当运行时间过长，地埋管换热器的效率降低时，为防止地埋管换热器不能满足需求，打开另外的几个阀门.运行巷道内冷却塔，同时采用工程内温度较低的排风处理冷凝热.使冷却塔保持较高的效率,地埋管换热器、巷道内冷却塔调温除湿机组联合运行保障内部热湿环境。该模式可以避免使用庞大的水库和工程外冷却塔，时可以充分利用排风的冷量，有利于提高工程的防护能力和节能。

2、地埋管换热器与末端设备联合运行

当工程处于维护管理阶段,即工程内的人员最少，且较少设备开启时，仅需保证部分重要区域的温湿度,可以采用地埋管换热器+水环热泵机组/处理末端的模式进行节能运行。关闭阀门 V7 V8.打开阀门 VIV2.水源热泵机组和末端设备通过水环路进行吸热放热,地埋管换热器通过换热水箱进行热量交换。采用该模式运行可以缩短调温除湿空调机组的开启时间或不开启空调机组，解决了维护管理期间需要开启集中空调的弊端，可大大降低工程的能耗。

二、地埋管对工程负荷特性的适用性

地下工程应用中所带来的负荷大小对于地埋管换热器的性能高低有着一定的影响,这是因为当地下工程投入使用时，人员和设备都会进入工程内部.会产生大量的热能.这就会为地埋管换热器带来较大的运行负荷;而当地下工程中的人员与设备都撤离时，工程对换热器的负荷又随之减小。而调节这一负荷特性主要是根据地埋管换热器的状态而进行的，即负荷大时,地埋管换热器处于运行状态，而当负荷较小时,地埋管换热器则进入停机状态，通过这种间歇式的运行转换模式，就可以实现良好的热能转换。但若地埋管换热器的运行与停机状态转换过于频繁，会降低换热性能。相反，间歇时间越长，地埋管换热器的换热能力就越强。为此，研究地下工程的负荷特性对于改进地埋管换热器的性能设计有着重要意义。

三、地埋管换热器在山区的传热特点分析

地理管换热器的换热能力不仅与负荷强度和运行模式有关，同时与换热器周围的岩土体特性，如岩土体的传热系数及岩土体内水的含量和运动特性有关。防护工程大多设置于山区,地质以岩石为主,同时由于山势的影响,岩石内存在大量的渗流水,因此有必要探讨山区岩土体特性对地埋管换热器性能的影响。

山区的岩土特点对换热器的影响主要可以从岩上的导热性与渗流影响两部分着手。由于导热系数较大的土质岩石有利于换热器的正常运行.而山区的岩土则恰恰是导致系数较大的土质,因此山区岩土的地质条件对于地埋管换热器的应用是非常有利的。同时，由于山区的岩土多为砾石，当雨季来临时,极易产生渗流水渗入地下,渗流水的流动可以带走一部分聚集在换热器周边的热量，有利于提高地埋管换热器的换热效率。

由此可知，由于防护工程的负荷强度特性、负荷特性及山区岩土体较大的传热系数和渗流的影响,使得地埋管换热器具有合理的热恢复期,岩土体的特性能避免热量在埋管附近聚积,因此地埋管换热器适合在防护工程内使用。

四、地埋管换热器对地表温度的影响

冷却塔的使用使工程具有可见光暴露的危险,地埋管换热器的使用可以消除庞大的冷却塔暴露特征，然而由于地埋管换热器需不断处理工程内散发的热量,使得埋管周围的温度明显高于周围岩上体的温度容易出现热红外暴露特征,也不利于工程的防护。

为了解决埋管区域因温度高于周边而引起热红外暴露的问题采用将埋管深埋，即在埋管表面设置一定厚度的覆土和植被的处理方式。为了分析覆土厚度的要求，可建立单埋管和覆土的三维传热模型预设覆+厚度为5m单管的单位长度热流取100W/m.埋管对覆土层内温度的影响主要集中在一个较小的范围内,当覆土层厚度在0~05m范围内时，埋管对其温度场影响较大:当覆土层厚度在1m以上时理管对其温度场影响较小这说明埋管对覆十层的热作用距离约为1m。考虑到地面周围环境温度的变化幅度大，因此建议粗土层的厚度设为2m，同时在覆十层表面设置植被等避免因埋管换热而出现热红外暴露特征。

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