杭州千島湖別墅地源熱泵方案總說明

1、杭州千島湖別墅地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)方案書前 言 現(xiàn)國家大力提倡和鼓勵可再生、可持續(xù)能源的開發(fā)和利用，并頒布了國家新能源法。作為可再生、可持續(xù)、新型環(huán)保的地源能，是完全符合國家能源政策的新型能源。每到夏季和冬季，居民用電量猛增，面臨限時用電的尷尬境地，給未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來了一定不利影響?，F(xiàn)中央政府正大力提倡節(jié)約能源和節(jié)能產(chǎn)品的使用，并提出在“十二五”期間，單位GDP節(jié)能20%的目標(biāo)，任務(wù)非常艱巨。那么，要實現(xiàn)該節(jié)能目標(biāo)，一個重要的方面就是要利用可再生、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)型能源，而國際能源大會WEC、國際能源署IEA、國際制冷學(xué)會IIR等國際組織及從事熱泵的研究者都普遍認(rèn)為地源熱泵是：在目前和將來最有前途的節(jié)能

2、裝置和系統(tǒng)；國際空調(diào)和制冷行業(yè)前沿課題之一；地?zé)崂玫闹匾问健?998年美國暖通空調(diào)工程師學(xué)會 ASHRAE技術(shù)獎就授予地?zé)嵩礋岜孟到y(tǒng)。地源熱泵被稱為：“ 21世紀(jì)的一項以節(jié)能和環(huán)保為特征的最具有發(fā)展前途的綠色空調(diào)技術(shù) ”故我們建議貴項目采用節(jié)能環(huán)保的地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)。目 錄目 錄3第一章 地源熱泵簡介4第二章 工程簡介5一、項目分析5二、項目概況5三、設(shè)計依據(jù)61、參考資料62、設(shè)計參數(shù)6第三章 設(shè)計計算8二 新風(fēng)量及負(fù)荷計算10三、生活熱水計算11四、地源熱泵機(jī)組的計算選型12五、水泵的計算及選型14七、地暖布置19第四章 工程總覽20一、工程材料清單及報價表20二、 系統(tǒng)比較分析2

3、1第一章 地源熱泵簡介 水源（地能）熱泵技術(shù)是利用地球表面淺層水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太陽能和地?zé)崮芏纬傻牡蜏氐臀粺崮苜Y源,并采用熱泵原理,通過少量的高位電能輸入,實現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移的一種技術(shù). 地源熱泵系統(tǒng)原理圖第二章 工程簡介一、項目分析此項目為杭州千島湖別墅的空調(diào)系統(tǒng)，項目所在地有良好的自然資源，周圍有大量綠化地帶，無高層建筑，地下有50米的土壤，50米以下為常規(guī)巖石。戶主追求綠色的健康生活環(huán)境，對空氣潔凈度要求較高，且需環(huán)保節(jié)能。二、項目概況空調(diào)面積： 426 m2設(shè)計冷負(fù)荷： 69.49Kw設(shè)計熱負(fù)荷： 32.78Kw工程預(yù)算： 50萬 該項目使用本公司成熟的地源熱

4、泵空調(diào)系統(tǒng)，室內(nèi)末端采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，并配有熱回收裝置，節(jié)能效果明顯。同時系統(tǒng)全年全天候提供生活熱水，提供地埋管采用單U型地埋管，埋深50米，初投資較小。三、設(shè)計依據(jù)1、參考資料 1采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范2簡明空調(diào)設(shè)計手冊3公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)GB50189-20054民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范GB50736-20125全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施暖通空調(diào)動力20096第四代KQL/KQW系列單級單吸離心泵樣本7風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組末端產(chǎn)品樣本8水/地源熱泵機(jī)組模塊機(jī)型樣本9地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范GB50366-2005業(yè)主提供的圖紙及資料，以及業(yè)主的技術(shù)要求2、設(shè)計參數(shù)2.1 室

