根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。地埋管换热器是地埋管地源热泵系统的关键组成部分之一，根据管路埋置方式不同，分为水平地埋管换热器、竖直地埋管换热器。
竖直地埋管换热器（vertical ground heat exchanger）是指：换热管路埋置在竖直钻孔内的地埋管换热器，又称竖直土壤热交换器。
一、竖直地埋管换热器钻孔的长度计算宜符合下列要求
1 制冷工况下，竖直地埋管换热器钻孔的长度可按下列公式计算：
式中：Lc——制冷工况下，竖直地埋管换热器所需钻孔的总长度，m；Qc——水源热泵机组的额定冷负荷，kW，EER——水源热泵机组的制冷性能系数；tmax——制冷工况下，地埋管换热器中传热介质的设计平均温度，通常取33~36℃；t∞——埋管区域岩土体的初始温度，℃； Fc——制冷运行份额；Tc1——一个制冷季中水源热泵机组的运行小时数，当运行时间取一个月时，为最热月份水源热泵机组的运行小时数；Tc2——一个制冷季中的小时数，当运行时间取一个月时，为最热月份的小时数。
2、供热工况下，竖直地埋管换热器钻孔的长度可按下列公式计算：
式中：Lh——供热工况下，竖直地埋管换热器所需钻孔的总长度，m；Qh——水源热泵机组的额定热负荷，kW；COP——水源热泵机组的供热性能系数；tmax——供热工况下，地埋管换热器中传热介质的设计平均温度，通常取-2～6℃；Fh——供热运行份额；Th1——一个供热季中水源热泵机组的运行小时数，当运行时间取一个月时，为最冷月份水源热泵机组的运行小时数；Th2——一个供热季中的小时数，当运行时间取一个月时，为最冷月份的小时数。
二、热阻计算宜符合下列要求
1、传热介质与U形管内壁的对流换热热阻可按下式计算：
式中，Rf——传热介质与U形管内壁的对流换热热阻，m·K/W；di——U形管的内径，m；K——传热介质与U形管内壁的对流换热系数，W/(㎡·K)。
2、U形管的管壁热阻可按下列公式计算：
式中，Rpe——U形管的管壁热阻，m·K/W；λp——U形管导热系数，W·m/K；d0——U形管的外径，m；de——U形管的当量直径，m；单U形管n =2，双U形管n =4。
3、钻孔灌浆回填材料的热阻可按下式计算：
式中：Rb——钻孔灌浆回填材料的热阻，m·K/W；λb——灌浆材料导热系数，W·m/K；db——钻孔的直径，m。
4、地层热阻——即从孔壁到无穷远处的热阻可按下列公式计算：
对于单个钻孔：
对于多个钻孔：
式中：Rs——地层热阻，m·K/W；I——指数积分公式，见I(u)函数；λs——岩土体的平均导热系数，W·m/K；α——岩土体的热扩散率，㎡/s；rb——钻孔的半径，m；τ——运行时间，s；xi——第i个钻孔与所计算钻孔之间的距离，m。
注：竖直地埋管换热器埋管深度宜大于20m，钻孔孔径不宜小于0.11m，钻孔间距应满足换热需要，间距宜为3~6m。水平连接管的深度应在冻土层以下0.6m，且距地面不宜小于1.5m。
5、短期连续脉冲负荷引起的附加热阻可按下式计算：
式中：Rsp——短期连续脉冲负荷引起的附加热阻，m·K/W；τp——短期脉冲负荷连续运行的时间，例如8h。
参考资料：
[1] 住建部. 地源热泵系统工程技术规范GB50366-2005（2009年版）[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2009: 附录B.
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