展示中心地源熱泵系統(tǒng)技術(shù)方案

地源熱泵系統(tǒng)技術(shù)方案＜一＞、總說明1、項(xiàng)目技術(shù)方案概述建筑類型：公共建筑；建筑面積：4600m2；空調(diào)設(shè)備：主機(jī)選用地源熱泵機(jī)組；機(jī)房占地：約10x10m；項(xiàng)目功能：建筑需要冬季采暖、夏季制冷。技術(shù)方案：采用地源熱泵系統(tǒng)為本項(xiàng)目夏季冷源、冬季熱源，末端采用風(fēng)機(jī)盤管。該項(xiàng)目總投資199.995萬(wàn)元，冬季采暖運(yùn)行費(fèi)用16.12元血2,夏季制冷運(yùn)行費(fèi)用10.67元/m2，機(jī)組維護(hù)費(fèi)用為0.913元/m2，年運(yùn)行總費(fèi)用12.743萬(wàn)元。采暖系統(tǒng)熱（冷）量來源以土壤為低溫?zé)崂湓?。整個(gè)熱泵機(jī)房供暖系統(tǒng)工藝流程通過熱泵提取土壤中的熱（冷）量傳遞給系統(tǒng)水并提升（降低）系統(tǒng)水溫度后進(jìn)行供暖（制冷）。熱泵主機(jī)選型本設(shè)計(jì)沒有選用現(xiàn)很多用戶所采用的能效比較低的十式熱泵機(jī)組，而是選用了能效比較高的滿液式熱泵機(jī)組，其技術(shù)先進(jìn)性和成熟性都比較高，代表了未來數(shù)年熱泵發(fā)展方向。根據(jù)建筑類型計(jì)算冬季供暖熱負(fù)荷和天氣的實(shí)際情況，確定選用1臺(tái)制冷量為450KW、制熱量為454KW的地源熱泵機(jī)組滿足冬季采暖夏季制冷需求，冬季采暖供水溫度可達(dá)到45r，夏季制冷供水溫度為7°C。自動(dòng)控制部分通過該工程的實(shí)施，其自動(dòng)化部分能實(shí)現(xiàn)以下功能：a、 定溫運(yùn)行b、 定時(shí)運(yùn)行c、 定時(shí)溫控組合控制2、 預(yù)期成果的經(jīng)濟(jì)效益經(jīng)濟(jì)效益a、 冬季采暖16.12元/m2,夏季制冷10.67元/m2。b、 總投資：該項(xiàng)目總投資199.995萬(wàn)元，年可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用30.313萬(wàn)元。3、 設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)a、 我單位為有能力、有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)地質(zhì)勘察和鉆井隊(duì)伍，保證了地埋管豎直井的施工。b、 熱泵主機(jī)選用了目前較先進(jìn)的滿液式常溫機(jī)組，降低了運(yùn)行費(fèi)用。c、 室外管線采用聚氨脂保溫地埋方式，使站內(nèi)整齊有序，同時(shí)減少散熱損失。?各功能建筑內(nèi)，按室內(nèi)要求和根據(jù)位置等的不同，采用風(fēng)機(jī)盤管末端，且均可自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行溫度。e、 為了明確運(yùn)行電量，便于運(yùn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)也為將來技術(shù)調(diào)研準(zhǔn)備完整的電量分析資料，選用了智能網(wǎng)絡(luò)電力儀表。f、 采用土壤為低溫?zé)嵩催\(yùn)行費(fèi)用較低。＜二＞、編制說明1、 本設(shè)計(jì)方案采用地源熱泵系統(tǒng)，可完整解決建筑物的采暖、制冷需求。2、 本設(shè)計(jì)方案各末端系統(tǒng)選用風(fēng)機(jī)盤管。建筑類型：公共建筑，展示中心建筑面積：約為4600廿。功能概況：建筑需冬季采暖、夏季制冷。采用地源熱泵系統(tǒng)為本項(xiàng)目夏季冷源、冬季熱源，末端采用風(fēng)機(jī)盤管。＜四＞、設(shè)計(jì)參數(shù)及依據(jù)1、室外設(shè)計(jì)參數(shù)：

