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第1篇

制造業cims工程的實施與應用

摘要：本文介紹了國家電動工具制造行業骨干企業寧波經濟技術開發區中強電動工具有限公司cims工程實施與應用過程中的經驗，為寧波市、浙江省制造企業實施cims提供了可借鑒的模式。

關鍵詞：cims；cad；pdm；erp

1993年正式投產的中強電動工具有限公司在我國電動工具制造行業競爭近乎白灼化的今天不僅站穩了腳跟，而且實現了產量和銷售平均每年遞增35%以上的快速增長，人均產值及利潤連續多年在全國同行業中處于領先水平，目前已成為中國首屈一指的各類中高檔電動工具專業制造商，擁有員工20xx人，年產值10億元。中強公司的優勢在于秉承“以人為本，科技創新”的立業理念，采用最有效的管理模式，集約社會資源，擁有產品市場和技術開發兩大核心競爭力，而核心競爭力的背后則是擁有完善和強大的it體系。

1 cims工程概況

中強公司的cims工程主要由計算機網絡 / 數據庫分系統、工程設計（cad）分系統、產品數據管理（pdm）分系統、企業資源計劃（erp）分系統等四部分組成，包括：

工程設計（cad）分系統：二維cad繪圖設計已完全普及，引進三維設計軟件并逐步應用在新產品造型設計、總體設計、結構設計、零部件設計及總體裝配等工作中，大大加快了設計開發進程，并提高了設計質量，優化了產品設計，縮短了產品開發周期。

產品數據管理（pdm）分系統：采用上海思普信息技術有限公司開發并由寧波聯科電腦技術有限公司實施的產品數據管理（sipm / pdm）系統和圖檔管理系統 edm，有效地解決了設計流程、技術資料的規范化，技術信息傳遞、流轉、反饋快速流暢，并保證了數據的完整性、安全性和保密性，目前已運行在公司產品設計部門，實現了產品設計、工作流程的無紙化管理。

企業資源計劃（erp）分系統：采用寧波萬通軟件公司erp系統，并分批實施了制造數據管理、銷售管理、技術工藝管理、生產計劃、車間作業、物料需求計劃、采購管理、庫存管理、質量管理、人力資源管理、設備管理、計件工資成本管理、pdm接口等一系列子系統，此外還開發實施了基于internet的訂貨管理子系統，作為銷售管理子系統的上游子系統，為其提供數據。

系統集成：在基本完成各分系統應用后，對整個項目的系統集成進行了安裝和調試，目前，整個系統已經可以集成運行，實現了cad、pdm和erp的信息集成。

通過cims工程的實施，中強公司在管理上已逐步形成一套快速響應市場變化、滿足客戶需求的企業內部運行機制，實現了產品銷售、技術開發、生產計劃、物料管理、財務管理等各個部門業務管理計算機化。

2 軟件產品的選擇

在中強公司cims工程中，主要應用軟件均采用了國產軟件，如intelcad和pdm軟件是上海思普信息技術有限公司的自主軟件產品，erp系統選用的是萬通軟件有限公司自主研究開發的erp系統軟件，國產軟件費用占軟件總費用的70%以上。選用國產軟件主要是基于以下考慮：

2.1 考慮中國國情。國外有許多好的管理軟件，但是拿到中國后多數都不太適用，有些企業就是勉強用了也用不好。究其原因，主要是中國的企業管理水平和現狀很難與國外軟件的標準管理模式融合。企業花了很大的代價，花了很長的時間，實施的結果是棄之不舍，留之難用。中強公司選用的這些應用軟件有較多的國情化處理，比較符合中國企業的實際情況，技術上較成熟，在國內有廣泛的用戶，且軟件公司具有雄厚的技術實力和豐富的實施經驗，技術支持力度強。

2.2 考慮投入產出。企業做任何事情都要考慮投入產出，要考慮風險，國外軟件動則幾十萬上百萬美元，對國內企業來講是一個不小的負擔，同時也增加了軟件實施的風險，還有軟件今后的升級費用等問題，都需要企業認真考慮。目前，國產軟件（如兩維cad、pdm、erp等）的水平有了很大的提高，已能夠滿足國內企業實際工作的需要。

