PHNIX地源熱泵熱回收技術(shù)在別墅中的運(yùn)用

PHNIX（芬尼克茲）集團(tuán)廖漢光一、引言

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人們生活水平的提高，對(duì)供熱和空調(diào)的需求快速增長(zhǎng)，對(duì)室內(nèi)外環(huán)境質(zhì)量的要求也不斷提高，供熱，制冷的方式越來越多樣化。從可持續(xù)發(fā)展的角度看，采暖，空調(diào)用能必須提高能源利用效率，努力尋找可以再生的能源。地源熱泵就是一種節(jié)能環(huán)保型的空調(diào)冷熱源.二、工程概述

本工程位于“市府后花園”、金星大道與銀杉路交會(huì)處的東南側(cè)，緊靠市政府新址，更沿清山秀水的“湘江風(fēng)光帶”的玫瑰園別墅；建筑面積為約350㎡，空調(diào)面積為186㎡，總設(shè)計(jì)冷負(fù)荷為，熱負(fù)荷為，根據(jù)計(jì)算，選用PHNIX地下環(huán)路式地源熱泵（帶熱回收）中央空調(diào)，型號(hào)為PWSRW130S-HGL，機(jī)組制冷量為40KW,制熱量為。設(shè)計(jì)采用的方案為地源熱泵（帶熱回收）作為本別墅中央空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源，并且在使用空調(diào)的同時(shí)，免費(fèi)提供生活熱水.三、方案設(shè)計(jì)參數(shù)及依據(jù)

1、空調(diào)設(shè)計(jì)計(jì)算基本參數(shù)夏季冬季空氣調(diào)節(jié)干球溫度℃空氣調(diào)節(jié)干球溫度-4℃通風(fēng)干球溫度33℃通風(fēng)干球溫度4℃空氣調(diào)節(jié)日平均干球溫度℃采暖干球溫度-1℃空氣調(diào)節(jié)濕球溫度℃相對(duì)濕度77%相對(duì)濕度80%大氣壓力大氣壓力風(fēng)速風(fēng)速

2、空調(diào)設(shè)計(jì)室內(nèi)計(jì)算參數(shù)房間名稱溫度℃相對(duì)濕度%噪音dB（A）夏季冬季夏季冬季臥室24±120±1≤65≤45％≤48餐廳24±120±1≤65≤45％≤48客房24±120±1≤65≤45％≤48會(huì)客廳24±120±1≤65≤45％≤48庭院24±120±1≤65≤45％≤48書房24±120±1≤65≤45％≤48主臥24±120±1≤65≤45％≤48廚房24±120±1≤65≤45％≤48小孩房24±120±1≤65≤45％≤48自由空間24±120±1≤65≤45％≤48

3、空調(diào)設(shè)計(jì)遵守規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)

1）、本工程依據(jù)建設(shè)單位提供的建施圖。

2）、暖氣與通風(fēng)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范。

3）、采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范。

4）、簡(jiǎn)明空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)（中國建筑工業(yè)出版社、第二版)

5）、采暖空調(diào)制冷手冊(cè)（機(jī)械工業(yè)出版社)

6）、國家現(xiàn)行的其他相關(guān)規(guī)范及措施。四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、系統(tǒng)特點(diǎn)

地源熱泵中央空調(diào)是以地能(地下水、地下沙土等蘊(yùn)藏的能量)為主要能源，以電為輔助能源，開發(fā)利用地下取之不盡用之不竭的巨大能源、成本低、效果好、性能穩(wěn)定的一種空調(diào)系統(tǒng)。先進(jìn)的地源熱泵空調(diào)將地下取之不盡不能直接利用的低位能開發(fā)利用，成為可利用的高位能源，它不僅可以滿足冬季供熱、夏季制冷的需要，又能用來制取衛(wèi)生熱水，解決了洗澡的供水問題，充分顯示了其一機(jī)三用的優(yōu)越特性，是一種真正節(jié)能、環(huán)保無污染的好空調(diào)。地埋管循環(huán)工藝技術(shù)，可在地下水源豐富或缺水地區(qū)推廣使用，廣泛適用于商場(chǎng)、賓館、酒店、洗浴中心、住宅小區(qū)、別墅、分層租賃的商務(wù)寫字樓娛樂場(chǎng)所等各類場(chǎng)所。

2、冷熱源系統(tǒng)

經(jīng)綜合分析，選用型號(hào)PWSRW130S-HGL的地源熱泵機(jī)組作為空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源。該機(jī)組制冷量為40KW，制熱量為31.5KW，夏季提供7℃/12℃的冷水，冬季提供45℃/40℃的熱水。

3、制冷，采暖形式

根據(jù)甲方要求，采用全水系統(tǒng)，水系統(tǒng)為定流量雙管制，水管均采用異程式?？照{(diào)末端為臥式暗裝風(fēng)機(jī)盤管。

4、室外地下埋管設(shè)計(jì)

1）、熱交換器的形式

經(jīng)過多方面的考慮及甲方意見，本工程采用垂直埋管布置方式，單U型管并聯(lián)同程的熱交換器形式。

2）、管材選擇

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。常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)中使用的金屬管材在這方面存在嚴(yán)重不足，且需要埋入地下的管道的數(shù)量較多，應(yīng)該優(yōu)先考慮使用價(jià)格較低的管材。所以，土壤源熱泵系統(tǒng)中一般采用塑料管材。因此，本工程采用的是聚乙烯（PE）管材，它可以彎曲或熱熔形成更牢固的形狀，可以保證使用50年以上。

