地源熱泵風(fēng)機(jī)盤管加獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)方案_secret_圖文

1、 某別墅地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)方案2009年7月目錄第一章 工程概況及方案設(shè)計(jì)依據(jù) 11、工程概況 12、設(shè)計(jì)依據(jù) 1第二章 室外地埋管系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案說明 31、系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 32、土壤換熱器換熱參數(shù) 5第三章 地源熱泵系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)方案 91、機(jī)房配置說明 9第四章 地源熱泵系統(tǒng)末端設(shè)計(jì)方案 111、風(fēng)機(jī)盤管加獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)特點(diǎn)及應(yīng)用 112、風(fēng)機(jī)盤管選型 11第一章 工程概況及方案設(shè)計(jì)依據(jù)1、工程概況本項(xiàng)目位于浙江紹興，該建筑E10#樓主要以居住為主，建筑面積為303.4m2。由于本項(xiàng)目暫未提供冷熱負(fù)荷，考慮浙江紹興氣候特點(diǎn)，按照負(fù)荷指標(biāo)法進(jìn)行空調(diào)冷熱負(fù)荷計(jì)算（包括新風(fēng)冷負(fù)荷）。具體數(shù)據(jù)如下表：空

2、調(diào)冷負(fù)荷一層115.9m2二層118m2三層62.2總和17.4kw17.7kw9.4kw44.5kw空調(diào)熱負(fù)荷一層115.9m2二層118m2三層62.2總和15.1kw15.3kw8.1kw38.5kw2、設(shè)計(jì)依據(jù)2.1、設(shè)計(jì)所采用的相關(guān)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范GB500192003高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB50045-95 (2005年版通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB50243-2002建筑給水排水及采暖工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB50242-2002給排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范GB50268-97 埋地聚乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程CJJ101-2004 J362-20

3、04地源熱泵供暖空調(diào)技術(shù)規(guī)程GB50366-20052.2、室外設(shè)計(jì)參數(shù)1、夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度：32.12、夏季空調(diào)室外計(jì)算濕球溫度：28.03、夏季平均日較差：3.84、冬季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度：-4 5、冬季采暖室外計(jì)算干球溫度：-26、冬季通風(fēng)室外計(jì)算干球溫度：37、室外平均風(fēng)速：夏季 3.8m/s 冬季 3.8m/s3、技術(shù)方案附件附一、地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用比較1運(yùn)行費(fèi)用分析計(jì)算約定1、能效比cop=制冷（熱）量/輸入功率2、每年制冷4個月120天，平均每天工作10小時共計(jì)1200小時3、每年制熱4個月120天，平均每天工作10小時共計(jì)1200小時4、約定電價0

4、.60元/kW.h，天然氣價格2.7元/立方米2 運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算分析（1）地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用季節(jié)負(fù)荷百分比主機(jī)輸入功率kW停機(jī)率輔助設(shè)備功率kW時間百分比時間（h）電費(fèi)運(yùn)行費(fèi)用（元/度）（元）夏季制冷30%2.310.82.120%2400.6568.5170%5.390.82.150%6000.62,308.32100%7.70.82.130%3600.61,784.16冬季制熱30%3.240.52.120%2400.6535.6870%7.560.52.150%6000.62,116.80100%10.80.52.130%3600.61,620.00總計(jì)8,933.47使用地源熱泵機(jī)

5、組，夏季制冷季節(jié)得到的生活熱水是完全免費(fèi)的，其他季節(jié)制取生活熱水的時間為8個月，也就是240天，生活熱水為0.3M3/天，則制取生活熱水的費(fèi)用為0.3M3/天 *240天 *35*0.17元(每M3的水溫度升高1=428.4元，所以采用地源熱泵機(jī)組系統(tǒng)，一年中空調(diào)部分加生活熱水部分運(yùn)行費(fèi)用為：8,933.47+428.4=8827.87元（2）傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用季節(jié)負(fù)荷百分比主機(jī)輸入功率kW停機(jī)率輔助設(shè)備功率kW時間百分比時間（h）電費(fèi)運(yùn)行費(fèi)用（元/度）（元）夏季制冷30%7.350.82.120%2400.61,149.1270%17.150.82.150%6000.65,695.2010