2.3 考慮售后服務。軟件特別是象erp、pdm這樣大型軟件的實施都會有一個較長的周期，企業應用咨詢、軟件原理培訓、軟件應用培訓、軟件客戶化修改都是必不可少的，國外軟件高昂的技術支持費用是國內企業難以承受的，更難長時間承受。同時國外軟件的封閉性使國內企業的軟件人員很難進行修改和變動。而國產軟件則不同，盡管國產軟件也要收取技術支持費用，但其收費標準國內企業可以承受，而且國產軟件其源代碼相對開放，較大的客戶化變動委托給軟件公司，一般性的修改完全可以由企業自己來解決。

當然，國產應用軟件也不是十全十美，今后應該在專用界面、決策支持、特別是pdm軟件在工程項目中的管理與控制、安全性管理、工作流的 并發機制處理、多bom視圖形成等方面還須不斷改進和提高。

3 cims工程的綜合效益

中強公司應用國產軟件實施cims工程，不僅提高了企業管理水平，同時也獲得了良好的經濟效益。直接經濟效益如表一所示。

表一：直接經濟效益

響應市場的速度

提高了30%，對快速占領市場發揮了重要作用。

新產品開發

開發速度加快25%以上，為新產品及早占領市場搶得先機。

生產率

提高生產率17%。

資金周轉率

提高資金周轉率0.2次，公司每年可節省開支90萬元。

間接經濟效益則表現在：

l 規范了企業的基礎管理和運作方式，使公司建立起科學的管理體系和快速反應的企業經營機制，推動了企業管理流程的規范化、制度化，使各部門職責更加明確、科學合理。

l 大大提高了工作效率，增加了管理工作的深度，提高了管理工作水平。

l 提高企業的聲譽，增強了市場的競爭能力和應變能力。

此外，中強公司cims工程所產生的社會效益也是顯著的，一方面為寧波市、浙江省制造企業實施cims提供了可貴的經驗和可借鑒的模式，具有廣泛的示范意義和推廣應用價值，另一方面，為國產軟件的發展和完善提供了機遇和舞臺，樹立了國內企業使用國產軟件的信心，促進了國產軟件的不斷發展和提高。同時，實施cims工程，使中強公司產品更具有市場競爭能力，能以較高性價比的產品滿足日益增長的市場需要，為加速我國電動工具行業的發展貢獻了力量。

第2篇

專題：總體設計

專 業：機械工程

班 別：機自041

學 號：1037

學生姓名：

指導教師：

完成時間： XX年3月31日

學生宿舍地源熱泵供熱系統設計

----總體設計

1、選題的依據及意義：

1.依據：

進入90年代后，我國的居住環境和工業生產環境都已廣泛地應用熱水供應裝置，熱水供應裝置已成為現代學校居住必備。90年代中期，由于大中城市電力供應緊張，供電部門開始重視需求管理及削峰填谷，熱泵供熱技術提到了議事日程。近年來，由于能源結構的變化，促進了地源熱泵供熱機組的快速發展。

隨著生產和科技的不斷發展，人類對地源熱泵供熱技術也進行了1系列的改進，同時也在積極研究環保、節能的地源熱泵供熱產品和技術，現在利用成熟的電子技術來進行綜合的控制，并和太陽能結合更注意能源的綜合利用、節能、保護環境及趨向自然的舒適環境必然是今后發展的主題。

2.意義：

地源熱泵技術，是利用地下的土壤、地表水、地下水溫相對穩定的特性，，通過消耗電能，在冬天把低位熱源中的熱量轉移到需要供熱或加溫的地方，在夏天還可以將室內的余熱轉移到低位熱源中，達到降溫或制冷的目的。地源熱泵不需要人工的冷熱源，可以取代鍋爐或市政管網等傳統的供暖方式和中央空調系統。冬季它代替鍋爐從土壤、地下水或者地表水中取熱，向建筑物供暖;夏季它可以代替普通空調向土壤、地下水或者地表水放熱給建筑物制冷。同時，它還可供應生活用水，可謂1舉3得，是1種有效地利用能源的方式。通常根據熱泵的熱源(heat source)和熱匯(heat sink)(冷源)的不同，主要分成3類：