季節(jié)大氣壓室外設(shè)計(jì)十球溫度室外設(shè)計(jì)最低日平均十球溫度室外平均風(fēng)速室外計(jì)算相對(duì)濕度室外設(shè)計(jì)濕球溫度夏季998.5hPa34.8°C31.3C2m/s13%26.7C冬季1020.2hPa-10°C-13.7C1.9m/s54%2室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù):建筑類型夏季室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)冬季室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)溫度C濕度％溫度C濕度％展示中心25?2850?7018?2030?503、編寫依據(jù)的規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)：《民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ26—95)《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》(GB50366-2005)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50019—2003)《鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50041-2008)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》(DL/T5035-2004)《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施》《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50243-2002)《暖通空調(diào)規(guī)范實(shí)施手冊(cè)》《空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)手冊(cè)》暖通空調(diào)設(shè)計(jì)應(yīng)遵照的規(guī)范、規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)數(shù)據(jù)。＜五＞、方案設(shè)計(jì)范圍和空調(diào)形式根據(jù)建筑的位置和實(shí)際情況，現(xiàn)在確定選擇熱泵為制熱和制冷設(shè)備，其可供選擇的冷源（熱源）主要有土壤、地下水、地表水、空氣、太陽(yáng)能，根據(jù)實(shí)際情況，選擇土壤源作為冷（熱）源，因此該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)范圍包括地耦換熱器部分、熱泵機(jī)房部分、末端空調(diào)部分，以及三者之間和各內(nèi)部的連接管線部分。選用的空調(diào)形式：采用土壤源熱泵機(jī)組+風(fēng)機(jī)盤管，夏季將室內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)換后送入地下，同時(shí)將地下的冷量轉(zhuǎn)換后送入室內(nèi)；冬季將土壤中的熱量轉(zhuǎn)換后送入室內(nèi)，同時(shí)將在室內(nèi)換熱的冷量轉(zhuǎn)換后送入土壤；熱量和冷量都是通過地下?lián)Q熱器與土壤進(jìn)行交換。該系統(tǒng)同時(shí)解決了空調(diào)系統(tǒng)冷、熱源，代表了目前空調(diào)行業(yè)的先進(jìn)水準(zhǔn)，可為用戶創(chuàng)造優(yōu)異的室內(nèi)空氣環(huán)境。＜六＞、土壤地質(zhì)情況根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，本工程采用土壤源熱泵系統(tǒng)。對(duì)于土壤源熱泵空調(diào)技術(shù)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，熱泵系統(tǒng)的整體性能與當(dāng)?shù)赝寥赖膶?dǎo)熱系數(shù)等土壤的熱物性參數(shù)密切相關(guān)，準(zhǔn)確獲得當(dāng)?shù)貛r土的熱物性參數(shù)，不僅影響地埋管換熱器，同時(shí)也是決定整個(gè)土壤源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功與否、系統(tǒng)能否長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素。根據(jù)該工程的地質(zhì)資料，匯總在此地施工單位所掌握的數(shù)據(jù)，該層巖土材料一致，不考慮土壤垂直分層，根據(jù)巖土的物性參數(shù)，確定夏季每延米換熱量大致在40?70W/m（雙U結(jié)構(gòu)）之間冬季每延米換熱量為30?50W/m；實(shí)際情況以熱物性實(shí)驗(yàn)為準(zhǔn)，根據(jù)以上情況，認(rèn)為本工程可以采用豎直理管土壤耦合換熱器，該地區(qū)鉆孔深度在100m以內(nèi)較為有宜。