商务中心酒店地源热泵中央空调工程可行性分析论证报告.doc

商务中心酒店地源热泵中央空调工程可行性分析论证报告商务中心酒店地源热泵中央空调工程可行性分析论证报告目 录一、工程概况3二、气象环境参数及负荷估算 3三、地源系统介绍5四、国家关于地源热泵空调技术的相关政策11五、地源热泵系统与水冷螺杆+锅炉系统对比15六、经济性分析181.初投资概算182.运行费用概算20七、结论23八、地源热泵地埋系统介绍：24a土壤温度的状况分析及变化规律24b土壤源垂直埋管地源热泵介绍24c、室外换热计算25九、地埋管(土壤换热器)换热系统施工29十、部分案例介绍50一、 工程概况该项目为某某商务酒店，地处某大道。该建筑由两座塔楼和裙房组成。酒店总建筑面积34866m2，空调面积25546m2，该建筑拟采用地源热泵系统提供采暖和空调。二、 气象环境参数及负荷估算1地温温度参数及执行标准该地区地温全年大约维持在18度左右，作为地源热泵系统得热源和冷源非常适合，充分利用这一资源，不仅可以节约大量的能源，同时又可避免由于大量燃煤产生的环境污染，可为城市的大气污染治理提供一种可行的思路和途径。执行标准规范公共建筑节能设计标准 GB50189-2005地源热泵系统工程技术规范 GB50366-2005采暖通风与空气调节设计规范 GBJ19-87高层民用建筑设计防火规范 GB500-45-95采暖通风与空气调节制图标准 GBJ114-88建筑设计防火规范 GBJ16-87建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范 GB50242-2002通风与空调工程施工质量验收规范 GB50243-2002人民防空工程设计防火规范 GBJ98-87简明空调设计手册业主提供的图纸及资料2室外空气计算参数某地区气候温和湿润，雨量充沛，属长江下游海洋性温湿气候带。据市气象台统计资料：8587年的年平均降水量为1241.3mm，年平均蒸发量为1290.5mm，年平均相对湿度79%，年平均气温15.4，最高气温37.7(85年7月)；1月份平均最低气温-0.83，最低气温-8(86年1月)。气候总的特点是：冬季偏北风为主，受北方大陆冷空气侵袭，干燥寒冷；夏季以东南风为主导风，受海洋季风的影响，炎热湿润；其中春夏之交的“梅雨”天气是江南地区特有的气候特征，天气闷热、多雨、湿气较大。 3地质情况某位于扬子准地台下扬子台褶带东端。印支运动(距今约2.3亿年)使该区褶皱上升成陆，燕山运动发生，使地壳进一步褶皱断裂，并伴之强烈的岩浆侵入和火山喷发。白垩纪晚世，渐趋宁静，该区构造格架基本定型。进入新生代，地壳运动总的趋势是山区缓慢上升，平原区缓慢沉降，并时有短暂海侵。 某地层隶属于江南地层区，区内第四纪沉积物覆盖广泛，以松散碎屑沉积为主，厚度100120m，分布广泛，发育齐全，岩性岩相复杂多样，沉积连续，层序清晰。基岩主要出露于西部和南部山区。 4.冷热负荷估算按照公共建筑节能设计标准要求，公共建筑空气调节系统冬季空调室内设计温度宜取20，夏季空调室内温度宜取25。该建筑的总空调面积约为25546m2。选主机时制热每平方按107W，制冷每平方按140W。冬夏季冷热负荷：冬季总的计算热负荷为2737KW，夏季总的计算冷负荷为3592KW,具体各楼的负荷如下：5主要空调设备系统的核心设备热泵机组选用螺杆式地源热泵机组： 总冷负荷为3592KW，本案可选用2台螺杆式地源热泵机组，单台热泵机组最大供冷能力为1796kW，供热能力为1976kW。三、 地源系统介绍（一）.系统原理 地源热泵系统是以岩土体、地下水或地表水为低温热源，由地（水） 源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热及空调系统。利用地球所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖制冷空调系统。它利用地下常温土壤或地下水温度相对稳定的特性。A、夏季制冷模式 夏季通过地源热泵主机将地下恒温带18左右的低品位地热能提升成7左右的高品位冷源，然后通过水泵将载有高品位冷量的冷冻水输送到布置在各个功能区域的风机盘管，通过空调风口布置及气流组织设计保证每个功能区域持续保持适宜温度。 