地源热泵供热系统设计方案

1 地源热泵供热系统设计方案 第一部分 工程概况 一、项目概述 本项目为某小区， 每户户型建筑面积约 100 平方米，空调面积约 50 平方米。本建议书对将对该别墅进行空调系统的设计，建议使用绿色环保节能的地源热泵空调系统。 二、地源热泵技术在本项目中的应用 在满足空调要求的基础上为响应国家节能减排的号召，拟采用在长期运营上更为节能的地源热泵系统作为本项目的冷热源。 地源热泵系统（ 随全球能源危机和环境问题出现，逐渐兴起的一项节能环保技术。地源热泵系统是以地表能为热源，通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低品位热能向高品位热能转移的热泵系统。地源热泵系统冬季供暖时，把地表中的热量“取”出来，供给室内采暖，同时向地下蓄存冷量，以备夏用；夏季制冷时，把室内热量取出来，释放到地表中，向地下蓄存热量，以备冬用，因此说 2 地源热泵系统是可再生能源利用技术。地源热泵系统不存在对大气排热、拍冷的热污染和排烟、排尘、排水等污染，是真正的绿色能源。 地源热泵是目前最流行的空调方式。与传统的空调相比具有更加节能、运行费用更低、运行工况 更加稳定的优点，是实现可持续发展的绿色建筑的有效技术之一。 本文就对地源热泵系统设计进行详细阐述，并和传统的风冷热泵系统进行初投资和运行成本的综合比较。 第二部分 设计依据 一、国家相关设计规范和标准 采暖通风与空气调节设计规范 通风与空调工程施工质量验收规范 空气调节设计手册 第二版 建筑给水排水设计规范 地源热泵系统工程技术规范 地源热泵工程技术指南，徐伟译 水源 /地源热泵应用设计手册，吴展豪著 地 面辐射供暖技术规程， 给水用聚乙烯（ 管材 13633 建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范 美国水源热泵热能回收系统工程应用手册，吴展豪编译 水源及地源热泵空调系统工程设计与应用手册，吴展豪编译 二、室内外设计参数 1、室外气象参数 大气压力：冬季 P= 1025.2 季 P 3 室外干球温度：冬季 t 夏季 t 35 夏季室外计算湿球温度： t 冬季室外计算相对湿度 ： 73 夏季： 26 2，相对湿度： 60% 冬季： 20 2，相对湿度： 40% 4 三、 负荷估算 1. 冷负荷估算指标 在方案设计阶段，一般采用冷负荷指标估算确定，同时参照层高、楼层、窗户面积大小、人员数量等进行修正。 序号 功能区 单位空调面积冷负荷 (W/1 门厅 240 2 客厅 240 3 餐厅 240 4 书房 200 5 卧室 200 6 卫生间 200 7 厨房 240 8 地下室 180 1) 以上估算指标是在层高 下的数 据，层高 上根据具体高度乘以 修正系数，对于挑高空间（层高 5m 以上）一般按不低于 300 w/算。 2) 地源热泵项目负荷可以小 10%。 2. 热负荷估算指标 一般来讲，建筑物的热负荷也可以采用以下公式估算： 热负荷 = 建筑面积 *130W/5 第三部分 负荷计算与分析 一、负荷计算及分析 1、空调冷热负荷计算 由于是初步设计，我们对空调冷热负荷进行估算，包括建筑维护结构的传热、照明及电气设备的发热、食物的散热、人体的散热、门窗渗透新风的热量等。 上海属于夏热冬暖地区， 以供冷为主，冬季采暖时间较短，这里对冷、热负荷分别进行了估算。 负荷估算详细见下表： 每户 房间 房间面积 冷指标 热指标 冷负荷 热负荷 某户住宅 （ （ W/ (W/(1号卧室 00 130 2700 1755 2号卧室 00 130 3150 号卧室 00 130 3150 厅 40 130 4212 房及餐厅 40 130 4212 生间 00 130 1152 四部分 地源热泵系统设计 一、地源热泵系统配置 1、地源热泵机组选型 由负荷计算结果可知夏季冷负荷约为 季热负荷为 源热泵机组按冬季负荷配置，若仅配置一台地源热泵机组则无备用机组，这不利于系统安全可靠性，拟按夏季负荷配置三台地源热泵机组，相互备用。