3）、管徑確定

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)保持紊流以保證流體與管道內(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，管內(nèi)流速控制在以下,對(duì)更大管徑的管道，管內(nèi)流速控制在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。

綜上所述，本工程地下熱交換器埋管采用管徑為200MM。

4）、地下負(fù)荷計(jì)算

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?？梢杂上率龉接?jì)算

由負(fù)荷計(jì)算得夏季設(shè)計(jì)空調(diào)冷負(fù)荷為，則冬季設(shè)計(jì)采暖負(fù)荷為。由于杭州地區(qū)一般夏季負(fù)荷比冬季負(fù)荷的大，而且冬季單位采暖供熱量比夏季的大，故只需計(jì)算夏季負(fù)荷即可滿足冬季采暖負(fù)荷。

其中Q1＇——夏季向土壤排放的熱量，kwQ1——夏季設(shè)計(jì)總冷負(fù)荷，kWQ2＇——冬季從土壤吸收的熱量，kWQ2——冬季設(shè)計(jì)總熱負(fù)荷，kWCOP1——設(shè)計(jì)工況下水源熱泵機(jī)組的制冷系數(shù)COP2——設(shè)計(jì)工況下水源熱泵機(jī)組的供熱系數(shù)由公式（1）、（2）計(jì)算得Q1＇=46KW，Q2＇

5）、豎井埋管管長(zhǎng)確定

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。在實(shí)際工程中，可以利用管材“換熱能力”來計(jì)算管長(zhǎng)。換熱能力即單位垂直埋管深度或單位管長(zhǎng)的換熱量，一般垂直埋管為70～110W/m(井深)，或35～55W/m(管長(zhǎng))，水平埋管為20～40W/m（管長(zhǎng)）左右。

設(shè)計(jì)時(shí)可取換熱能力的下限值，即45W/m（管長(zhǎng)），具體計(jì)算公式如下L=Q’*1000/45（3）其中L——豎井埋管總長(zhǎng)，mQ1＇——夏季向土壤排放的熱量，kW分母“45”是夏季每m管長(zhǎng)散熱量，W/m經(jīng)上面計(jì)算Q1＇=46KW，代進(jìn)公式（3）計(jì)算得L=1022m室外垂直埋管示意圖

6）、豎井?dāng)?shù)目及間距確定

豎井深度多數(shù)采用50～120m，在此范圍內(nèi)選擇一個(gè)豎井深度H，代入下式計(jì)算豎井?dāng)?shù)目:

N=L/2*H

其中N——豎井總數(shù)，個(gè)

L——豎井埋管總長(zhǎng)，m

H——豎井深度，m

分母“2”是考慮到豎井內(nèi)埋管管長(zhǎng)約等于豎井深度的2倍

代進(jìn)L=1022m,H取60m,則個(gè)，取N=9個(gè)，則實(shí)際管長(zhǎng)為1080米.

U型管豎井的水平間距一般為，每一豎井為一個(gè)分路.五、生活熱水

1、熱水使用概況

本工程的主機(jī)選用了帶熱回收功能，在機(jī)組運(yùn)行的過程中可以得到生活用的熱水（夏天制熱水費(fèi)用為0）根據(jù)甲方提供的參數(shù)，每天使用人數(shù)為5人，按照每人每天使用100L計(jì)算，我們?yōu)楸竟こ踢x用了一500L的304不銹鋼整體發(fā)泡保溫水箱

2、熱水設(shè)計(jì)計(jì)算

按機(jī)組的回收量為20%計(jì)算，每個(gè)小時(shí)回收的熱量為40KW×20%=8KW，冬天以5℃的進(jìn)水溫度加熱到50℃計(jì)算由上計(jì)算可以看出，要加熱500L熱水，機(jī)組每天只需要運(yùn)行4個(gè)小時(shí)就能滿足。而且在制冷的季節(jié)，制熱水的費(fèi)用為0，也就是說用戶可以免費(fèi)得到生活用熱水。六、機(jī)組特點(diǎn)

地下環(huán)路式，安全環(huán)保

采用地環(huán)水冷，冷、熱源系統(tǒng)為封閉水循環(huán)系統(tǒng)，封閉水循環(huán)系統(tǒng)通過地埋管和大地進(jìn)行熱交換，不會(huì)污染水源，不直接抽取地下水，即安全又環(huán)保

健康環(huán)保

地源熱泵系統(tǒng)，冬季不用鍋爐房，夏季不用冷卻塔，不燃煤、不燃油、不燃?xì)猓蝗〉叵滤黄茐牡叵滤Y源，不造成空氣熱污染，不產(chǎn)生任何廢氣和廢棄物，具有零污染的良好品質(zhì)，真正實(shí)現(xiàn)了健康環(huán)保效應(yīng)

可選熱回收功能

機(jī)組可選加帶熱回收功能，制冷運(yùn)行時(shí)，機(jī)組通過熱回收冷凝器排出的廢熱加熱生活熱水，熱水加熱費(fèi)用為0。

智能控制，多重保護(hù)

采用先進(jìn)的智能化控