地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)方案

1、地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)方案一項(xiàng)目簡(jiǎn)介項(xiàng)目名稱:中央空調(diào)及熱水工程;建筑面積:434M2;工程簡(jiǎn)述:本次設(shè)計(jì)將完成中央空調(diào)制冷、制熱及生活熱水功能。二、氣象參數(shù):1、室外氣象設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ19-87提供的氣象參數(shù),確定室外空氣計(jì)算參數(shù): A、空氣調(diào)節(jié)室外計(jì)算干球溫度冬季:TWK= 0.7夏季:TWK= 34.3B、夏季空氣調(diào)節(jié)室外計(jì)算濕球溫度:TWS=26.4C、冬季空氣調(diào)節(jié)室外計(jì)算相對(duì)濕度(最冷月月份平均相對(duì)濕度=64%2、室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)夏季空調(diào)室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度26±2,相對(duì)濕度為40%冬季空調(diào)室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度20±2,相對(duì)濕度為40%三、設(shè)計(jì)依據(jù)1、采暖

2、通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)規(guī)范GBJ19-87.2、通風(fēng)與空調(diào)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范GB50243-98.3、機(jī)械制冷ANSLB9.1安全規(guī)范.4、國(guó)家防火協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)90A.5、國(guó)際電工IEC規(guī)范.6、通風(fēng)與空調(diào)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)T613 GB50045-957、建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范8、甲方提供的圖紙及空調(diào)要求四、戶式中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 空調(diào)系統(tǒng)的確定根據(jù)甲方對(duì)本空調(diào)的具體要求1空調(diào)系統(tǒng)不需要另加冷熱源即能冬季制熱夏季制冷,一年四季能提供55生活熱水2空調(diào)在運(yùn)行中能效比高,運(yùn)行費(fèi)用低。綜合甲方的要求,經(jīng)過認(rèn)真分析當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況,本工程采用地源熱泵(全熱回收空調(diào)+生活熱水系統(tǒng)。4.2 室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的確定1充分考

3、慮到各個(gè)房間便于控制,每個(gè)房間都設(shè)置風(fēng)機(jī)盤管,考慮到室內(nèi)送風(fēng)均勻,采用風(fēng)管送入,其送風(fēng)形式為:側(cè)送上回上送上回。2室內(nèi)負(fù)荷及主機(jī)形式的確定考慮到此建筑為高檔別墅戶式住宅樓,根據(jù)使用的實(shí)際特點(diǎn),夏季建筑冷負(fù)荷取104W/,冬季熱負(fù)荷取80 W/;室內(nèi)冬季采暖采用兩套方案:風(fēng)機(jī)盤管加地板輻射采暖,地板輻射采暖冬季熱負(fù)荷取60W/根據(jù)業(yè)主介紹,本游泳池25噸熱水恒溫28,熱源采用地源熱泵制熱系統(tǒng)。1、空調(diào)系統(tǒng)冷(熱負(fù)荷確定 根據(jù)空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè),考慮到室內(nèi)各區(qū)域同時(shí)使用系數(shù),通?？照{(diào)主機(jī)冷熱負(fù)荷配備為末端設(shè)備負(fù)荷的80%90%,室內(nèi)末端空調(diào)系統(tǒng):各房間空調(diào)方式:全部采用風(fēng)機(jī)盤管水系統(tǒng),該方案特點(diǎn):布置靈

4、活,根據(jù)業(yè)主要求及現(xiàn)場(chǎng)情況和裝潢決定風(fēng)機(jī)盤管的位置及吊裝;運(yùn)行節(jié)能,每個(gè)房間可以獨(dú)立控制開、停,而且三速調(diào)節(jié),避免全風(fēng)系統(tǒng)一開全開的弊病,因而運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省;安裝方便,風(fēng)機(jī)盤管的連接為水管,體積小,可以不事先預(yù)留孔,穿墻、過梁非常方便,和消防系統(tǒng)、照明系統(tǒng)矛盾很少;送風(fēng)方式采用風(fēng)機(jī)盤管側(cè)送風(fēng),下回風(fēng),送風(fēng)組織非常理想。新風(fēng)供給采用窗式微量通風(fēng)器和建筑裝潢統(tǒng)籌考慮。冬季采暖采用目前最為時(shí)尚的地板輻射采暖系統(tǒng),節(jié)能、舒適。空調(diào)主機(jī)選擇方案:方案一:選擇目前世界最節(jié)能環(huán)保的地源熱泵冷熱水機(jī)組美國(guó)辛普森生產(chǎn)技術(shù)由江蘇辛普森七彩新能源有限公司生產(chǎn)的出口機(jī)型;水源熱泵冷熱水機(jī)組。型號(hào):SDR-440S/W