根据以上分析可确定选择制冷量为 热量 地源热泵机组三台 ,详细性能参数如下表： 6 设备名称 性能参数 数量 地源热泵 机组 制冷 /热量： 季：供回水温度： 7/12 冬季：供回水温度： 45/40 输入功率：夏季 季 源热泵机组 制冷 /热量： 49/67 季：供回水温度： 7/12 冬季：供回水温度： 45/40 输入功率：夏季 11季 照本配置系统可提供的总制冷量为 制热量为 全可以满足建筑冷热负荷需求。 2、附属设备选型 设备名称 性 能参数 数量 备注 地源侧循环泵 流量： 14m3/h 4 一用一备 程： 35m 输入功率： 荷侧循环泵 流量： 14m3/h 4 一用一备 程： 35m 输入功率： 自动软水器 流量： 1m3/h 1 率： 20W 软水箱 体积： 1000L 1 定压膨胀补水机组 功率： 二、 地埋管系统配置 7 8 三、 9 1、地埋管长度计算 地源热泵系 统夏季向大地放热量以及冬季向大地取热量分别按下式计算： )11(111 )11(222 式中， 1Q 夏季向土壤排放的热量； 1Q 夏季冷负荷； 2Q 冬季从土壤吸收的热量； 2Q 冬季热负荷； 1 设计工况下地源热泵机组 2 设计工况下地源热泵机组 据以上计算公式可得按照所选地源热泵机组性能参数，地埋管系统夏季放 10 热量与冬季吸热量计算见下表： 冷负荷（ 热负荷（ 机组组季土壤吸热量（ 冬季土壤放热量（ 158 138 48 449 根据以上计算结果，拟采用单 U 型埋管，管径 距 4 米，夏季单位井深换热量取 60W/m，冬季单位井深换热量取 45W/m，井深 80 米。据此计算地埋管数量见下表： 工况 换 热量（ 单位井深换热量（ W） 埋管总长度（米） 井孔数（口） 制冷工况 158 60 2634 33 制热工况 138 45 3066 38 某小区 地暖工程报价表 分水器、温控部分 序号 设备名称 品牌 规格型号 产地 性质 单位 数量 单价 报价合计 备注 1地下 1层分集水器 瑞好 上海 合资 组 1 900 900 水流平衡设备，即水流分配器 21层分集水器 瑞好 上海 合资 组 1 1,800 1,800 水流平衡设备，即水流分配器 32层分集水器 瑞好 上海 合资 组 1 1,500 1,500 水流平衡设备，即水流分配器 43层分集水器 瑞好 上海 合资 组 1 900 900 水流平衡设备，即水流分配器 11 5阁楼分集水器 瑞好 上海 合资 组 1 600 600 水流平衡设备，即水流分配器 6尾件 瑞好 海 合资 套 5 840 系统排气和注水用 7管接头 瑞好 海 合资 只 38 760 连接地暖管道 8安装支架 瑞好 海 合资 套 5 560 固定分集水器 9热电驱动器 瑞好 C 230V 上海 合资 只 10 2,400 与温控器配合切断或打开水流，主管用 10外牙弯头 瑞好 25*3/4 上海 合资 只 5 270 连接分集水器与主管道 11活接球阀 瑞好 6分 上海 合资 只 5 225 开关阀门（分集水器用） 12铜配件 上海 合资 项 3 900 小计 11,655 二、 水暖部分 序号 设备名称 品牌 规格型号 产地 性质 单位 数量 单价 报价合计 备注 1地暖 瑞好 海 合资 m 650 5,850 地面发热盘管 2塑型保温板 绿羽 2海 国产 00 1,400 40温材料，防止热量往楼板传递 12 3反射膜 绿羽 50G 上海 国产 00 600 反射热能，把热能往上反射 4钢丝网 绿羽 2m*200海 国产 00 500 固定盘管，加固水泥 5人工费 00 2,000 6温控器 麦 全进口 只 5 2,250 液晶编程 ,感应房间温度，控制系统温度 7信号线布控 路 5 400 连接分集水器与温控器 8电线 米 45 158 小计 13,158 三、 主管及辅料 序号 设备名称 品牌 规格型号 产地 性质 单位 数量 单价 报价合计 备注 1主管道 