6、0%24.50.82.130%3600.64,687.20冬季制熱30%7.350.52.120%2400.6831.6070%17.150.52.150%6000.63,843.00100%24.50.52.130%3600.63,099.60總計(jì)19,305.72使用傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)時，一年365天都要使用傳統(tǒng)設(shè)備制取生活熱水，設(shè)定使用燃?xì)忮仩t熱水器，則制取生活熱水的費(fèi)用為0.3M3/天 *365天 *35*0.38元（每M3的水溫度升高1）=1456.35元，所以采用傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)，一年中空調(diào)部分加生活熱水部分運(yùn)行費(fèi)用為：19,305.72+1456.35=20762.07元 19,305.7

7、2*0.6+1456.3*0.45=12238.3元綜上所述：一年中，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用節(jié)約20762.07-8827.87=11934.2元。12238.3-8827.87=3410.4元。（3）參考數(shù)據(jù)表-各種能源形式達(dá)到同等效果的所需費(fèi)用能源類型熱值價格實(shí)現(xiàn)形式效率1噸水加熱1攝氏度需4200KJ各能源需求量1噸水加熱1攝氏度需4200KJ所需能源費(fèi)用（元）電3600 KJ/度0.6元/度地源熱泵4.30.28度0.17 電加熱器0.82.3度1.4天然氣35588KJ/立方米2.7元/立方米燃?xì)忮仩t0.80.14立方米0.38 柴油42705KJ/kg5.73元/k

8、g柴油鍋爐0.80.12立方米0.69 附二、地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)初投資費(fèi)用比較地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)（萬元）傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)（萬元）地埋管16.70機(jī)組6.58.5末端5.55.5加熱設(shè)備0.581.6其他配件6.56.5總計(jì)35.7822.1從表中可看出：地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)初投資費(fèi)用比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)高35.78-22.1=13.68萬元；按每年運(yùn)行費(fèi)用節(jié)約11934.2元來計(jì)算，回收年限為：136800/11934.2=11年，地埋管部分使用壽命為50年以上，采用地源熱泵系統(tǒng)，投資回報后，剩余39年運(yùn)行費(fèi)用總共可節(jié)約39*11934.2=465433.8元（46.6萬元），傳統(tǒng)空調(diào)使用壽命為1

9、2-15年，地源熱泵空調(diào)使用壽命為15-18年， 50年中，傳統(tǒng)空調(diào)需更換4次，地源熱泵空調(diào)只需更換3次，又省掉1臺地源熱泵機(jī)組的投入，由此產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益（8.5萬元）是相當(dāng)可觀的。地源熱泵熱水機(jī)組使用壽命為15-18年，燃?xì)忮仩t熱水器使用壽命為6-8年，50年中，地源熱泵熱水機(jī)組更換約3次，燃?xì)忮仩t熱水器需更換6次，節(jié)省的設(shè)備費(fèi)用為3*1.6=4.8萬元。綜合以上，50年中，使用地源熱泵機(jī)組產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益為46.6+8.5+4.8=59.9萬元。第二章 室外地埋管系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案說明1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路近年來由于節(jié)能環(huán)保要求的提高，對建筑的采暖空調(diào)方式提出了新的要求。作為獨(dú)立的建筑物，既需要冬季供暖

10、又需要夏季空調(diào)。根據(jù)這種實(shí)際需求，我們推薦采用當(dāng)今最新技術(shù)的熱泵系統(tǒng)地源熱泵系統(tǒng)。（免費(fèi)的自然能源）熱泵系統(tǒng)是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源（也稱地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。熱泵機(jī)組通過輸入少量的高品位能源（如電能），實(shí)現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉(zhuǎn)移。地能分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)的冷源，即在冬季，把地能中的熱量“取”出來，提高溫度后，供給室內(nèi)采暖；夏季，把室內(nèi)的熱量取出來，釋放到地能中去。熱泵機(jī)組的能量流動是利用其所消耗的能量（如電能）將吸取的全部熱能（即電能 + 吸收的熱能）一起排輸至高溫?zé)嵩础６渌哪芰康淖饔檬鞘怪评鋭┓锇簤嚎s至高溫高壓狀態(tài)