5、數(shù)量:1臺(tái)制冷量:44.8KW/臺(tái)制熱量:48KW/臺(tái)額定功率:8.8KW完全能滿足冷熱負(fù)荷。該方案需提供地下冷卻系統(tǒng),根據(jù)業(yè)主實(shí)際狀況:A、可以提供地下井水源,流量5噸/小時(shí),B、采用地下埋管系統(tǒng):埋管深度63M,埋管材料用32×2.0PE管道連成U 型管,U 型管數(shù)量為10個(gè),距地面1.5米處用50×2.5PE管同程連接至空調(diào)主機(jī),施工結(jié)束后地表面依然可以進(jìn)行綠化、道路施工等。C、空調(diào)方案特點(diǎn)優(yōu)勢(shì):1環(huán)保節(jié)能。空調(diào)主機(jī)模塊化設(shè)計(jì),可以根據(jù)建筑物冷熱負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)主機(jī)的開啟,運(yùn)行更為節(jié)省,室內(nèi)采用的空調(diào)方式為獨(dú)力式風(fēng)機(jī)盤管水系統(tǒng),開關(guān)隨意,大大節(jié)省了能源;2能效比高?？?/p>

6、調(diào)壓縮機(jī)選用世界名牌渦旋式空調(diào)壓縮機(jī),能效比高;3夏季運(yùn)行可以免費(fèi)使用生活熱水;過渡季節(jié)可以提供生活熱水洗浴;4使用壽命長(zhǎng)。室外地下埋管系統(tǒng)無腐蝕,使用壽命可達(dá)50年以上,空調(diào)主機(jī)由于機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境理想,比常規(guī)空調(diào)主機(jī)使用壽命更長(zhǎng),與風(fēng)冷形式例如VRV空調(diào)相比、沒有制冷系統(tǒng)管路總長(zhǎng)度的限制,不存在彎曲阻力、垂直管回油困難易造成機(jī)組燒毀問題,不會(huì)產(chǎn)生制冷系統(tǒng)管路滲漏等不利因素的影響制冷/供熱效果。因此使用壽命可達(dá)25年以上。5方案性價(jià)技術(shù)來源:空調(diào)系統(tǒng)方案來自上海瀚初暖通有限公司熱泵工程經(jīng)驗(yàn)。熱泵產(chǎn)品為辛普森公司制造。產(chǎn)品及技術(shù)上符合中美兩國(guó)倡導(dǎo)的“高效、節(jié)能、環(huán)?！?可以為用戶節(jié)約4060%能源

7、。2、根據(jù)現(xiàn)有條件,考慮到機(jī)組運(yùn)行費(fèi)用及投資費(fèi)用,結(jié)合本別墅熱水空調(diào)主機(jī)選擇方案:根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)及業(yè)主要求,選用辛普森公司風(fēng)冷熱泵主機(jī)一臺(tái),型號(hào):SFR-750S/W 數(shù)量:1臺(tái)制冷量:75KW/臺(tái)制熱量:83.6KW/臺(tái)額定功率:16.4KW 該機(jī)器包括向25噸游泳池提供恒溫?zé)崴?3空調(diào)生活熱水的確定可以根據(jù)甲方實(shí)際生活需求量來設(shè)置熱水箱。熱水箱可以設(shè)置設(shè)備間,亦可設(shè)置在樓頂,設(shè)置在樓頂?shù)暮锰幵谟谏顭崴褂脗?cè)無需外加動(dòng)力源,利用高位水的壓差,給室內(nèi)用水點(diǎn)提供生活熱水。4室外換熱器的確定 計(jì)算地下負(fù)荷冬夏季地下?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。可以根據(jù)以下公式計(jì)算:Q

