上海市XX某高樓地源熱泵設(shè)計

1、上海市xx某高樓地源熱泵設(shè)計一、熱泵系統(tǒng)運行原理圖二、設(shè)計選型圖紙為上海市xx某高樓。該建筑物是一幢五層高的高樓，層高5.1m,總建筑面積約為15000m²。該學(xué)校處在上海市，本建筑所在地區(qū)，地下約80m以上的地層，為粉質(zhì)粘土、粘土和砂礫堆積層，沒有堅硬的巖石層，較適于地下?lián)Q熱器的安置.選用土壤源熱泵作為空調(diào)系統(tǒng)冷熱源的設(shè)計方案1、建筑物冷熱負荷及冬夏季地下?lián)Q熱量計算氣象資料（上海）1室外設(shè)計參數(shù)冬季空調(diào)：1.2，夏季空調(diào):34.6，夏季空調(diào)室外計算濕球：28.2，冬季空調(diào)室外計算相對濕度：74%。2室內(nèi)設(shè)計參數(shù)冬季為：1822，夏季為：24283深井取水設(shè)計參數(shù)井水取水量調(diào)節(jié)水池儲

2、水量井水溫度設(shè)計計算冬季井水溫度設(shè)計計算夏季井水溫度160t/小時800t24.52425 建筑物冷熱負荷計算與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)冷熱負荷計算方法相同，可參考有關(guān)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計手冊，在此不再贅述。 冬夏季地下?lián)Q熱量分別是指夏季向土壤排放的熱量和冬季從土壤吸收的熱量?？梢杂上率龉?計算： kw （1） kw （2）其中夏季向土壤排放的熱量，kw夏季設(shè)計總冷負荷，kw冬季從土壤吸收的熱量，kw冬季設(shè)計總熱負荷，kw設(shè)計工況下水源熱泵機組的制冷系數(shù)設(shè)計工況下水源熱泵機組的供熱系數(shù)一般地，水源熱泵機組的產(chǎn)品樣本中都給出不同進出水溫度下的制冷量、制熱量以及制冷系數(shù)、供熱系數(shù)，計算時應(yīng)從樣本中選用設(shè)計工況下的、

3、。若樣本中無所需的設(shè)計工況，可以采用插值法計算。根據(jù)圖紙求得建筑物總冷負荷：674kw；建筑物冷負荷指標:103 w/m2；建筑物總熱負荷:665 kw ；建筑物熱指標:99w/m2 。q1=678×(1+1/5.3)=805.9kw；q2=625×(1-1/4.3)=481kw2、地埋管的選取 地下熱交換的性能和質(zhì)量是保證地源熱泵系統(tǒng)長期的穩(wěn)定性和可靠性的關(guān)鍵。一旦將換熱器埋入地下后，基本不可能進行維修或更換，這就要求保證埋入地下管材的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定并且耐腐蝕。常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)中使用的金屬管材在這方面存在嚴重不足，且需要埋入地下的管道的數(shù)量較多，應(yīng)該優(yōu)先考慮使用價格較低的管材。

4、所以，土壤源熱泵系統(tǒng)中一般采用塑料管材。目前最常用的是聚乙烯（pe）和聚丁烯（pb）管材，它們可以彎曲或熱熔形成更牢固的形狀，可以保證使用50年以上；而pvc管材由于不易彎曲，接頭處耐壓能力差，容易導(dǎo)致泄漏，因此，不推薦用于地下埋管系統(tǒng)。本系統(tǒng)綜合場地和費用等各方面的考慮，采用立式雙管同程系統(tǒng)。3、確定管徑在實際工程中確定管徑必須滿足兩個要求：（）管道要大到足夠保持最小輸送功率；（）管道要小到足夠使管道內(nèi)保持紊流以保證流體與管道內(nèi)壁之間的傳熱。顯然以上兩點矛盾，需要綜合考慮。一般并聯(lián)管路用小管徑，集管用大管徑，地埋管常用的管徑有20mm、25mm、32mm、40mm、50mm，管內(nèi)流速控制在0

5、.6 m/s以下，對更大的管道，管內(nèi)流速控制在2.0m/s以下或把管道壓力損失控制在4mh20/100m當量長度以下。選用聚乙烯管材pe63（sdr11），并聯(lián)環(huán)路管徑為dn25，集管管徑分別為dn32、dn40、dn50、dn 70、dn 80、dn 100、dn 110、dn 140。4、 確定豎井埋管管長 地下熱交換器長度的確定除了已確定的系統(tǒng)布置和管材外，還需要有當?shù)氐耐寥兰夹g(shù)資料，如地下溫度、傳熱系數(shù)等。文獻2介紹了一種計算方法共分9個步驟, 很繁瑣，并且部分數(shù)據(jù)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的換熱量，一般垂直埋管為7

6、0110w/m(井深)，或3555w/m(管長)，水平埋管為2040w/m（管長）左右3。設(shè)計時可取換熱能力的下限值，即35w/m（管長），具體計算公式如下： （3）其中豎井埋管總長，m夏季向土壤排放的熱量，kw分母“35”是夏季每m管長散熱量，w/m最低進口流體溫度下熱泵機組的的制熱性能系數(shù)也根據(jù)熱泵機組數(shù)據(jù)而確定。不小于當?shù)囟臼彝鈿鉁卦偌由?.4。根據(jù)空氣調(diào)節(jié)設(shè)計手冊，武漢市的冬季室外氣溫為-5，這里確定為-1，符合土壤源熱泵系統(tǒng)對最低進口流體溫度的要求。經(jīng)計算得=17156.3m5、 確定豎井數(shù)目及間距 國外，豎井深度多數(shù)采用50100m2，設(shè)計者可以在此范圍內(nèi)選擇一個豎井深度h，代入