11、，從而達(dá)到吸收低溫?zé)嵩粗袩崮艿淖饔谩Ｕ垍⒁妶D 2-1 能流示意圖。 圖2-1能流圖地源熱泵熱泵系統(tǒng)是一種先進(jìn)的高效節(jié)能、無任何污染的采暖空調(diào)方式，在建筑用能領(lǐng)域，是作為環(huán)保和節(jié)能首推的新技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目。2003年建設(shè)部將熱泵采暖空調(diào)技術(shù)列為建筑節(jié)能新技術(shù)成果大力推廣。推廣熱泵技術(shù)，將對保護(hù)環(huán)境、提高環(huán)境質(zhì)量、進(jìn)一步推動和落實(shí)“還人類碧水藍(lán)天”起到更好的積極效果。熱泵機(jī)組根據(jù)對水源的利用方式的不同，可以分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)兩種。開式系統(tǒng)是指從地下抽水或地表抽水后經(jīng)過熱泵機(jī)組換熱后直接排放的系統(tǒng)；閉式系統(tǒng)是指利用閉式循環(huán)的土壤換熱器進(jìn)行換熱，土壤換熱器一般水平或垂直埋于地下或湖水海水中，通過與土壤

12、或湖水海水換熱來實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移。即通常說的水源熱泵和地源熱泵。如圖2-2、2-3、2-4、2-5所示圖2-2地源熱泵系統(tǒng)冬季工作示意圖 圖2-3地源熱泵系統(tǒng)冬季工作示意圖圖2-4水源熱泵系統(tǒng)夏季工作示意圖 圖2-5水源熱泵系統(tǒng)冬季工作示意圖由于水源熱泵受當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件影響，目前項(xiàng)目所在地的地層結(jié)構(gòu)我們尚不了解，鑒于地源熱泵的優(yōu)點(diǎn)，本項(xiàng)目的空調(diào)系統(tǒng)我們推薦采用地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)。如上文所述，當(dāng)今社會，環(huán)境污染和能源危機(jī)已成為威脅人類生存的頭等大事，如何解決這一問題，已成為全人類的課題。在這種背景下，以環(huán)保和節(jié)能為主要特征的綠色建筑及相應(yīng)的空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，而地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)正是滿足這些要求的新興中央

13、空調(diào)系統(tǒng)。2、土壤換熱器換熱參數(shù)2.1確定埋管形式土壤換熱器采用地下埋管（即埋置地下熱交換器）的方式來實(shí)現(xiàn)，埋管方式多種多樣。目前普遍采用的有垂直埋管和水平埋管兩種基本的配置形式。水平埋管是在淺層土壤中挖溝渠，將HDPE管水平的埋置于溝渠中，并填埋的施工工藝，垂直埋管是在地層中垂直鉆孔，然后將地下熱交換器（HDPE管）以一定的方式置于孔中，并在孔中注入填充材料的施工工藝。如圖2-6、2-7所示：圖2-6水平埋管 圖2-7垂直埋管地下熱交換器型式和結(jié)構(gòu)的選取應(yīng)根據(jù)實(shí)際工程以及給定的建筑場地條件來確定。水平埋管形式較垂直埋管形式占地面積大、換熱效率低，但相應(yīng)初投資也會較低。綜合本項(xiàng)目各方面條件，擬

14、采用的是垂直埋管。2.2、土壤換熱器的換熱量和換熱管長設(shè)計(jì)由于我所隸屬于上海地礦工程勘察院，積累了大量的地質(zhì)資料，并結(jié)合我所在實(shí)施的多個地源熱泵工程，積累了大量的各個地層的換熱量資料，綜合本項(xiàng)目所在地區(qū)的地層情況，參照類似工程的成功案例，本項(xiàng)目單位鉆孔延長米的平均換熱量暫定為冬季45w/m，夏季65w/m（建議業(yè)主委托有測試能力的公司進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)測，以確定更準(zhǔn)確的換熱率）。結(jié)合本項(xiàng)目現(xiàn)場實(shí)際場地條件和滿足換熱要求，擬設(shè)計(jì)為雙U型豎埋管，管徑為32mm高密度聚乙烯換熱管（HDPE），通過詳細(xì)計(jì)算，地埋管最大需求數(shù)量為3600米；根據(jù)我所以往大量成功項(xiàng)目的施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本項(xiàng)目所在地地層特性，并考慮經(jīng)