8、1、= Q 1 ×(1+COP 1= 43040×(1+51=51648W 其中:Q 1:夏季向土壤排放的熱量, W Q 1 :夏季設(shè)計(jì)總冷負(fù)荷, WCOP :設(shè)計(jì)工況下地源熱泵機(jī)組的制冷系數(shù)因?yàn)橄募鞠蛲寥乐信欧诺臒崃窟h(yuǎn)大于冬季從土壤中吸取的熱量。所以以夏季向土壤排放的熱量Q 1進(jìn)行計(jì)算。 地埋埋管管長(zhǎng)地下熱交換器長(zhǎng)度的確定除了已確定的系統(tǒng)布置和管材外,還需要有當(dāng)?shù)氐耐寥兰夹g(shù)資料,如地下溫度、傳熱系數(shù)等。根據(jù)我們實(shí)際工程中經(jīng)驗(yàn),可以暫先利用管材“換熱能力”來計(jì)算管長(zhǎng)(可根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)調(diào)整。換熱能力即單位垂直埋管深度或單位管長(zhǎng)的換熱量,豎直埋管為7080W/m (單U 管D

9、E32按照70 W/m 計(jì)算,雙U 管DE25按照80 W/m 計(jì)算管長(zhǎng)左右。設(shè)計(jì)時(shí)可取換熱能力的下限值,即70W/m (管長(zhǎng),具體計(jì)算公式如下:701'=Q L 其中L 豎井埋管總長(zhǎng),m '1Q 夏季向土壤排放的熱量,kW 分母“70”是夏季每m 管長(zhǎng)散熱量,W/m 7051648=L =737(米 確定豎孔個(gè)數(shù)、孔間距及橫埋管布置。根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn),每個(gè)豎孔暫定為80米(可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況調(diào)整?？讖綖?10,孔間距為4.5m 6m 。根據(jù)下式計(jì)算豎孔數(shù)目:HLN =其中 N 豎孔總數(shù)，個(gè) L 豎井埋管總長(zhǎng)，m H 每口豎孔的長(zhǎng)度，m 豎孔個(gè)數(shù)不能太多，否則施工難度和施工

10、成本大大增加。 N = L 737 = H 60 =10（個(gè)） 考慮到整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性， 考慮到整個(gè)系統(tǒng)的熱力平衡及運(yùn)行可靠性，圓整后取 10 個(gè)。 孔位及橫埋管位置布置待定（根據(jù)工程實(shí)際情況確定） 管材的選取 一般來講，一旦將換熱器埋入地下后，基本不可能進(jìn)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。根據(jù)地源熱泵施工規(guī)范要求選擇了 SDR11 高聚乙烯 PE 管。額定承壓能力為 1.25MPa。 確定管徑 在實(shí)際工程中確定管徑必須滿足兩個(gè)要求： （1）管道要大到足夠保持最小輸送功 率； （2）管道要小到足夠使管道內(nèi)保持紊流（流體的雷諾數(shù) Re 達(dá)到 3，000 以上）以

11、 保證流體與管道內(nèi)壁之間的傳熱。顯然，上述兩個(gè)要求相互矛盾，需要綜合考慮。一 般并聯(lián)環(huán)路用小管徑， 集管用大管徑， 地下熱交換器埋管常用管徑有 20mm、 25mm、 32mm、 40mm、50mm，63mm 管內(nèi)流速控制在 1.22m/s 以下,對(duì)更大管徑的管道，管內(nèi)流速控制在 2.44m/s 以下或一般把各管段壓力損失控制在 4mH2O/100m 當(dāng)量長(zhǎng)度以下。該項(xiàng)目豎埋 管采用 PE 管為 d32，橫管最大采用為 d63。 計(jì)算管道壓力損失 考慮到系統(tǒng)的水力平衡，本項(xiàng)目全部采用同程式。在同程式系統(tǒng)中，選擇壓力損失 最大的熱泵機(jī)組所在環(huán)路作為最不利環(huán)路進(jìn)行阻力計(jì)算?？刹捎卯?dāng)量長(zhǎng)度法，將局部