7、下式計算豎井數(shù)目: （4）其中豎井總數(shù)，個豎井埋管總長，m豎井深度，m 分母“2”是考慮到豎井內(nèi)埋管管長約等于豎井深度的2倍。然后對計算結(jié)果進行圓整，若計算結(jié)果偏大，可以增加豎井深度，但不能太深，否則鉆孔和安裝成本大大增加。 關(guān)于豎井間距有資料指出：u型管豎井的水平間距一般為4.5m3，也有實例中提到dn25的u型管，其豎井水平間距為6m，而dn20的u型管，其豎井水平間距為3m4。若采用串聯(lián)連接方式，可采用三角形布置（詳見2）來節(jié)約占地面積?？捎嬎愕每咨顬?6m.6、 計算管道壓力損失在同程系統(tǒng)中，選擇壓力損失最大的熱泵機組所在環(huán)路作為最不利環(huán)路進行阻力計算。可采用當量長度法，將局部阻力件轉(zhuǎn)

8、換成當量長度，和管道實際長度相加得到各不同管徑管段的總當量長度，再乘以不同流量、不同管徑管段每100m管道的壓降，將所有管段壓降相加，得出總阻力。7、 水泵選型 熱泵的選擇計算:總冷量=維護結(jié)構(gòu)冷負荷新風(fēng)冷負荷=669kw 總熱量=維護結(jié)構(gòu)熱負荷新風(fēng)熱負荷=613kw由于夏天采用冷卻塔加熱泵的形式，所以選熱泵時應(yīng)根據(jù)冬天的熱負荷。可選兩臺gshp430。gshp430性能參數(shù)：制冷量：430kw;制熱量519kw；輸入功率：制冷：81.13kw; 制熱：117kw容量調(diào)節(jié)范圍：25%-100%蒸發(fā)器性能參數(shù)：水管尺寸：dn125;制冷實用工況冷卻水流量：84.2m3/h制熱實用工況熱源水流量：

9、48m3/h冷凝器性能參數(shù)：水管尺寸：dn125制冷實用工況冷卻水流量：50m3/h制熱實用工況熱源水流量：86m3/h機組阻力：45000pa1.地下盤管循環(huán)水泵： 冷卻水流量：q=w/（4.2×）式中：w地下盤管承擔(dān)的冷負荷，由前計算可得805kw 由所選機組決定，在這為100c 計算可得q為19kg/s系統(tǒng)總阻力：p=地下盤管沿程阻力+熱泵機組阻力=61+45=106kpa水泵揚程：p=1.2p=127.2kpa =12.7mh20;水泵水量: q=1.2q=82 m3/h選三臺蘇州制泵公司的klw50-125（i）a：流量29 m3/h；揚程14.4m;電功率2.2kw2.冷

10、卻水循環(huán)水泵： 水流量：q=w/（4.2×）式中：w冷卻塔承擔(dān)的冷負荷，由冬夏兩季的負荷差可得324 kw 由所選冷卻塔決定，在這為50c 計算可得q=54 m3/h 水泵揚程為：冷卻塔系統(tǒng)的沿程阻力x1.2=8582x1.2=10298.4pa 水泵流量為：54x1.2=64.8 m3/h 選擇兩臺北京制泵公司生產(chǎn)的kql 80/300-30/2：流量32.5 m3/h；揚程9m; 電功率2.2kw8 冷卻塔型號根據(jù)參考文獻得冷卻塔流量計算公式 gt =q/ t cp 式中：q冷卻塔需處理的冷負荷 在本系統(tǒng)中為冬夏兩季地下盤管承擔(dān)負荷之差。 q=324kw cp水的定壓比熱 4.1

11、74 kj/kg.0ct冷卻塔進出水溫差 6 0c根據(jù)參考文獻的公式 可計算得冷卻塔的流量為15kg/s根據(jù)流冷卻塔的選型與冷卻塔的循環(huán)水量gt (m3/h) ,冷卻塔進水溫度t1,進出水溫差t,室外濕球溫度t選金日冷卻水塔低噪音型。根據(jù)流量，由于武漢的濕球溫度為28，選kln70（空調(diào)型）9、 校核管材承壓能力管路最大壓力應(yīng)小于管材的承壓能力。若不計豎井灌漿引起的靜壓抵消，管路所需承受的最大壓力等于大氣壓力、重力作用靜壓和水泵揚程一半的總和1，即： 其中管路最大壓力，pa建筑物所在的當?shù)卮髿鈮海琾a地下埋管中流體密度，kg/m3 當?shù)刂亓铀俣龋琺/s2地下埋管最低點與閉式循環(huán)系統(tǒng)最高點的高

12、度差，m水泵揚程，pa經(jīng)計算本設(shè)計符合要求。三、 可行性分析（1）地源熱泵的環(huán)保性沒有尾氣排放,不污染大氣，噪音低，能耗小，使用壽命長，不消耗水資源。（2）地源熱泵的經(jīng)濟性地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)總投資為每平方米投資為290元左右,采用大地的能量來作為供熱的能源,運行費用省。（3）地源熱泵的穩(wěn)定性大地收集了47%的太陽能量,是取之不盡、用之不竭的廉價能源,大地土壤的溫度(10米以下)常年恒溫,溫度恒定在13-15之間，使用地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)就可以在夏天制冷時,把熱量排到地下貯存起來,冬天供熱時,再把熱量取出來使用，因此,地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)耗電功率小,不受環(huán)境空氣環(huán)境溫度的影響,穩(wěn)定性特別好。四、參考文獻：1 蔣能照，劉道平.水源·地源&#