5、外設(shè)計參數(shù)海 拔: 41.7m 冬季大氣壓力: 1021.1hPa夏季大氣壓力: 1000.9hPa夏季室外平均風(fēng)速: 2.4m/s夏季空調(diào)室外計算溫度: 35.6夏季空調(diào)室外計算日平均溫度: 31.6夏季空調(diào)室外計算濕度: 64%冬季室外平均風(fēng)速: 2.3m/s冬季采暖室外計算溫度: 0.0冬季采暖室外計算濕度: 76%2.2 室內(nèi)設(shè)計參數(shù) 夏季：溫度 261 ， 濕度 60%冬季：溫度 201 ， 濕度 50%第三章 設(shè)計計算1、 建筑負(fù)荷計算 本負(fù)荷計算采用概算指標(biāo)的方式，對個房間的負(fù)荷進(jìn)行單獨計算，概算指標(biāo)可查5全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施暖通空調(diào)動力2009，其計算結(jié)果見下表。樓層房

6、間名稱面積(m2)冷指標(biāo)(w/m2)熱指標(biāo)(w/m2)冷負(fù)荷(w)熱負(fù)荷(w)負(fù)一層酒窖吧臺18.6 240.0 80.0 4464.0 1488.0 媒體室26.8 220.0 60.0 5896.0 1608.0 游戲室32.0 220.0 60.0 7040.0 1920.0 衛(wèi)生間6.0 200.0 50.0 1200.0 300.0 負(fù)荷小計18600.0 5316.0 一 層西衛(wèi)生間4.4 80.0 50.0 348.8 218.0 客衛(wèi)16.4 80.0 50.0 511.2 319.5 客衛(wèi)26.0 80.0 50.0 476.8 298.0 公共衛(wèi)生間3.4 80.0 50.

7、0 274.4 171.5 傭人房10.7 100.0 80.0 1070.0 856.0 家務(wù)室6.0 150.0 80.0 895.5 477.6 中廚4.8 250.0 80.0 1190.0 380.8 西廚22.8 200.0 80.0 4550.0 1820.0 餐廳19.1 250.0 100.0 4762.5 1905.0 客臥一26.3 150.0 90.0 3951.0 2370.6 客臥二18.1 150.0 90.0 2710.5 1626.3 更衣室一3.0 60.0 50.0 177.0 147.5 更衣室二4.3 60.0 50.0 258.0 215.0 更衣室

8、三2.9 60.0 50.0 175.2 146.0 走廊21.6 80.0 60.0 1728.8 1296.6 門廳4.3 150.0 60.0 645.0 258.0 客廳31.1 300.0 100.0 9336.0 3112.0 負(fù)荷小計33060.7 15618.4 二 層主臥51.1 150.0 100.0 7665.0 5110.0 淋浴間20.0 100.0 60.0 2000.0 1200.0 主臥更衣室10.4 80.0 60.0 832.0 624.0 客臥三23.5 150.0 90.0 3525.0 2115.0 客臥三更衣室2.0 60.0 50.0 120.0

9、100.0 客臥三衛(wèi)生間9.0 80.0 50.0 720.0 450.0 儲藏室8.9 80.0 50.0 712.0 445.0 書房22.6 100.0 80.0 2260.0 1808.0 負(fù)荷小計17834.0 11852.0 負(fù)荷總計69494.7 32786.4 二 新風(fēng)量及負(fù)荷計算按公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)GB50189-20053的要求，對個房間的新風(fēng)量進(jìn)行逐室計算，其計算結(jié)果如下表，系統(tǒng)采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)的系統(tǒng)，故新風(fēng)有新風(fēng)機(jī)組處理，每層配備一個新風(fēng)機(jī)組，選擇型號見下表。別墅新風(fēng)負(fù)荷計算表樓層房間名稱面積(m2)最小新風(fēng)量(m3/h)人數(shù)新風(fēng)量(m3/h)新風(fēng)負(fù)荷(KW)風(fēng)機(jī)型