12、 阻力件轉(zhuǎn)換成當(dāng)量長(zhǎng)度，和管道實(shí)際長(zhǎng)度相加得到各不同管徑管段的總當(dāng)量長(zhǎng)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。 水泵選型 根據(jù)上述計(jì)算最不利環(huán)路所得的管道壓力損失，再加上末端機(jī)組、平衡閥和其他 設(shè)備元件的壓力損失，確定水泵的揚(yáng)程，需考慮一定的安全裕量。根據(jù)系統(tǒng)總流量和 水泵揚(yáng)程，選擇滿足要求的水泵型號(hào)及臺(tái)數(shù)。 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(jì)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(yáng)程一半的總和，即： p = p 0 + gh + 0.5 p h 其中 p 管路最大壓力，

13、Pa p 0 建筑物所在的當(dāng)?shù)卮髿鈮海琍a 3 地下埋管中流體密度，kg/m 2 g 當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，m/s h 地下埋管最低點(diǎn)與閉式循環(huán)系統(tǒng)最高點(diǎn)的高度差，m p h 水泵揚(yáng)程，Pa 杭州夏季大氣壓力 p0 100500 Pa，水的密度 1000 kg/m3， 當(dāng)?shù)刂亓铀俣?g 9.8 m/s2，高度差 h 60 m 重力作用靜壓 g h 588000 Pa 水泵揚(yáng)程一半 0.5 p h 20 mH2O98000Pa 因此，管路最大壓力 p = p 0 + gh + 0.5 p h 696500Pa（約 0.70Mpa） 一般品牌高聚乙烯 PE80（SDR11）額定承壓能力為 1.25MP

14、a，管材滿足設(shè)計(jì)要求。 地源熱泵產(chǎn)品介紹 地源熱泵（Ground Source Heat Pump）技術(shù)是利用大地作為低位熱源，通常是利 用地球表面淺層土壤、水源并應(yīng)用熱泵原理，對(duì)建筑物進(jìn)行冬季供暖、夏季制冷。 熱 冷 熱 冷 冷 暖 冷 暖 冷 季 熱 熱 熱 暖 暖 暖 冷 冬 季 暖 地球表面淺層吸收了太陽(yáng)進(jìn)入地球的相當(dāng)?shù)妮椛淠芰?，并且溫度一般都相?duì)穩(wěn)定。 地源熱泵機(jī)組工作原理就是在夏季將建筑物中的熱量轉(zhuǎn)移到水源或土壤中蓄存起來， 而冬季，則從水源或土壤中提取能量供給建筑物使用。 地源熱泵的名稱最早出現(xiàn)在 1912 年瑞士的一份專利文獻(xiàn)中1，但真正意義的商 業(yè)應(yīng)用也就十幾年的歷史，但發(fā)展

15、相當(dāng)迅速。如美國(guó)，截止 1985 年全國(guó)共有 14,000 套地源熱泵，而 1997 年就安裝了 45,000 套，到目前為止已安裝了 400,000 套，而且 每年以 10的速度穩(wěn)步增長(zhǎng)。1998 年美國(guó)商業(yè)建筑中地源熱泵系統(tǒng)已占空調(diào)總保有量 的 19，其中新建筑中占 30。 中、北歐如瑞典、瑞士、奧地利、德國(guó)等國(guó)家主要利用淺層地?zé)豳Y源，采用地下 埋管（埋深<400 米深）的地源熱泵，用于室內(nèi)地板輻射采暖或提供生活熱水。據(jù) 1999 年的統(tǒng)計(jì)，家用供熱裝置中，地源熱泵所占比例較高，瑞士為 96，奧地利為 38， 丹麥為 27。同時(shí)，中、北歐海水源熱泵的研究和應(yīng)用也比較多。 在我國(guó)，地源熱泵的應(yīng)用才起步較晚，但發(fā)展?jié)摿κ志薮?。一方面，隨著城市 環(huán)境問題的日益重視和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，北方地區(qū)新建小區(qū)一般不能使用燃煤鍋爐房 供熱，以何種方式解決這些新建小區(qū)的供熱問題成為目前住宅建設(shè)中的大問題。另一 方面，近年來我國(guó)住宅空調(diào)安裝率迅速增長(zhǎng)。上海居民住宅空調(diào)擁有率已超過 60， 北京也達(dá)到 34，城鎮(zhèn)居民住宅平均擁有