800平米別墅地源熱泵設計方案

1、800平米別墅地源熱泵設計方案 編制單位： 北京晟江地源空調(diào)安裝有限公司 編制時間： 2014年10月 目 錄1 工程概況21.1 工程名稱21.2 項目概況22 設計依據(jù)22.1 設計規(guī)范22.2 室外設計參數(shù)22.3 設計負荷33 設計方案33.1工作原理33.2 方案特點43.3 冷、熱源53.4 系統(tǒng)設計54 地源熱泵系統(tǒng)簡介105 系統(tǒng)功能及特點12屯辦公樓舊樓地源熱泵設計方案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 設計依據(jù)2.1 設計規(guī)范1、采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范 GB50019-

2、2003；2、地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范 GB50366-2008；3、民用建筑熱工設計規(guī)范 GB50176-93；4、建筑設計防火規(guī)范 GBJ16-87；5、實用供熱空調(diào)設計手冊 第二版；6、建筑工程設計文件編制深度規(guī)定 2003年4月； 2.2 室外設計參數(shù)冬季采暖室外計算干球溫度（） -7.5冬季通風室外計算干球溫度（） -9冬季空調(diào)室外計算干球溫度（） -9.8夏季空調(diào)室外計算干球溫度（） 33.6夏季空調(diào)室外計算濕球溫度（） 26.32.3 設計負荷 根據(jù)業(yè)主提供圖紙和資料，建筑平均冷指標取為100W/m2，平均熱指標取為80W/m2，確定空調(diào)負荷如下：空調(diào)/采暖面積冷負荷平均冷負荷熱

3、負荷平均熱負荷800 m280KW100W/m264KW80W/m23 設計方案3.1工作原理該方案以地源熱泵作為冷、熱源實現(xiàn)夏季制冷、冬季供暖。用戶末端側(cè)夏季采用風機盤管系統(tǒng)，冬季采用風機盤管采暖系統(tǒng)。戶外側(cè)設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，實現(xiàn)了與建筑的有機結(jié)合。2、本方案采用地源熱泵機組供熱、制冷系統(tǒng)。在夏季，通過地源熱泵機組與地源換熱器進行熱量交換傳遞，使地源熱泵機組為房間提供冷凍水，實現(xiàn)制冷；在冬季，地源熱泵機組吸收地源換熱器的熱量，為用戶提供采暖熱水。3、

4、利用大地淺層地下恒溫的低品位熱能，實現(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行。4、系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)配置合理，自動化程度高，熱泵自動切換，10100%無級調(diào)節(jié)，24小時無人值守運行。3.3 冷、熱源該建筑采用地源熱泵系統(tǒng)。冷熱負荷量按熱負荷指標確定。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。戶外側(cè)布置地源換熱器井系統(tǒng)。3.4 系統(tǒng)設計3.4.1 系統(tǒng)形式地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)主要有地源熱泵機組、地埋管換熱器、循環(huán)管道、自動控制系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)五部分組成。3.4.2 主機選型根據(jù)上述技術(shù)參數(shù)，整個項目設計配置國際知名品牌意大利克萊門特渦旋式

5、地源熱泵機組一臺為建筑供冷供熱。機組型號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。機組制冷量及壓縮機耗功標定工況：冷凝器進水溫度25，出水溫度30，蒸發(fā)器進水溫度12，出水溫度7。機組制熱量及壓縮機耗功標定工況：冷凝器進水溫度40，出水溫度45，蒸發(fā)器進水溫度10，出水溫度5。機組尺寸為：1055×649×1255 水泵選型根據(jù)主機流量及系統(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（一臺為備用泵）： 水泵型號TD40-25/2，額定流量20m³/h，額定揚程25m

6、，額 定功率3kw，尺寸為340×160×600。 補水系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)采用一套落地式膨脹水箱定壓補水系統(tǒng)為空調(diào)循環(huán)水和地源側(cè)循環(huán)水系統(tǒng)進行定壓補水，采用囊式定壓罐1個，補水泵1臺。為保證系統(tǒng)水質(zhì)及設備的使用壽命，空調(diào)系統(tǒng)補水采用軟化水，機房內(nèi)設置全自動軟水器1套。3.4.5 地源換熱器系統(tǒng)該小區(qū)的冷、熱負荷均由地埋管換熱器井承擔，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150180mm，在制冷工況下時，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