10、號負(fù)一層酒窖吧臺18.60 30.00 3.00 90.00 5.27 XHBQ-D5TP媒體室26.80 30.00 6.00 180.00 游戲室32.00 30.00 4.00 120.00 衛(wèi)生間6.00 30.00 1.00 30.00 風(fēng)量小計420.00 一 層西衛(wèi)生間4.36 30.00 1.00 30.00 13.60 XHBQ-D15TP客衛(wèi)16.39 30.00 1.00 30.00 客衛(wèi)25.96 30.00 1.00 30.00 公共衛(wèi)生間3.43 30.00 2.00 60.00 傭人房10.70 30.00 1.00 30.00 家務(wù)室5.97 30.00 1.0

11、0 30.00 中廚4.76 40.00 2.00 80.00 西廚22.75 40.00 2.00 80.00 餐廳19.05 40.00 6.00 240.00 客臥一26.34 30.00 1.00 30.00 客臥二18.07 30.00 1.00 30.00 更衣室一2.95 30.00 1.00 30.00 更衣室二4.30 30.00 1.00 30.00 更衣室三2.92 30.00 1.00 30.00 走廊21.61 30.00 2.00 60.00 門廳4.30 30.00 2.00 60.00 客廳31.12 40.00 5.00 200.00 風(fēng)量小計1080.00

12、二 層主臥51.10 40.00 3.00 120.00 5.50XHBQ-D5TP淋浴間20.00 30.00 2.00 60.00 主臥更衣室10.40 30.00 2.00 60.00 客臥三23.50 30.00 1.00 30.00 客臥三更衣室2.00 30.00 1.00 30.00 客臥三衛(wèi)生間9.00 30.00 1.00 30.00 儲藏室8.90 30.00 1.00 30.00 書房22.60 40.00 2.00 80.00 風(fēng)量小計440.00 風(fēng)量總計1940.00 三、生活熱水計算 本設(shè)計空調(diào)總熱負(fù)荷47.5KW,設(shè)計兩臺冷熱水機(jī)組制熱量108KW，熱水有相當(dāng)大

13、余量。故做簡要計算： 本設(shè)計中用水單位數(shù)定位10人，熱水用水定額為110L/人。55攝氏度熱水密度0.983kg/L,小時變化數(shù)為4.21.則負(fù)荷=4.21*10*110*33.25*（55-5）*0.983/86400=8.9KW. 儲水體積計算熱水為全體供應(yīng)，儲水時間為90min，則設(shè)計小時熱水量按下式V=90min*負(fù)荷/1.163/(55-5)/0.983/60=0.25M3. 故冬季負(fù)荷加上生活熱水負(fù)荷遠(yuǎn)小于冷水機(jī)組冬季制熱量。四、地源熱泵機(jī)組的計算選型4.1 制冷機(jī)型號、容量、臺數(shù)的確定 強(qiáng)條：電制冷機(jī)總裝機(jī)容量與計算需要的冷負(fù)荷比值不超過1.1。 冷水機(jī)組一般不考慮備用，臺數(shù)不宜

14、過多，一般為23臺為宜，當(dāng)制冷系統(tǒng)的設(shè)計工況與冷水機(jī)組的名牌工況不同時需對冷量進(jìn)行修正。已知：QC=69.4+24.4=93.8，可知可以選擇兩臺制冷機(jī)，每臺冷水機(jī)組至少需要制冷量為51kw，查博拉貝爾機(jī)組的技術(shù)參數(shù)，制冷機(jī)選兩臺PR015W-GAA型，每臺制冷機(jī)的制冷量為Q=51kw。其相關(guān)的技術(shù)參數(shù)如下： 附表4-1型號制熱量制冷量輸入功率制冷效率運行電流制冷劑型號噪音蒸發(fā)器KWKwKw制冷量/輸入功率A-DB(A)水流量m3/hPR015W-GAA54.3519.95.1516 R410A508.8蒸發(fā)器冷凝器重量外形尺寸壓降kpa配管尺寸mm水流量m3/h壓降kpa配管尺寸mm運行重量

