在地源熱泵垂直地埋管的研究中,傳熱分析一直是許多學者研究的重點,也因此產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計也有相應的計算公式和計算方法出現。

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

式中：D0——管道外徑（米）。

Di——管道內徑(米)。

λp——管道材料的熱導率[W/m*k]。

De——多管布置時的當量直徑（米），De=ND0，N為每個溝的管數。

計算土壤熱阻，國際地源熱泵協會給出了不同土壤類型，不同管徑的水平和垂直地埋管換熱器的土壤熱阻實驗值。這些熱阻值是以管源理論為理論基礎，假定熱泵運行是連續的，連續時間為1500小時。它所產生的土壤熱阻值可能會比實際運行的熱阻值大。由于它將土壤類型劃分的比較粗略，只有重土——潮濕，重土——干燥，輕土——潮濕和巖石四種，因此在工程設計中，只可用作估算。若要計算管道精確長度，必須要依據當地土壤熱阻值。

上面介紹的計算方法比較繁瑣，并且部分數據不易獲得。在實際工程中，可以利用管材“換熱能力”來計算管長。換熱能力即單位垂直埋管深度或單位管長得換熱量，一般可參照已有的類似工程所取得的經驗數據，在通常的情形下，垂直埋管的單位管長換熱量在35~55W/M之間，水平埋管的單位管長換熱量為20~40W/M。

注意：上述確定地埋管換熱器管道長度的方法，適用于最大吸熱量和最大放熱量相差不大的工程，當兩者相差較大時，宜用較小值確定地埋管換熱器管道長度，兩者相差的負荷采用輔助散熱（增加冷卻塔）或輔助供熱的方式來解決，一方面經濟性較好，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。