800平米別墅地源熱泵設(shè)計(jì)方案0001

1、800 平米別墅地源熱泵設(shè)計(jì)方案編制單位： 北京晟江地源空調(diào)安裝有限公司編制時(shí)間： 2014 年 10 月目錄1 工程概況 21.1 工程名稱 21.2 項(xiàng)目概況 22 設(shè)計(jì)依據(jù) 22.1 設(shè)計(jì)規(guī)范 22.2 室外設(shè)計(jì)參數(shù) 22.3 設(shè)計(jì)負(fù)荷 33 設(shè)計(jì)方案 33.1 工作原理 33.2 方案特點(diǎn) 43.3 冷、熱源 53.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 54 地源熱泵系統(tǒng)簡介 105 系統(tǒng)功能及特點(diǎn) 9屯辦公樓舊樓地源熱泵設(shè)計(jì)方案1 工程概況1.1 工程名稱800 平米別墅地源熱泵工程1.2 項(xiàng)目概況800 平米別墅地源熱泵工程位于北京市，空調(diào)總面積為 800m2。2 設(shè)計(jì)依據(jù)2.1 設(shè)計(jì)規(guī)范1、采暖通風(fēng)與空

2、氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50019-2003；2、地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范GB50366-2008；3、民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范GB50176-93；4、建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GBJ16-87；5、實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版；6、建筑工程設(shè)計(jì)文件編制深度規(guī)定2003年 4月；2.2 室外設(shè)計(jì)參數(shù)冬季采暖室外計(jì)算干球溫度()-7.5冬季通風(fēng)室外計(jì)算干球溫度()-9冬季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度()-9.8夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度()33.6夏季空調(diào)室外計(jì)算濕球溫度()26.32.3 設(shè)計(jì)負(fù)荷根據(jù)業(yè)主提供圖紙和資料， 建筑平均冷指標(biāo)取為 100W/m2，平均熱指標(biāo)取為 80W/m2，確定空調(diào)負(fù)荷如下：空調(diào)/ 采暖面積冷

3、負(fù)荷平均冷負(fù)荷熱負(fù)荷平均熱負(fù)荷800 m280KW100W/m264KW80W/m23 設(shè)計(jì)方案3.1 工作原理 該方案以地源熱泵作為冷、熱源實(shí)現(xiàn)夏季制冷、冬季供暖。用戶 末端側(cè)夏季采用風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)， 冬季采用風(fēng)機(jī)盤管采暖系統(tǒng)。 戶外側(cè) 設(shè)置地埋管換熱器系統(tǒng)；系統(tǒng)工作原理圖見下圖 1 所示。圖 1 系統(tǒng)工作原理圖3.2 方案特點(diǎn)1、本方案冷、熱源采用地埋管換熱器系統(tǒng)，不影響建筑物的外 形美觀、節(jié)能、環(huán)保，實(shí)現(xiàn)了與建筑的有機(jī)結(jié)合。2、本方案采用地源熱泵機(jī)組供熱、制冷系統(tǒng)。在夏季，通過地 源熱泵機(jī)組與地源換熱器進(jìn)行熱量交換傳遞， 使地源熱泵機(jī)組為房間 提供冷凍水，實(shí)現(xiàn)制冷；在冬季，地源熱泵機(jī)組吸收

4、地源換熱器的熱 量，為用戶提供采暖熱水。3、利用大地淺層地下恒溫的低品位熱能，實(shí)現(xiàn)冷熱的交換和能 量的傳遞，使系統(tǒng)可以冬夏季都能正常的運(yùn)行。4、系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)配置合理，自動(dòng)化程度高，熱泵自動(dòng)切 換，10100%無級(jí)調(diào)節(jié)， 24 小時(shí)無人值守運(yùn)行。3.3 冷、熱源該建筑采用地源熱泵系統(tǒng)。冷熱負(fù)荷量按熱負(fù)荷指標(biāo)確定。采暖 熱水供、回水溫度為 45/40，制冷冷凍水供回水溫度 7/12主要由 地埋管換熱器系統(tǒng)承擔(dān)。戶外側(cè)布置地源換熱器井系統(tǒng)。 3.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.4.1 系統(tǒng)形式地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)主要有地源熱泵機(jī)組、地埋管換熱器、循環(huán)管 道、自動(dòng)控制系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)五部分組成。3.4.2 主機(jī)選型根

5、據(jù)上述技術(shù)參數(shù)，整個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)配置國際知名品牌意大利克萊 門特渦旋式地源熱泵機(jī)組一臺(tái)為建筑供冷供熱。機(jī)組型號(hào) AQSW-H0262，其中制冷量為 83.3KW ，輸入功率為15.7KW，制熱量為 87.2KW，輸入功率為 21.3KW 。機(jī)組制冷量及壓縮機(jī)耗功標(biāo)定工況： 冷凝器進(jìn)水溫度 25，出水 溫度 30，蒸發(fā)器進(jìn)水溫度 12，出水溫度 7。機(jī)組制熱量及壓縮機(jī)耗功標(biāo)定工況：冷凝器進(jìn)水溫度40，出水溫度 45，蒸發(fā)器進(jìn)水溫度 10，出水溫度 5。機(jī)組尺寸為： 1055 64912553.4.3 水泵選型 根據(jù)主機(jī)流量及系統(tǒng)壓損選擇地源側(cè)循環(huán)泵和末端循環(huán)泵： 循環(huán)泵選擇南方泵業(yè)管道循環(huán)泵 3 臺(tái)