空氣源熱泵系統 ( air-source heat pump) ashp

水源熱泵系統 (water- source heat pump) wshp

地源熱泵系統 (ground- source heat pump)gshp

平時還有人把熱泵系統按照1次和2次介質的不同，分別叫做：

空氣---水熱泵系統

水 --- 空氣熱泵系統

水 --- 水熱泵系統

空氣---空氣熱泵系統

這些都是把熱源、熱匯以及空調系統的傳遞介質也包括進來分類形成的。

為了和國際標準接軌，我們還是應該依照國際慣例來命名。在1997年由美國的ashrae(美國采暖、制冷與空調工程師學會)統1了標準術語，無論是wshp、gshp都叫做gshp--地源熱泵系統。

另外，為了讓我們在學習和討論中更方便，介紹1些地源熱泵室外能量交換系統的概念：

土壤埋管系統----土壤換熱器(水平埋管、豎直埋管)

地下水系統

地表水系統

這些都是地源熱泵的熱源或熱匯形式。(具體參見下圖)

圖。1。1土壤換熱器(水平埋管)圖

圖。1。2土壤換熱器(豎直埋管)圖

圖。1。3 地表水系統圖

圖。1。4 地下水系統圖

2、國內外研究現狀及發展趨勢

1、地源熱泵的發展歷史

地源熱泵是1種先進的技術，它高效、節能、環保，有利于可持續發展。這項技術最先開始于19XX年，瑞士zoelly提出了“地熱源熱泵”的概念。1946年美國開始對地源熱泵進行系統研究，在俄勒岡州建成第1個地源熱泵系統，運行很成功，由此掀起了地源熱泵系統在美國的商用。1985年美國安裝地源熱泵14000臺，1997年則安裝了45000臺，目前已安裝了400000臺以上的地源熱泵，并且以每年10%的速度遞長。1998年美國商用建筑的地源熱泵空調系統已經占到空調保有量的19%以上，其中在新建筑里面占30%。在歐洲國家里更多的是利用淺層地熱資源，來供熱或者取暖。上個世紀70年代以來，隨著能源和環境問題的逐漸變得嚴重，在各個方面節能也被更多的考慮，以可再生的地熱源為能源的地源熱泵又引起了人們的重視。尤其是近年來，隨著能源和環境問題的日益突出，地源熱泵的研究和應用發展迅速，國內外的很多高校和研究機構相繼開展了理論和實際應用方面的研究。隨著研究的深入，我們的地源熱泵研究工作者在全國范圍內舉行了各種交流探討會。中國制冷學會第2專業委員會主辦了“全國余熱制冷與熱泵技術學術會議”;1988年中科院廣州能源研究所主辦了“熱泵在我國應用與發展問題專家研討會”;中國能源研究會地熱專業委員會于1994年9月6日至8日在北京召開了第4次全國地熱能開發利用研討會;從90年代開始，每屆全國暖通制冷學術年會上都有“熱泵應用”的專題;XX年6月19～23日，中美地源熱泵技術交流會在北京召開，會議介紹了地源熱泵技術，國外的應用狀況和在中國的推廣;山東建筑工程學院地源熱泵研究所與山東建筑學會熱能動力專業委員會聯合發起并承辦“國際地源熱泵新技術報告會”于XX年3月17日在山東建筑工程學院舉行，加強了國內外地源熱泵先進技術的交流。