15、濟(jì)效益，設(shè)定本項(xiàng)目土壤換熱器的換熱孔深為45m，則換熱孔數(shù)量核算為18.2個，考慮到一定的安全系數(shù)，取20個孔。根據(jù)地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范 GB50366-2005，換熱孔間距取4.5*4.5m（局部間距，按地下管線、障礙物情況，在規(guī)范規(guī)定的3-6m范圍內(nèi)調(diào)整），整個建筑物所需的換熱孔分部占地面積約為200m2左右。2.3、地埋管材及技術(shù)參數(shù)本工程空調(diào)冷熱源由土壤耦合器提供，因土壤溫度地表15m下受大氣影響較小，年平均溫度在18左右，故土壤耦合器采用垂直形式埋管減少占地面積。 主要技術(shù)參數(shù)采用抗高壓的高密度聚乙烯管（HDPE100），原材料為進(jìn)口材料，技術(shù)參數(shù)為：管外徑32mm、管壁厚3mm

16、、承壓能力1.6Mpa，其具有接口穩(wěn)定可靠、抗應(yīng)力開裂性好、耐化學(xué)腐蝕性、水流阻力小、耐磨性好、耐老化使用壽命長（壽命可達(dá)50年）等多種優(yōu)點(diǎn)，除了應(yīng)用在地下?lián)Q熱孔中外，還廣泛應(yīng)用于城鎮(zhèn)供水、天然氣、煤氣輸送管道、食品、化工等領(lǐng)域。 施工工藝和質(zhì)量保證措施土壤換熱器系統(tǒng)是整個地源熱泵系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵，其質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到整個系統(tǒng)能否安全可靠地運(yùn)行。而且工程一旦完成，其將不可修復(fù)。因此，針對地源系統(tǒng)工程的為隱蔽性工程的特殊性，我所在多個類似項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，形成了一整套完善的地埋管系統(tǒng)質(zhì)量保證措施，主要從以下幾個方面來保證工程質(zhì)量萬無一失：1） 高密度PE管質(zhì)量方面：a）產(chǎn)品出廠時要有產(chǎn)品合格證

17、，要有原材料進(jìn)口證明；b）進(jìn)貨后，現(xiàn)場分批取樣送檢，并現(xiàn)場對長度、壁厚、外徑等進(jìn)行檢驗(yàn)；c）合格的PE管，要在工廠進(jìn)行管底連接，然后進(jìn)行打壓試驗(yàn)；d）貨到現(xiàn)場，下管前要進(jìn)行打壓，并保壓15分鐘，壓降在規(guī)定范圍內(nèi)即為合格，合格的PE管，方可下入鉆好的換熱孔；e）PE管下到孔底后，在回填料之前，再進(jìn)行二次打壓試驗(yàn)，合格后方可進(jìn)行回填料（不合格的將該P(yáng)E管提出，下入新的合格的PE管）。2） PE管下入孔前的技術(shù)準(zhǔn)備：傳統(tǒng)的方法是將連接好的PE管直接下入換熱孔內(nèi)，PE管在下入孔內(nèi)后的形狀將不規(guī)則，PE管之間會發(fā)生強(qiáng)烈的換熱干擾，從而影響整個換熱孔的換熱效率；我所的做法是在PE管下入換熱孔之前，在PE管

18、之間安裝專用支架，分隔管材，支架間距4米，使PE管之間具有一定的距離，且盡可能緊靠換熱孔的孔壁，加強(qiáng)換熱管與地層的換熱效果，減小PE管之間的換熱干擾。同時選用加重管底接頭，保持管材下入時的垂度。通過該種方法可以確保地下?lián)Q熱管的有效換熱量。（如圖2-8所示，左邊的為傳統(tǒng)的做法，右邊的為我單位采用的方法）。 圖2-83） 下管后的填料：填料的密實(shí)與否直接關(guān)系到換熱孔的換熱效率，為了提高填料的密實(shí)程度，一方面，要嚴(yán)格控制填料的速度，均勻慢速填料，減少因填料過快而造成填料在孔內(nèi)搭橋的機(jī)會；另一方面，要分批次進(jìn)行填料，在均勻填料的過程中向孔內(nèi)注入水，從而避免填料在孔內(nèi)形成搭橋，即使形成搭橋也可沖開，確保