6、（一臺(tái)為備用泵） ： 水泵型號(hào) TD40-25/2 ，額定流量 20m3/h，額定揚(yáng)程 25m，額 定功率 3kw，尺寸為 340160 600。3.4.4 補(bǔ)水系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)采用一套落地式膨脹水箱定壓補(bǔ)水系統(tǒng)為空調(diào)循環(huán)水 和地源側(cè)循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行定壓補(bǔ)水，采用囊式定壓罐 1 個(gè)，補(bǔ)水泵 1 臺(tái)。為保證系統(tǒng)水質(zhì)及設(shè)備的使用壽命，空調(diào)系統(tǒng)補(bǔ)水采用軟化水， 機(jī)房內(nèi)設(shè)置全自動(dòng)軟水器 1 套。3.4.5 地源換熱器系統(tǒng) 該小區(qū)的冷、熱負(fù)荷均由地埋管換熱器井承擔(dān)，根據(jù)業(yè)主提供地 勘地資料，埋管采用雙 U 型垂直埋管形式，管材選用高密度聚乙烯 管材 HDPE100，管徑為 DN32，地埋孔孔深 100m，孔徑

7、 150180mm， 在制冷工況下時(shí)，地埋管單位延米放熱量為45W/m；在制熱工況下地埋管單位延米取熱量為 40W/m 。地埋管換熱器井布置在中間籃球 場及建筑周圍綠化帶， 本次設(shè)計(jì)考慮長期穩(wěn)定的運(yùn)行， 在進(jìn)行地源換 熱器井設(shè)計(jì)時(shí)考慮了地源熱器井的衰減。該工程采用集中垂直式地埋管換熱器系統(tǒng)， 地埋管換熱器系統(tǒng)與 土壤之間進(jìn)行冷熱交換， 通過地源熱泵機(jī)組進(jìn)行冷熱量的提取， 達(dá)到 制冷與制熱的目的。制冷工況為： 7/12，制熱工況為 :45/40。 地源熱泵系統(tǒng)的最大釋熱量為：Q1 = Q1（1 1/ COP1）kW式中： Q1 夏季向土壤排放的熱量， kWQ1 夏季設(shè)計(jì)總冷負(fù)荷， kWCOP1設(shè)

8、計(jì)工況下水地源熱泵機(jī)組的制冷系數(shù)地源熱泵系統(tǒng)的最大吸熱量為：Q2 = Q2（1 1/ COP2）kW式中： Q2 冬季從土壤吸收的熱量， kWQ2 冬季設(shè)計(jì)總熱負(fù)荷， kWCOP2設(shè)計(jì)工況下水地源熱泵機(jī)組的供熱系數(shù) 通過最大吸熱量與最大釋熱量的計(jì)算比較得知。 按其中較大者進(jìn) 行地埋管換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算。3.4.6 地埋管換熱器設(shè)計(jì)計(jì)算地源側(cè)換熱管道選擇雙 U換熱管， 根據(jù)業(yè)主提供地勘地資料， 按 照每延米夏季放熱量 45W，冬季吸熱量 40W進(jìn)行估算。則地下?lián)Q熱器 所需長度 L 為 :q按照夏季負(fù)荷估算埋管總長度為 2200m，按照冬季負(fù)荷估算埋管 長度為 1647.5m，埋管長度考慮余量，鉆井

9、深度取為 100 米，則需要鉆井?dāng)?shù)量為 22 口按埋設(shè)深度不同分為淺埋 （30m）、中埋（3180m）和深埋（ 80m）, 對(duì)豎直 U 型管，一般為中埋，本方案取埋深為 100m，則鉆井?dāng)?shù)量見 下表。對(duì)于豎埋管，考慮一定的水平間距，盡量減少各埋管單元之間 溫度場的相互影響。短時(shí)間和間歇運(yùn)行的換熱管間距為 1.5 m較適合， 長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行的間距為 3 6m 較適合，本次設(shè)計(jì)取孔間距為 5m， 地源換熱器井回填采用細(xì)沙回填。3.4.7 空調(diào)水系統(tǒng) 該空調(diào)末端水系統(tǒng)簡單，為了節(jié)省初投資，空調(diào)水路采用異程 式系統(tǒng)。3.4.8 管道循環(huán)系統(tǒng)1、管道管件：采用國標(biāo)熱鍍鋅鋼管，鑄鐵或沖壓管件。2、管道保溫