2、地源熱泵在中國的發展現狀及前景：

目前在中國，地下水熱泵系統已開始廣泛使用，而土壤源熱泵系統尚處于研究機構工程摸索和研究階段。

從有關調查來看，地下水熱泵工程真正成功的并不多。原因在于要實現100%的回灌，并回灌到同1含水層，不污染地下水，且能長時間穩定運行，并不容易做到。同時，還出現了大量不進行回灌的熱泵工程，更有甚者，出現了直接利用地下水通入風機盤管內進行空調。這樣做，1則污染水體，2則浪費水資源。

對于土壤源熱泵的發展主要是從1998年開始。國內數家大學建立了土壤源熱泵實驗臺，且大多數進行了地下換熱器與地面熱泵設備的長期聯合運行。其中1998年重慶建筑大學建設了包括淺埋豎埋管換熱器和水平埋管換熱器在內的熱泵系統;1998年青島建工學院建成了聚乙烯垂直土壤源熱泵系統;湖南大學1998年建設了水平埋管土壤源熱泵系統;1999同濟大學建設了垂直土壤源熱泵系統。這些系統為中國推廣土壤源熱泵奠定了基礎。從XX年開始，在國內長春、濟南、溫州、重慶、米泉建立了1系列土壤源熱泵系統的示范工程。土壤源熱泵系統越來越多的被房地產商所關注和采用。

鑒于國內的國情和地源熱泵系統自身的特點，我們對其各自的前景作1分析。隨著地下水熱泵工程技術改進和規范化，由于其突出的節能和保護大氣環境的功能，還是存在著巨大的潛在的市場。水平埋管土壤源熱泵，雖然占地面積大，但靠地表換熱可以自然恢復地溫，在年排熱量和吸熱量不平衡的地區應用比較有優勢。而垂直埋管土壤源熱泵，隨著專業安裝隊伍的發展，鉆孔設備的完善，勢必會使造價大幅度降低，無疑會成為今后最有競爭力空調方式。

3、本課題研究方案：

本課題屬于設計改造現有熱水系統，學校宿舍的熱水供應系統。在改造中應該充分考慮到：

1、 學生的定時供熱，需要的功率及系統響應時間問題。

2、 屬于改造系統，要和現有的系統相結合。

3、 考慮到成本問題，造價是否合理。

4、 在使用過程中維護的費用及技術的要求是否合理。

5、 運行的安全及噪音處理問題。

6、 廢物的處理及環保問題。

4、本課題研究的內容：

廣西工學院北區5#的熱水供應改裝。

1、該大樓空調工程包括：

1-6層的熱水供應，所有宿舍。

2、設計參數：

每層有14個房間，每間8人，共6層。

3、柳州地區基本氣象參數：

根據物候報告，5月1號到10月1號之間為高溫區很少用熱水，寒假期間不用熱水

(1)、循環水換熱器的計算

(2)、土壤熱泵系統(gchp)的土壤換熱器設計

地下埋管換熱器是地源熱泵系統的關鍵組成部分，是土壤源熱泵系統設計的核心內容，其選擇的形式是否合理，設計的是否正確，關系到整個地源熱泵系統能否滿足要求和正常使用。

地下埋管換熱器設計主要包括地下熱交換器形式及管材選擇，管徑、管長及豎井數目、間距確定，管道阻力計算及水泵選型等

(3)、布置型式

目前地源熱泵地下埋管換熱器主要有兩種布置型式，即水平埋管和垂直埋管。選擇方式主要取決于場地大小、當地土壤類型以及挖掘成本，如果場地足夠大且無堅硬巖石，則水平式較經濟;如果場地面積有限時則采用垂直式布置，很多場合下這是唯1的選擇。

盡管水平布置通常是淺層埋管，初投資1般會便宜些，但它的換熱性能比豎埋管小很多，并且往往受可利用土地面積的限制，故1般采用垂直埋管布置方式。

3.1 水平埋管

水平埋管主要有單溝單管、單溝雙管、單溝2層雙管、單溝2層4管、單溝2層6管等形式，由于多層埋管的下層管處于1個較穩定的溫度場，換熱效率好于單層，而且占地面積較少，因此應用多層管的較多。(單層管最佳深度1。2～2。0m，雙層管1。6～2。4m)