＜七＞、實(shí)施方案1、設(shè)計(jì)負(fù)荷的確定本方案根據(jù)甲方提供的初步建筑方案進(jìn)行編制，總計(jì)4600m2(由于無(wú)建筑圖紙無(wú)法詳細(xì)計(jì)算采暖與空調(diào)面積，采用建筑面積計(jì)算冷熱負(fù)荷，并以減小相應(yīng)冷熱指標(biāo)的方式保證負(fù)荷計(jì)算的準(zhǔn)確性)。建筑面積及冷熱負(fù)荷見下表:功能建筑面積(m2)熱負(fù)荷指標(biāo)(W/m2)總熱負(fù)荷(Kw)冷負(fù)荷指標(biāo)(W/im2)總冷負(fù)荷(kW)展示中心460070322904142、具體方案:本方案包括三個(gè)主要部分，分別是地埋管部分的實(shí)施方案、熱泵機(jī)房實(shí)施方案和系統(tǒng)水管網(wǎng)和末端管網(wǎng)實(shí)施方案。其中系統(tǒng)水管網(wǎng)和末端管網(wǎng)實(shí)施方案大略闡述。(1)地埋管換熱器實(shí)施方案地埋管換熱器設(shè)計(jì)是地埋管系統(tǒng)設(shè)計(jì)特有的內(nèi)容和核心。由于地埋管換熱器換熱效果不僅受巖土體導(dǎo)熱性能及地下水流動(dòng)情況等地質(zhì)條件的影響，同時(shí)建筑物全年動(dòng)態(tài)負(fù)荷、巖土體溫度的變化、地埋管管材、地埋管形式及傳熱介質(zhì)特性等因素都會(huì)影響地埋管換熱器的換熱效果。地埋管換熱器有兩種主要形式，即豎直地埋管換熱器(以下簡(jiǎn)稱豎直埋管)和水平地埋管換熱器(以下簡(jiǎn)稱水平埋管)。由于水平埋管占地面積較大，目前應(yīng)用以豎直埋管居多。地埋管系統(tǒng)能否可靠運(yùn)行取決于埋管區(qū)域巖土體溫度是否能長(zhǎng)期穩(wěn)定。地埋管數(shù)量和間距的確定：根據(jù)該工程所處的地理位置、當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)情況、負(fù)荷要求及土壤等綜合考慮，100m深度的地埋管，熱源水在土壤中換熱后的溫度設(shè)計(jì)：冬季制熱時(shí)回流溫度設(shè)計(jì)為4°C，在土壤中換熱后溫度為8°C時(shí)供給熱泵機(jī)組，溫差4°C；夏季制冷時(shí)回流設(shè)計(jì)為30C，在土壤中換熱后溫度為26C時(shí)供給熱泵機(jī)組，溫差4C，熱泵能效

比為夏季制冷工況時(shí)COP=7.29，冬季制熱工況時(shí)COP=5.19。則在實(shí)際工況時(shí)夏季冷源水流量96.425m3/h，冬季熱源水流量97.26m3/h。根據(jù)以上負(fù)荷計(jì)算該工程各建筑冬季供暖和夏季制冷末端裝置采用風(fēng)機(jī)盤管室內(nèi)機(jī)及末端裝置種類，選用熱泵機(jī)組可滿足冬季供暖夏季制冷的要求。根據(jù)以上負(fù)荷計(jì)算夏季向土壤中排放的熱負(fù)荷：414kWx(1+1/7.29)=470.79kW冬季向土壤中吸取的熱負(fù)荷：322kWx(1-1/5.19)=259.96kW確定豎井埋管管長(zhǎng)冬季需鉆井總進(jìn)尺：(259.96kWx1000)/40W/m=6499m夏季需鉆井總進(jìn)尺：(470.79kWx1000)/60W/m=7846.5m確定豎井?dāng)?shù)目選取豎井深度100m，則井?dāng)?shù)7846.5m/100m=79口取79個(gè)豎井，豎井間距取4?5m。#4—^2}—MpM—^2^—M-M—Qj—MjM—■M—MM--M—Mfoivifol*廠#4—^2}—MpM—^2^—M-M—Qj—MjM—■M—MM--M—Mfoivifol*廠.，廠，I廠.廠=-J/■—JIJ■M—M--M—M-M—t-tM—*toTiilol+*tDTSSloTi:M—H-M—M--M—M--M—M-M—M-M—MM—4^*XOT3xfolrioT3ioTi④地源鉆井施工換熱孔的施工工藝流程：鉆換熱孔1[不合格換熱管打樨?fù)Q換熱管n格 nr下管 重新打壓合格1T不合格 換熱管打「出并更換換|熱管II合格 ][回填料 重新下管打壓|合格成孔n換熱管聯(lián)絡(luò)施工：本項(xiàng)目地埋管的數(shù)量較多，分布范圍大，但為確保每一個(gè)換熱孔都能有一定的換熱液流過，實(shí)現(xiàn)有效、高效換熱，同時(shí)最大限度增加系統(tǒng)的安全性，根據(jù)換熱孔的分布區(qū)域，按照相對(duì)集中的原則，將整個(gè)土壤換熱器分為幾個(gè)小的串聯(lián)系統(tǒng)，每個(gè)串聯(lián)系統(tǒng)內(nèi)有N口并聯(lián)井，每個(gè)垂直換熱孔為一個(gè)換熱循環(huán)單元，供、回水分別集中到單獨(dú)的分、集水管上；分集水管匯入總管接入機(jī)房，使得整個(gè)地埋管的聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)既統(tǒng)一又相對(duì)獨(dú)立，從而實(shí)現(xiàn)高效、安全運(yùn)行。