上海瑞好 海 中德合资 米 35 315 连接锅炉和分集水器管道 2保温管 世霸龙 32 昆山 国产 米 25 148 主管道保温 3保温管 世霸龙 25 昆山 国产 米 25 105 支路管保温 4管道固定件 项 3 300 5系统开槽费 项 1 300 6系统调试费 项 1 200 13 小计 1,368 合计 26,180 优惠价 26,000 财务室 22 3960 休息室 24 4320 合计 第五部分 经济性分析 一、 调系统简介 调系统全称为 统，即变制冷剂流量系统，通过冷媒直接蒸发形式直接进行热量交换。 系统结构上类似于分体式空调机组，采用一台室外机对 应一组室内机（一般可达 16 台）。内机形式多样，以风管送风或直接送风形式提供空调，独立运行。控制技术上采用变频控制方式，按室内机开启的数量控制室外机内的涡旋式压缩机转速，进行制冷剂流量的控制。 调系统的设计包含两个部分：空调设备选型及空调管路设计；空调系统控制设计，前一部分内容由设计院的暖通工程师设计，后一部分内容通常由提供全套产品的系统工程承包商配套设计。 14 1. 调系统的控制方式 A、 调系统的常规控制 此控制方式相对简单，每一台室外机对应若干台（ 通常最大约为 16 台）室内机，各组 调系统均独立运行控制，就地遥控器设置可按工程实现情况采用一个遥控器对应一台室内机，或一个遥控器对应若干台室内机，是一种比较经济实用的控制方式。 该控制方式均为末端就地控制，无集中监控管理环节，在实际使用过程中，室内机的温度值设定，开机时间，开机数量随意性比较大，其使用上的灵活性、方便性常常是以牺牲能耗为代价，从纯节能角度讲效果并不明显。 B、 调系统的集中控制 配置了独立控制管理系统的控制方式，与目前 调系统采用的控制方式相比较，增加了集中控制管理环节，可以在控制室内对远端各组 调系统进行监控管理，是一种比较完善的控制方式，但投资明显增加。 此方案的不足之处是与建筑物内的其它弱电系统无功能关联，尤其在智能化建筑设计中，不利于弱电系统功能的综合集成。 C、 调系统的网关控制 相当多的 品制造商都已相继开发出了基于 议专用网关的接口设备，可以满足作者将 调系统纳入建筑物楼宇自控系统中的设想。 端设备的运行状态是通过 关接口上传信 号至建筑物自控中心的 统，自控中心经该网关接口下传信号（如初始值设定、控制参数设定等）至末端设备，并对整个 调系统实行系统管理。 调系统的应用 频式中央空调系统安装极为方便。可分楼、分层、分区、分段进行安装，分层或分区交付使用，安装工期短。旧楼改造不影响正常办公和营业。 二、地源热泵系统与 调系统性能比较 15 地源热泵和 频空调机组比较表 序号 地源热泵中央空调系统 调系统 1 真正可以回收废热节能的中央空调系统。能效比（ 达 加节能。 不是真正的中央空调，是 “ 改型 ” 的分体家用空调。能效比（ 。变频控制容易产生 子干扰。 2 因为机组在室内，受外界环境影响小，而且是完全密闭的循环系统，即使在酷暑或严冬都可以满足制冷或制热要求。 机组在室外受外界影响大。因为 统室外主机为风冷热泵，所以其空调效果受外界环境影响大。而且风冷热泵的出力与外界环境成反比，在冬季，其制热能力会随着外界温度降低而大幅下降；在夏季其制冷能力也随着外界温度升高而降低。实际使用时效能比与样本比较要低很多。 3 因为没有室外机组，所以 使用该系统的建筑物不会破相，符合对建筑物空调机的安装法规制度。 不可避免要将主机放置在室外，或悬挂或落地，会影响建筑物的美观程度。受到法规制度限制。 4 该系统运行稳定、安全。 机组全部由工厂生产检测完毕才送到现场 因为末端与主机之间有长达 50米的氟里昂管道相连，所以在运行过程中，容易因安装或震动产生制冷剂的泄露，特别分叉头很容易出问题。现场大量焊接工作，给品质控制带来很多难题。 5 该系统维护保养方便，个别机组有问题，不会影响整个系统的运行，保养费用非常低。 系统维修复杂，因为末端与主机间由制冷剂 管道相连，所以当机组出现故障时，必需中断整个系统