近年來國外又新開發了兩種水平埋管形式，1種是扁平曲線狀管，另1種是螺旋狀管。它們的優點是使地溝長度縮短，而可埋設的管子長度增加。

3.2 垂直埋管

根據埋管形式的不同，1般有單u 形管，雙u 形管，套管式管，小直徑螺旋盤管和大直徑螺旋盤管，立式柱狀管、蜘蛛狀管等形式;按埋設深度不同分為淺埋(≤30m)、中埋(31～80m)和深埋(>80m)。

1)u 形管型：是在鉆孔的管井內安裝u 形管，1般管井直徑為100～150mm，井深10~200m，u 形管徑1般在φ50mm 以下

2)套管式換熱器：的外管直徑1般為100～200mm，內管為φ15～φ25mm。其換熱效率較u 形管提高16。7%。缺點：⑴下管比較困難，初投資比u 形管高。⑵在套管端部與內管進、出水連接處不好處理，易泄漏，因此適用于深度≤30m 的豎埋直管，對中埋采用此種形式宜慎重。

(4)、地下埋管系統環路方式：串聯方式和并聯方式

串聯方式的優點是：①1個回路具有單1流通通路，管內積存的空氣容易排出;

②串聯方式1般需采用較大直徑的管子，因此對于單位長度埋管換熱量來講，串聯方式換熱性能略高于其缺點是：①串聯方式需采用較大管徑的管子，因而成本較高;

②由于系統管徑大，在冬季氣溫低地區，系統內需充注的防凍液(如乙醇水溶液)多;

③安裝勞動成本增大;

④管路系統不能太長，否則系統阻力損失太大。

并聯方式的優點是：①由于可用較小管徑的管子，因此成本較串聯方式低;

②所需防凍液少;

③安裝勞動成本低。

其缺點是：①設計安裝中必須特別注意確保管內流體流速較高，以充分排出空氣;

②各并聯管道的長度盡量1致(偏差應≤10%)，以保證每個并聯同的流量;

③確保每個并聯回路的進口與出口有相同的壓力，使用較大管徑的管子做集箱，可達到此目的。

從國內外工程實踐來看，中、深埋管采用并聯方式者居多;淺埋管采用串聯方式的多

(5)土壤換熱器的埋管材料回路有相

5.1 管材選擇

1般來講，1旦將地下埋管系統換熱器埋入地下后，基本不可能進行維修或更換，因此地下的管材應首先要保證其具有良好的化學穩定性、耐腐性

⑴ 聚乙烯(pe)和聚丁烯(pb)國外地源熱泵系統中得到了廣泛應用。

⑵ pvc(聚氯乙烯)管的導熱性差和可塑性不好，不易彎曲，接頭處耐壓能力差，容易導致泄漏，因此在地源熱泵系統中不推薦用pvc 管

⑶ 為了強化地下埋管的換熱，國外有的提出采用薄壁(0。5mm)的不銹鋼鋼管，但目前實際應用不多。

5.2 管件與連接

⑴熱熔聯接(承接聯接和對接聯接，對于小管徑常采用)

⑵電熔聯結

(6)、埋管管長與埋管間距的確定

地下熱交換器長度的確定除了已確定的系統布置和管材外，還需要有當地的土壤技術資料，如地下溫度、傳熱系數等(可以通過熱響應實驗測得)。

6.1 水平埋管：確定管溝數目及間距

埋管管長的估算：利用管材“換熱能力”，即單位埋管管長的換熱量。水平埋管單位管材“換熱能力”在20～40w/m(管長)左右，;設計時可取換熱能力的下限值，即20 w/m。