10、： 50mm特制巖棉保溫管，外纏防水布，化纖玻璃絲布， 樹脂膠涂刷包裝；（或聚氨酯保溫）同時(shí)加裝電伴熱帶，預(yù)防冬季管 道凍堵。3、電磁閥：采用名牌產(chǎn)品。4、手動(dòng)閥門：采用銅體閘閥。4 地源熱泵系統(tǒng)簡介4.1 地源側(cè)系統(tǒng)由地?zé)釗Q熱器組成， 根據(jù)埋管形式可分為水平埋管和垂 直埋管兩種。 根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)形式又可分為 開式循環(huán)和閉式循環(huán)兩種。 我們推薦 采用閉式循環(huán)垂直埋管系統(tǒng)。 該種交換器埋深大約在 70150 米，主要利用淺層土壤溫度常年保持恒溫的 特性，通過地?zé)釗Q熱器與土壤的換熱達(dá)到能量提取的目的。夏季供冷時(shí)通過換熱系統(tǒng)將室內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下，一方面為建 筑物提供制冷的效果， 另一方面將熱能儲(chǔ)存與地下

11、， 作為能量儲(chǔ)備以 供冬季使用；冬季采暖時(shí)通過換熱系統(tǒng)將低 溫?zé)嵩矗ǖ叵聨r土層）儲(chǔ)存的熱能 提取出來，用于供暖循環(huán)水的加熱， 以備建筑物采暖使用。通過整體設(shè) 計(jì)可使這種循環(huán)周而復(fù)始的運(yùn)轉(zhuǎn)， 保證系統(tǒng)的供冷、供暖及供衛(wèi)生熱水要求。從能量守恒角度考慮，系 統(tǒng)以 30的電能作為驅(qū)動(dòng)， 從地下巖土中獲得了 70的熱量（冷量）， 與傳統(tǒng)的中央空調(diào)（冷水機(jī)組鍋爐）相比，節(jié)能效果是顯著的；又 因其取消了鍋爐，它的環(huán)保特性也是很突出的。4.2 地源熱泵系統(tǒng)特點(diǎn) 運(yùn)行節(jié)能地溫循環(huán)冷暖系統(tǒng)由于只與溫度相對(duì)穩(wěn)定的淺層土壤進(jìn)行換熱 （常年穩(wěn)定在 12-15），故系統(tǒng)效率很高 夏季運(yùn)行 COP 5.0以上、 冬季運(yùn)行

12、COP 4.2左右。相對(duì)于其他系統(tǒng)，它的耗能極少，故能源花 費(fèi)極低。綠色環(huán)保 由于系統(tǒng)均為閉式環(huán)路，與外界只有能量交換，而無介質(zhì)交換， 故不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。 另外其所使用的能量為電能和地?zé)崮埽?全部 為清潔環(huán)保的能源。運(yùn)行安全、可靠由于系統(tǒng)的主要能量來源基本不受外界干擾且無易燃、易爆燃料 儲(chǔ)存的隱患，故系統(tǒng)運(yùn)行極為安全。熱泵機(jī)組技術(shù)成熟，加工簡便， 比傳統(tǒng)產(chǎn)品壽命長均超過 15 年，故系統(tǒng)運(yùn)作極為可靠。 一機(jī)多用熱泵機(jī)組基本可滿足建筑物制冷、采暖要求，同時(shí)還可以提供生 活用熱水，先進(jìn)的主機(jī)系統(tǒng)， 故一套系統(tǒng)承擔(dān)全部任務(wù)， 占地空間小地源熱泵與空氣源熱泵特點(diǎn)對(duì)比分析項(xiàng)目地源熱泵空氣源熱泵占地面

13、積機(jī)房占地面積小， 可以放在地下，設(shè)置靈 活通常置于建筑樓頂上，影響建筑美觀環(huán)境影響因 素地下溫度恒定， 高效率運(yùn)行受氣候影響有時(shí)不能供熱或制冷， 需要的電負(fù)荷加大設(shè)備壽命20-25年7-10年驅(qū)動(dòng)能源電能利用系數(shù) 4.2 5.8電能利用系數(shù) 23環(huán)境指標(biāo)無任何污染產(chǎn)生城市熱島效應(yīng)初投資較高較低備注 ：1.地下?lián)Q熱器安裝 含管材、管件、管路安裝、回填、三次打壓試驗(yàn)及 管路沖洗；5 系統(tǒng)功能及特點(diǎn)5.1 高效節(jié)能，成本低廉 最大效率的利用土壤中能量可節(jié)約能源 40%以上，運(yùn)行成本大大 降低，智能化控制還可以節(jié)省人員開支，所以日常運(yùn)行費(fèi)用很低。5.2 安全可靠，沒有危險(xiǎn) 地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)沒有常規(guī)能源所存在的易燃易爆、 中毒、斷路、 觸電等危險(xiǎn)，因此是最安全最可靠的熱水系統(tǒng)。5.3 綠色環(huán)保，沒有污染 采用了土壤中潔凈的綠色能源，避免了礦物燃料對(duì)環(huán)境的污染。因此，系統(tǒng)在冬季制熱的過程中