7、管換熱器井布置在中間籃球場及建筑周圍綠化帶，本次設計考慮長期穩(wěn)定的運行，在進行地源換熱器井設計時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)與土壤之間進行冷熱交換，通過地源熱泵機組進行冷熱量的提取，達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（11/ COP1）kW式中： Q1夏季向土壤排放的熱量，kW Q1夏季設計總冷負荷，kW COP1設計工況下水地源熱泵機組的制冷系數(shù)地源熱泵系統(tǒng)的最大吸熱量為：Q2= Q2（11/ COP2）kW式中：Q2冬季從土壤吸收的熱量，kW Q2冬季設計總熱負荷，k

8、W COP2設計工況下水地源熱泵機組的供熱系數(shù)通過最大吸熱量與最大釋熱量的計算比較得知。按其中較大者進行地埋管換熱器的設計計算。3.4.6 地埋管換熱器設計計算地源側(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進行估算。則地下?lián)Q熱器所需長度L 為: 按照夏季負荷估算埋管總長度為2200m，按照冬季負荷估算埋管長度為1647.5m，埋管長度考慮余量，鉆井深度取為100米，則需要鉆井數(shù)量為22口。 按埋設深度不同分為淺埋（30m）、中埋（3180m）和深埋（>80m）,對豎直U型管，一般為中埋，本方案取埋深為100m，則鉆井數(shù)量見下表。對于豎埋

9、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。短時間和間歇運行的換熱管間距為1.5 m較適合，長時間連續(xù)運行的間距為36m較適合，本次設計取孔間距為5m，地源換熱器井回填采用細沙回填。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：采用國標熱鍍鋅鋼管，鑄鐵或沖壓管件。 2、管道保溫：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）同時加裝電伴熱帶，預防冬季管道凍堵。3、電磁閥：采用名牌產(chǎn)品。4、手動閥門：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)由地熱換熱器組

10、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，通過地熱換熱器與土壤的換熱達到能量提取的目的。夏季供冷時通過換熱系統(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，另一方面將熱能儲存與地下，作為能量儲備以供冬季使用；冬季采暖時通過換熱系統(tǒng)將低溫熱源（地下巖土層）儲存的熱能提取出來，用于供暖循環(huán)水的加熱，以備建筑物采暖使用。通過整體設計可使這種循環(huán)周而復始的運轉(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)

11、動，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)特點運行節(jié)能地溫循環(huán)冷暖系統(tǒng)由于只與溫度相對穩(wěn)定的淺層土壤進行換熱（常年穩(wěn)定在12-15），故系統(tǒng)效率很高夏季運行COP 5.0以上、冬季運行COP 4.2左右。相對于其他系統(tǒng)，它的耗能極少，故能源花費極低。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，故不會對環(huán)境造成污染。另外其所使用的能量為電能和地熱能，全部為清潔環(huán)保的能源。運行安全、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、易爆燃料儲存的隱患，故系統(tǒng)

12、運行極為安全。熱泵機組技術(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)運作極為可靠。一機多用熱泵機組基本可滿足建筑物制冷、采暖要求，同時還可以提供生活用熱水，先進的主機系統(tǒng)，故一套系統(tǒng)承擔全部任務，占地空間小。地源熱泵與空氣源熱泵特點對比分析項目地源熱泵空氣源熱泵占地面積機房占地面積小，可以放在地下，設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，高效率運行受氣候影響有時不能供熱或制冷，需要的電負荷加大設備壽命20-25年7-10年驅(qū)動能源電能利用系數(shù)4.25.8電能利用系數(shù)23環(huán)境指標無任何污染產(chǎn)生城市熱島效應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、三次打壓試驗及管路沖洗；5 系統(tǒng)功能及特點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，所以日常運行費用很低。5.2 安全可靠，沒有危險地源熱泵空調(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，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，避免了礦物燃料對環(huán)境的污染。因此，系統(tǒng)在冬季制熱的過