單溝單管埋管總長具體計算公式如下：

其中l ——埋管總長，m

1 q ——冬季從土壤取出的熱量，kw，

分母“20”是每m 管長冬季從土壤取出的熱量，w/m

第3篇

專題：總體設計

專 業：機械工程

班 別：機自041

學 號：2

學生姓名：

指導教師：

完成時間： 2019年3月31日

學生宿舍地源熱泵供熱系統設計

----總體設計

1、選題的依據及意義：

1.依據：

進入90年代后，我國的居住環境和工業生產環境都已廣泛地應用熱水供應裝置，熱水供應裝置已成為現代學校居住必備。90年代中期，由于大中城市電力供應緊張，供電部門開始重視需求管理及削峰填谷，熱泵供熱技術提到了議事日程。近年來，由于能源結構的變化，促進了地源熱泵供熱機組的快速發展。

隨著生產和科技的不斷發展，人類對地源熱泵供熱技術也進行了1系列的改進，同時也在積極研究環保、節能的地源熱泵供熱產品和技術，現在利用成熟的電子技術來進行綜合的控制，并和太陽能結合更注意能源的綜合利用、節能、保護環境及趨向自然的舒適環境必然是今后發展的主題。

2.意義：

地源熱泵技術，是利用地下的土壤、地表水、地下水溫相對穩定的特性，，通過消耗電能，在冬天把低位熱源中的熱量轉移到需要供熱或加溫的地方，在夏天還可以將室內的余熱轉移到低位熱源中，達到降溫或制冷的目的。地源熱泵不需要人工的冷熱源，可以取代鍋爐或市政管網等傳統的供暖方式和中央空調系統。冬季它代替鍋爐從土壤、地下水或者地表水中取熱，向建筑物供暖;夏季它可以代替普通空調向土壤、地下水或者地表水放熱給建筑物制冷。同時，它還可供應生活用水，可謂1舉3得，是1種有效地利用能源的方式。通常根據熱泵的熱源(heat source)和熱匯(heat sink)(冷源)的不同，主要分成3類：

空氣源熱泵系統 ( air-source heat pump) ASHP

水源熱泵系統 (water- source heat pump) WSHP

地源熱泵系統 (ground- source heat pump)GSHP

平時還有人把熱泵系統按照1次和2次介質的不同，分別叫做：

空氣---水熱泵系統

水 --- 空氣熱泵系統

水 --- 水熱泵系統

空氣---空氣熱泵系統

這些都是把熱源、熱匯以及空調系統的傳遞介質也包括進來分類形成的。

為了和國際標準接軌，我們還是應該依照國際慣例來命名。在1997年由美國的ASHRAE(美國采暖、制冷與空調工程師學會)統1了標準術語，無論是WSHP、GSHP都叫做GSHP--地源熱泵系統。

另外，為了讓我們在學習和討論中更方便，介紹1些地源熱泵室外能量交換系統的概念：

土壤埋管系統----土壤換熱器(水平埋管、豎直埋管)

地下水系統

地表水系統

這些都是地源熱泵的熱源或熱匯形式。(具體參見下圖)

圖。1。1土壤換熱器(水平埋管)圖

圖。1。2土壤換熱器(豎直埋管)圖

圖。1。3 地表水系統圖

圖。1。4 地下水系統圖

2、國內外研究現狀及發展趨勢

1。 地源熱泵的發展歷史

地源熱泵是1種先進的技術，它高效、節能、環保，有利于可持續發展。這項技術最先開始于192019年，瑞士Zoelly提出了“地熱源熱泵”的概念。1946年美國開始對地源熱泵進行系統研究，在俄勒岡州建成第1個地源熱泵系統，運行很成功，由此掀起了地源熱泵系統在美國的商用。1985年美國安裝地源熱泵14000臺，1997年則安裝了45000臺，目前已安裝了400000臺以上的地源熱泵，并且以每年10%的速度遞長。1998年美國商用建筑的地源熱泵空調系統已經占到空調保有量的19%以上，其中在新建筑里面占30%。在歐洲國家里更多的是利用淺層地熱資源，來供熱或者取暖。上個世紀70年代以來，隨著能源和環境問題的逐漸變得嚴重，在各個方面節能也被更多的考慮，以可再生的地熱源為能源的地源熱泵又引起了人們的重視。尤其是近年來，隨著能源和環境問題的日益突出，地源熱泵的研究和應用發展迅速，國內外的很多高校和研究機構相繼開展了理論和實際應用方面的研究。隨著研究的深入，我們的地源熱泵研究工作者在全國范圍內舉行了各種交流探討會。中國制冷學會第2專業委員會主辦了“全國余熱制冷與熱泵技術學術會議”;1988年中科院廣州能源研究所主辦了“熱泵在我國應用與發展問題專家研討會”;中國能源研究會地熱專業委員會于1994年9月6日至8日在北京召開了第4次全國地熱能開發利用研討會;從90年代開始，每屆全國暖通制冷學術年會上都有“熱泵應用”的專題;2019年6月19～23日，中美地源熱泵技術交流會在北京召開，會議介紹了地源熱泵技術，國外的應用狀況和在中國的推廣;山東建筑工程學院地源熱泵研究所與山東建筑學會熱能動力專業委員會聯合發起并承辦“國際地源熱泵新技術報告會”于2019年3月17日在山東建筑工程學院舉行，加強了國內外地源熱泵先進技術的交流。