15、kg運輸重量kg長 mm寬 mm高 mm5220010.5632004003609227601420備注：1.機(jī)組水側(cè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計壓力為1.0MPA。 2.冷水機(jī)組運行工況：冷凍水進(jìn)水溫度12，出水溫度7；冷卻水進(jìn)水溫度30，出水溫度35。 3.制熱水工況：20源水進(jìn)水溫度，和冷水初始溫度15，默認(rèn)熱水出水溫度45，進(jìn)水溫度40. 4.噪音測試環(huán)境：背景噪音24DB的消聲室內(nèi)，按而定水量開機(jī)運行，離機(jī)組1米處測得。 5.規(guī)格參數(shù)因產(chǎn)品改良而有所調(diào)整，按額定水量開機(jī)運行，離機(jī)組一米處測得。校核： 1）單臺機(jī)組制冷量位51Kw,總制冷量Q1=2x51=102Kw,計算所需冷負(fù)荷QC=93.8KW，10

16、2/93.8=1.081.1,符合國家規(guī)范，故所選機(jī)組可行。五、水泵的計算及選型5.1 冷凍水、冷卻水系統(tǒng)的流量 查博拉貝爾冷水機(jī)組相關(guān)技術(shù)參數(shù)可知單臺冷水機(jī)組蒸發(fā)器的水流量為8.8m3/h，所以冷凍水系統(tǒng)總的水流量為8.8m3/h 2=17.6m3/h ； 單臺冷水機(jī)組冷凝器的水流量為10.5 m3/h，所以冷卻水系統(tǒng)總的水流量為10.5 m3/h2=21m3/h 。5.2 確定冷凍水、冷卻水系統(tǒng)各管段的管徑并進(jìn)行阻力計算沿程阻力：由6.1已經(jīng)得出冷凍水系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)總管和支管的流量，且確定所用的管材為鋼管。查鋼水管摩擦阻力計算表，并將比摩阻控制在100300pa/m之間，可以得出總管和各

17、支管的管徑和流速，再根據(jù)所畫的管路布置圖，確定出各管段的管長L根據(jù)公式： ,從而可以計算出兩個水系統(tǒng)的沿程阻力。局部阻力：在查相關(guān)資料和手冊，確定出各個閥件的局部阻力系數(shù)，且由前面的計算得知各管段的水流速根據(jù)公式：可以確定出局部阻力，并確定出總阻力，將結(jié)果列于下表系統(tǒng)流量m3/h 管徑d mm比摩阻R pa/m流速v m/s 管長L（m）沿程阻力P1阻力系數(shù)局部阻力（pa）設(shè)備阻力總阻力 （pa）冷卻水17.61003001.551404200017.52102263000 126022冷凍水211502501.851203000025.543637520001256375.3冷凍水、冷卻水系

18、統(tǒng)循環(huán)水泵的選擇 對于冷凍水、冷卻水系統(tǒng)的循環(huán)水泵的選擇應(yīng)滿足如下要求：(1)泵的流量應(yīng)等于冷水機(jī)組蒸發(fā)器（冷凝器）的額定流量，并附加10的余量冷凍泵：L1=17.6m3/h(1+10)=19.36 m3/h冷卻泵：L2=21 m3/h(1+10)= 23.1m3/h(2)泵的揚程為克服整個最不利環(huán)路的阻力損失，其中包括最不 利環(huán)路的管道阻力和設(shè)備 阻力，并附加10的余量。 冷凍泵：H1=P3(1+10)=126022(1+10)=138624pa =13.86mH2O 冷卻泵H2=P4(1+10)=101604(1+10)=111764pa =11.17mH2O 根據(jù)額定流量和最不利環(huán)路的總

19、阻力損失可以查傷害凱泉單級水泵樣本，可選擇以下型號，詳細(xì)性能參數(shù)見下表：名稱型號臺數(shù)尺寸參數(shù)mm轉(zhuǎn)速r/min電功率kw重量kg冷卻水泵80/235-2.2/4 2590x320x52714802.268冷凍水泵65/200-1.1/4 2502x220x50714801.165 六、 埋管長度計算 6.1 地源側(cè)負(fù)荷設(shè)計計算換熱器設(shè)計必須保證運行期內(nèi)，源側(cè)水溫在設(shè)計工況上下限內(nèi)，同時確保地源熱泵機(jī)組運行效果不下降。系統(tǒng)最大散熱量與建筑設(shè)計冷負(fù)荷相對應(yīng)。包括：各空調(diào)分區(qū)地源機(jī)組釋放到循環(huán)水中的熱量（空調(diào)負(fù)荷和機(jī)組壓縮機(jī)功耗），循環(huán)水在輸送過程中得到的熱量，水泵釋放到循環(huán)水中的熱量。最大吸熱量與