整個(gè)土壤換熱器系統(tǒng)按同程方式連接，確保各換熱孔內(nèi)循環(huán)液的流量、流速一致，為系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供可靠的保障。綜上所述，系統(tǒng)需要地下井79眼左右，回填料選用膨潤(rùn)土（6%）加細(xì)沙（94%）方案，單口井回填料體積為1.446m3。本項(xiàng)目需要單口井細(xì)沙量為：1.446x0.94=1.36m3；需膨潤(rùn)土量為：1.446x0.06=0.086m3。以上需鉆地下井?dāng)?shù)是本方案的設(shè)計(jì)值，具體數(shù)量應(yīng)在對(duì)工程場(chǎng)地進(jìn)行狀況調(diào)查，和對(duì)淺層地?zé)崮苜Y源進(jìn)行勘察的基礎(chǔ)上，經(jīng)過綜合測(cè)算最后確定地下井的最終數(shù)量。(2)熱泵機(jī)組機(jī)房實(shí)施方案①熱泵系統(tǒng)工藝流程：a、 冬季供熱過程：將位于深100米左右垂直空調(diào)井內(nèi)溫度8°C左右，流量97.26m3/h左右較高溫度的熱源水，在熱源循環(huán)水泵作用下進(jìn)入熱泵機(jī)組中的蒸發(fā)器，被提取了熱量后溫度4C左右的低溫?zé)嵩此直恢匦滤突氐酵寥乐校M(jìn)入下一個(gè)循環(huán)過程；被各用熱單元獲取了熱量后，溫度40C左右，流S77.83m3/h的低溫二級(jí)管網(wǎng)循環(huán)水在系統(tǒng)循環(huán)水泵的作用下送入熱泵機(jī)組中的冷凝器，在熱泵中獲取了熱量和被提升了溫度后的溫度45C左右的高溫二級(jí)管網(wǎng)循環(huán)水再被送至各用熱單元，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。b、 夏季制冷過程：將位于深100米左右垂直空調(diào)井內(nèi)溫度26C左右，流量96.425m3/h左右較低溫度的冷源水，在熱源循環(huán)水泵作用下進(jìn)入熱泵機(jī)組中的冷凝器，在其中獲取了熱量后溫度30C左右的較高溫度的熱源循環(huán)水，熱源循環(huán)水被重新送回到土壤中，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)過程；被各用冷單元獲取了熱量后，溫度12C左右，流量77.14m3/h的高溫二級(jí)管網(wǎng)循環(huán)水在系統(tǒng)循環(huán)水泵的作用下送入熱泵機(jī)組中的蒸發(fā)器，在其中釋放了熱量和被降低了溫度后的溫度7C左右的低溫二級(jí)管網(wǎng)循環(huán)水再被送至各用冷單元，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。＜八＞、設(shè)備選型a、 熱泵機(jī)組選擇：綜合考慮將來運(yùn)行費(fèi)用情況，本方案選用大多數(shù)用戶所選用能效比高的滿液式熱泵機(jī)組，其技術(shù)先進(jìn)性和成熟性都比較高，代表了未來幾年熱泵發(fā)展方向。根據(jù)以上的設(shè)計(jì)情況，選擇：制冷量為450KW、制熱量為454KW的地源熱泵機(jī)組，數(shù)量1臺(tái)。b、 附屬設(shè)備選擇：冬季系統(tǒng)循環(huán)水供水溫度45C，回水溫度40C，溫差5C，流量77.83m3/h；熱源水進(jìn)熱泵溫度8°C,出熱泵溫度4°C,溫差4°C,流量97.29m3/h。夏季系統(tǒng)循環(huán)水供水溫度7°C,回水溫度12C，溫差5C,流量77.14m3/h；冷源水進(jìn)熱泵溫度26C，出熱泵溫度30C，溫差4C,流量96.425m3/h。冷熱源水循環(huán)泵：97.29m3/hx1.2?2=58.347m3/h,揚(yáng)程估算為18m。選用水泵，流量為58.347m3/h，揚(yáng)程為18m，功率為3KW。系統(tǒng)水循環(huán)水泵：77.83m3/hx1.2?2=46.7m3/h，揚(yáng)程估算為28m。選用水泵，流量為46.7m3/h，揚(yáng)程為28m，功率為11KW。＜九＞.