2.地源熱泵在中國的發展現狀及前景：

目前在中國，地下水熱泵系統已開始廣泛使用，而土壤源熱泵系統尚處于研究機構工程摸索和研究階段。

從有關調查來看，地下水熱泵工程真正成功的并不多。原因在于要實現100%的回灌，并回灌到同1含水層，不污染地下水，且能長時間穩定運行，并不容易做到。同時，還出現了大量不進行回灌的熱泵工程，更有甚者，出現了直接利用地下水通入風機盤管內進行空調。這樣做，1則污染水體，2則浪費水資源。

鑒于國內的國情和地源熱泵系統自身的特點，我們對其各自的前景作1分析。隨著地下水熱泵工程技術改進和規范化，由于其突出的節能和保護大氣環境的功能，還是存在著巨大的潛在的市場。水平埋管土壤源熱泵，雖然占地面積大，但靠地表換熱可以自然恢復地溫，在年排熱量和吸熱量不平衡的地區應用比較有優勢。而垂直埋管土壤源熱泵，隨著專業安裝隊伍的發展，鉆孔設備的完善，勢必會使造價大幅度降低，無疑會成為今后最有競爭力空調方式。

3、本課題研究方案：

本課題屬于設計改造現有熱水系統，學校宿舍的熱水供應系統。在改造中應該充分考慮到：

1、 學生的定時供熱，需要的功率及系統響應時間問題。

2、 屬于改造系統，要和現有的系統相結合。

3、 考慮到成本問題，造價是否合理。

4、 在使用過程中維護的費用及技術的要求是否合理。

5、 運行的安全及噪音處理問題。

6、 廢物的處理及環保問題。

4、本課題研究的內容：

廣西工學院北區5#的熱水供應改裝。

1、該大樓空調工程包括：

1-6層的熱水供應，所有宿舍。

2、設計參數：

每層有14個房間，每間8人，共6層。

3、柳州地區基本氣象參數：

根據物候報告，5月1號到10月1號之間為高溫區很少用熱水，寒假期間不用熱水

4、本課題具體研究內容：

(1)、循環水換熱器的計算

(2)、土壤熱泵系統(GCHP)的土壤換熱器設計

地下埋管換熱器是地源熱泵系統的關鍵組成部分，是土壤源熱泵系統設計的核心內容，其選擇的形式是否合理，設計的是否正確，關系到整個地源熱泵系統能否滿足要求和正常使用。

地下埋管換熱器設計主要包括地下熱交換器形式及管材選擇，管徑、管長及豎井數目、間距確定，管道阻力計算及水泵選型等

(3)、布置型式

目前地源熱泵地下埋管換熱器主要有兩種布置型式，即水平埋管和垂直埋管。選擇方式主要取決于場地大小、當地土壤類型以及挖掘成本，如果場地足夠大且無堅硬巖石，則水平式較經濟;如果場地面積有限時則采用垂直式布置，很多場合下這是唯1的選擇。