20、建筑設(shè)計冷負(fù)荷相對應(yīng)。包括：各空調(diào)分區(qū)地源機(jī)組從循環(huán)水中的吸熱量（空調(diào)熱負(fù)荷，扣除機(jī)組壓縮機(jī)功耗），循環(huán)水在輸送過程中損失的熱量并扣除水泵釋放到循環(huán)水中的熱量。6.2 埋管總長度的計算利用單米井深 換熱能力 來計算管長。根據(jù)相關(guān)工程實際資料，單U型地藕管的夏季排換熱能力約為55w/m，冬季約35w/m。6.2.1 夏季排熱計算公式： L=Q1/55 ; Q1為土壤換熱量，kw L為豎井埋管總長，m夏季：地?zé)嶝?fù)荷=空調(diào)能量冷負(fù)荷*（1+1/EER+0.3*1/EER） =117.5KW冬季：地?zé)嶝?fù)荷=空調(diào)能量熱負(fù)荷*（1-1/COP）=41.6KW全年夏季放熱量=117.5KW全年冬季吸熱量=4

21、1.6KW.根據(jù)以上，可得到： 夏季散熱量需要井深：L=117.5*1000/55=2136.4 6.2.2 冬季取熱量計算： L=Q2/40 Q2為土壤換熱量,KW L為 豎井埋管總長，M 根據(jù)以上可得到：冬季取熱量需要井深：L=41.6/40*1000=1040.綜上所述，井深2136米。打井深度50米，則可確定打井?dāng)?shù)量43口。且采用單U形式的PE管。七、地暖布置 為提高住戶冬季的舒適性，采用地暖供熱方式，地板采暖相比與常規(guī)采暖有一定的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：不影響室內(nèi)的空間，干凈整潔，節(jié)能高效并且熱穩(wěn)定性好，溫差較小。地暖系統(tǒng)主要包括主管道，分水器，以及地下盤管系統(tǒng)。跟據(jù)房子的結(jié)構(gòu)設(shè)置了幾路分水

22、器，用戶可以通過分水器和閥門調(diào)節(jié)各個區(qū)域的溫度，同時滿足節(jié)能的要求。采用Roth地面輻射系統(tǒng)，系統(tǒng)分為兩層： 絕熱層 表面附著隔熱反射層，采用保溫效果良好經(jīng)久耐用的底面保溫板。 水泥覆蓋層 可以很好的保護(hù)設(shè)備，并且可以使地面的溫度保持平均，厚度為70mm。第四章 工程總覽一、工程材料清單及報價表序號設(shè)備名稱及型號設(shè)備單價 數(shù)量單項費用1風(fēng)機(jī)盤管pf-34460元94140元2風(fēng)機(jī)盤管pf-51800元108000元3風(fēng)機(jī)盤管pf-681300元33900元4風(fēng)機(jī)盤管pf-852300元12300元5水泵80/235-2.2/43500元13500元6水泵65/200-1.1/42000元12000元7主機(jī)PR150W-HAA-R60000元160000元8新風(fēng)機(jī)組XHBQ-D5TP1900元23800元9新風(fēng)機(jī)組XHBQ-D15TP3000元13000元10地埋管60000元160000元11管道閥門40000元140000元工程時間為一個半月。前期鋪設(shè)地埋管施工人員20人，后期為15人。2、 系統(tǒng)比較分析1、 運行費用計算比較運行費用計算依據(jù)：假定總機(jī)組負(fù)荷為100KW,杭州地區(qū)水費0.6元/度，天然氣費2.5元/度。夏天100%負(fù)荷運行天數(shù)50天，75%負(fù)荷運行天數(shù)40天，50%負(fù)荷運行天數(shù)30天，冬天100%負(fù)荷運行天數(shù)40天，75%負(fù)荷運行天數(shù)3