經(jīng)濟(jì)效益分析1、投資表a設(shè)備投資表 單位:萬(wàn)元數(shù)單價(jià)合價(jià)備序號(hào)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格型號(hào)單位量（萬(wàn)元）（萬(wàn)元）注1地源熱泵機(jī)組制熱量454KW臺(tái)136.3236.32系統(tǒng)水循環(huán)泵Q=46.7m3/hH=28m3N=11KW臺(tái)30.802.40熱源水循環(huán)泵Q=58.347m3/h4自動(dòng)定壓給H=18mN=3KW臺(tái)30.551.656（補(bǔ)）水裝置套10.800.807不銹鋼水箱套10.700.708配電柜套11.601.6010全自動(dòng)軟水器套10.500.5011合 計(jì)43.97b項(xiàng)目投資表 單位（萬(wàn)元）

序號(hào)工程及費(fèi)用名稱安裝費(fèi)設(shè)備費(fèi)其它費(fèi)用費(fèi)用合計(jì)一工程費(fèi)187.315（一）地埋管鉆井部分x7918.9665.9653.9588.8751鉆井工程費(fèi)0.20（管材費(fèi)）0.75（鉆井費(fèi)）2水平環(huán)路連接管安裝0.040.073回填料（膨潤(rùn)土6%+細(xì)沙94%）0.0154土建工程0.05（二）熱泵機(jī)房部分3.748.1751.875工藝設(shè)備安裝3.2046.175.1熱泵機(jī)組1.6036.325.2附屬設(shè)備0.807.655.3工藝管網(wǎng)0.802.206電氣安裝工程0.301.007自動(dòng)控制工程0.201.00（三）室外管網(wǎng)部分1.503.505.008室外管線2.003.80（四）室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管部分8.1033.4741.578室內(nèi)末端8.1033.47二其他費(fèi)用6.311建設(shè)單位管理費(fèi)（1.9%）不取2工程建設(shè)監(jiān)理費(fèi)（1.21%）不取3勘察費(fèi)（0.6%）不取4設(shè)計(jì)費(fèi)（3.37%）6.315環(huán)境評(píng)估費(fèi)（0.17%）不取序號(hào)工程及費(fèi)用名稱安裝費(fèi)設(shè)備費(fèi)其它費(fèi)用費(fèi)用合計(jì)6生產(chǎn)準(zhǔn)備費(fèi)(0.18%)不取7聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)(0.7%)不取8辦公設(shè)備等購(gòu)置費(fèi)(0.5%)不取三稅金(3.4%)6.37四建設(shè)總投資199.995五單位面積投資434.767元/E注:本次報(bào)價(jià)不包含熱泵機(jī)房土建費(fèi)用。由于材料及人工價(jià)格變動(dòng)此次報(bào)價(jià)有效期3個(gè)月。2、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析(1)熱泵機(jī)組運(yùn)行成本費(fèi)用(電費(fèi))：冬季制熱：70w/m2x24hx120dx0.65H000w/Kwx1/5.19x0.55元/Kwh=13.89元/廿采用分時(shí)分溫綜合控制：13.89x0.8=11.11元/武夏季制冷：90w/m2x24hx90dx0.65H000w/Kwx1/7.29x0.55元/Kwh=9.53元/廿采用分時(shí)分溫綜合控制：9.53x0.75=7.15元/就(2)循環(huán)水泵等用電設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用：冬季制熱：(28kWx24hx120dx0.55元/kWh/4600^x0.65)x0.8=5.01元/E夏季制冷：(28kWx24hx90dx0.55元/kWh/4600Ex0.65)x0.75=3.52元/E(3)人工工資及維護(hù)管理費(fèi)用(維護(hù)費(fèi)用取熱泵運(yùn)行費(fèi)用的5%計(jì)算)：因本系統(tǒng)設(shè)計(jì)為全電腦智能性控制可達(dá)到無(wú)人值守，運(yùn)行時(shí)物業(yè)人員可兼職管理，如出現(xiàn)各種技術(shù)問題，我院可隨時(shí)提供服務(wù)，詳情見附錄。維護(hù)費(fèi)用為：(11.11+7.15)x5%=0.913元/就綜合每廿成本費(fèi)用：冬季制熱：11.11+5.01=1