盡管水平布置通常是淺層埋管，初投資1般會便宜些，但它的換熱性能比豎埋管小很多，并且往往受可利用土地面積的限制，故1般采用垂直埋管布置方式。

3。1 水平埋管

水平埋管主要有單溝單管、單溝雙管、單溝2層雙管、單溝2層4管、單溝2層6管等形式，由于多層埋管的下層管處于1個較穩定的溫度場，換熱效率好于單層，而且占地面積較少，因此應用多層管的較多。(單層管最佳深度1。2～2。0m，雙層管1。6～2。4m)

近年來國外又新開發了兩種水平埋管形式，1種是扁平曲線狀管，另1種是螺旋狀管。它們的優點是使地溝長度縮短，而可埋設的管子長度增加。

3。2 垂直埋管

根據埋管形式的不同，1般有單U 形管，雙U 形管，套管式管，小直徑螺旋盤管和大直徑螺旋盤管，立式柱狀管、蜘蛛狀管等形式;按埋設深度不同分為淺埋(≤30m)、中埋(31～80m)和深埋(>80m)。

1)U 形管型：是在鉆孔的管井內安裝U 形管，1般管井直徑為100～150mm，井深10~200m，U 形管徑1般在φ50mm 以下

2)套管式換熱器：的外管直徑1般為100～200mm，內管為φ15～φ25mm。其換熱效率較U 形管提高16。7%。缺點：⑴下管比較困難，初投資比U 形管高。⑵在套管端部與內管進、出水連接處不好處理，易泄漏，因此適用于深度≤30m 的豎埋直管，對中埋采用此種形式宜慎重。

(4)、地下埋管系統環路方式：串聯方式和并聯方式

串聯方式的優點是：①1個回路具有單1流通通路，管內積存的空氣容易排出;

②串聯方式1般需采用較大直徑的管子，因此對于單位長度埋管換熱量來講，串聯方式換熱性能略高于

其缺點是：①串聯方式需采用較大管徑的管子，因而成本較高;

②由于系統管徑大，在冬季氣溫低地區，系統內需充注的防凍液(如乙醇水溶液)多;

③安裝勞動成本增大;

④管路系統不能太長，否則系統阻力損失太大。

并聯方式的優點是：①由于可用較小管徑的管子，因此成本較串聯方式低;

②所需防凍液少;

③安裝勞動成本低。

其缺點是：①設計安裝中必須特別注意確保管內流體流速較高，以充分排出空氣;

②各并聯管道的長度盡量1致(偏差應≤10%)，以保證每個并聯同的流量;

③確保每個并聯回路的進口與出口有相同的壓力，使用較大管徑的管子做集箱，可達到此目的。

從國內外工程實踐來看，中、深埋管采用并聯方式者居多;淺埋管采用串聯方式的多

(5)土壤換熱器的埋管材料回路有相

5。1 管材選擇

1般來講，1旦將地下埋管系統換熱器埋入地下后，基本不可能進行維修或更換，因此地下的管材應首先要保證其具有良好的化學穩定性、耐腐性

⑶ 為了強化地下埋管的換熱，國外有的提出采用薄壁(0。5mm)的不銹鋼鋼管，但目前實際應用不多。

5。2 管件與連接

⑴熱熔聯接(承接聯接和對接聯接，對于小管徑常采用)

⑵電熔聯結

(6)、埋管管長與埋管間距的確定

地下熱交換器長度的確定除了已確定的系統布置和管材外，還需要有當地的土壤技術資料，如地下溫度、傳熱系數等(可以通過熱響應實驗測得)。

6。1 水平埋管：確定管溝數目及間距

埋管管長的估算：利用管材“換熱能力”，即單位埋管管長的換熱量。水平埋管單位管材“換熱能力”在20～40W/m(管長)左右，;設計時可取換熱能力的下限值，即20 W/m。

單溝單管埋管總長具體計算公式如下：

其中L ——埋管總長，m

1 Q ——冬季從土壤取出的熱量，Kw，

分母“20”是每m 管長冬季從土壤取出的熱量，W/m