19、填料密實(shí)。如圖2-9所示圖2-9 分批填料示意圖通過以上質(zhì)量控制措施，可確保室外換熱管系統(tǒng)使用壽命在50年以上。換熱孔通過聯(lián)絡(luò)管分區(qū)連接后匯入機(jī)房內(nèi)。循環(huán)液在完全封閉的地下管路中流動，對地下環(huán)境無任何污染。2.4、埋管聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)為確保每一個土壤換熱器都能有一定的換熱液流過，實(shí)現(xiàn)有效、高效換熱，同時最大限度增加系統(tǒng)的安全性，所以土壤換熱器按同程方式連接，確保各土壤換熱器內(nèi)循環(huán)液的流量、流速一致。第三章 地源熱泵系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)方案1、機(jī)房配置說明1.1、冷熱源機(jī)組的選用建筑的冷負(fù)荷為44.5kw，熱負(fù)荷為38.5kw，經(jīng)過計(jì)算為建筑配置意大利著名品牌 克萊門特公司生產(chǎn)的(EMHRHN0152型熱泵機(jī)組

20、1臺，滿足冬夏季冷熱負(fù)荷。機(jī)組具體參數(shù)如下表所示： 項(xiàng) 目單位(EMHRHN0152制冷工況制冷量KW45.8電功率KW10.0制熱工況制熱量KW47.7電功率KW11.8機(jī)組外型尺寸600×800×940mm1.2、循環(huán)水泵的選用本項(xiàng)目的站房為建筑物的建筑內(nèi)部，控制站房的噪聲尤為重要，另外，目前市場上水泵普遍存在噪聲過高，震動大，所以該系統(tǒng)的末端循環(huán)泵選用優(yōu)質(zhì)屏蔽泵，該泵對泵和電機(jī)進(jìn)行了一體化設(shè)計(jì)，把泵腔與電機(jī)制成了一個絕對密封的整體，一方面，普通水泵的主要易損件機(jī)械密封（軸封），從而徹底解決了水泵因軸封（動密封）損壞而漏水的難題，因而使水泵滴水不漏，泵房干凈整潔；二方面

21、，去掉了滾動軸承，采用浸漬石墨材質(zhì)制成的滑動軸承，具有摩擦系數(shù)小，自潤滑性能好，高耐磨，用輸送介質(zhì)潤滑，因而整機(jī)呈靜音設(shè)計(jì)，低噪聲運(yùn)行，同時還省略了對軸承的定期加油和保養(yǎng)費(fèi)用。另外，對葉輪采用了懸浮式設(shè)計(jì)，使轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)中始終處于懸浮狀態(tài)，降低了轉(zhuǎn)子對石墨軸承的軸向磨損，從而使石墨軸承的使用壽命成倍增加，可以達(dá)到3萬個小時以上。1.3、熱回收系統(tǒng)通常冷水機(jī)組的工質(zhì)的冷凝，大都單純地采用冷卻水或者空氣冷卻，不言而喻這部分巨大的熱量就白白地送入大氣而浪費(fèi)了。并且為了帯走這些巨大的熱量而專門設(shè)置的冷卻水系統(tǒng)或風(fēng)冷系統(tǒng)還要消耗大量的電能，這是人們所不希望的，或者說不情愿的。這部分熱量實(shí)際上完全可加以利用（比如加熱生活熱水），在高壓高溫的氣態(tài)工質(zhì)進(jìn)入到冷凝器初端時，再加一套熱回收用的熱交換裝置，再由通常的冷卻水系統(tǒng)或者空氣冷卻系統(tǒng)承擔(dān)。當(dāng)然，這部分負(fù)擔(dān)就小多了，而為解決這部分冷凝熱而設(shè)置的冷卻水系統(tǒng)或者空氣冷卻系統(tǒng)所消耗也將大大減少，不難想象整個制冷機(jī)的冷卻效率將大大提高。夏季，機(jī)組回收冷凝熱，可以免費(fèi)得到大量的冷凝熱。簡單的說，就是地源熱泵機(jī)組把從房間得到的熱量，不直接送到地下，先進(jìn)行回收用于日常生活所需，多余的熱量再送到地下；春季、秋季、冬季，根據(jù)別墅面積及使用功能，并結(jié)合我們以往的工程經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過計(jì)算，為別墅配置一臺約3300W的熱回