热热冷冷热热热冷夏 季热交换示意图意图B、冬季制热模式 冬季则通过地源热泵主机将地下恒温带14左右的夏季蓄存的能源提升成45左右的高品位热源，然后通过水泵将载有高品位热量的热水输送到布置在各个功能区域地热管路，实现每个区域域持续保持适宜温度。 暖冷暖暖 暖暖暖冬 季冷冷（二）.系统特点:1、可再生性:地源热泵系统是一种利用地球所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖制冷空调系统，地源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。地表土壤和水体是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳辐射能量，比人类每年利用的500倍还多（地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量）；它又是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散相对的平衡，地源热泵系统技术的成功使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为现实。2、高效节能: 水源热泵机组利用土壤或水体温度冬季为12-22，温度比环境空气温度高，热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高；土壤或水体温度夏季为18-32，温度比环境空气温度低，制冷系统冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率大大提高，可以节约30-40%的供热制冷空调的运行费用，1KW的电能可以得到4KW以上的热量或5KW以上冷量。3、此外，这种空调不会破坏臭氧层。使用过程中也无任何排出物，对水资源不会造成消耗、破坏或影响。据测算，若安装地源热泵40万台，和采用“化石能源”比，相当于降低温室气体排放100万吨，和50万辆汽车的污染排放物。热泵空调在每个房间都有单独的能量分配器，可以自主调节温度。我国地热资源丰富发展空间巨大。我国是一个以中低温地热资源为主的国家，近10年来地热直接利用均以每年10%速率增长。地源热泵是一种值得推广的可再生能源利用技术。地热并不只存在于地壳深处或温泉等可开采的热水，地表浅层的“恒温层”就可大面积应用。4、“地热空调”市场现状早在上世纪50年代，地源热泵就在北欧国家使用，70年代石油危机时在西方世界得到推广。美国目前已安装了40万台地热空调，1998年，美国商业建筑中地源热泵系统已占空调总保有量的19，其中这项技术在新建筑中的应用高达30。美国能源部正在计划未来几年达到年装40万台地源热泵的目标。在国内，从进入90年代，我国就兴起了地热直接利用的高潮，尤其在高纬度寒冷的三北（东北、华北、西北）地区，加大了以地热供暖为主的开发力度。这项工作的开展不仅减少了大量有害物质的排放，而且还能取得明显的经济效益。除此之外，目前北京、天津、西安等地正在利用热泵技术等多种形式进行示范工程并逐渐推广。东南沿海地区在发展旅游业的同时利用地热进行制冷和烘干。需要特别加以指出的是随着热泵技术的发展和采用，中低温热水在全国正以强劲势头向规模化、产业化方向健康发展。特别在北京为保护环境及2008年的绿色奥运，地热作为一种绿色能源将得到更加广泛的利用。5、“地热空调”节能更省钱对普通居民来说，地热空调和普通家用空调，谁更划算？地热空调运行费用要比中央空调低近一半，算上初始投资，四五年后二者总费用就相当。若是选择土质松软、接近河湖（地下水丰富）的地方，地热空调安装、运行费用还将大大降低。设备投资上，地源热泵聚乙烯换热管埋下去可用50年，空调机结构简单，运转部件少，20年不用维修，一次投入，长期受益。6、如今能源成为经济发展的“指南针”。国际能源专家普遍认为，新能源和可再生能源是21世纪将得到快速发展的能源。我国地热资源丰富，应该抓住这一良遇，加速地热的开发，为我国可持续发展及环境保护作出积极贡献。（三）.地源热泵系统技术1、 地源热泵技术又称地热泵技术，是一种利用浅层常温土壤中的能量作为能源的先进的高效节能、无污染、低运行成本的既可供暖又可制冷的新型空调技术。地热泵技术是利用地下常温土壤或地下水温度相对稳定的特性，通过深埋于建筑物周围的管路系统或地下水与建物内部完成热交换的装置。它完全不需要任何的人工热源，彻底取代了锅炉或市政管网等传统的供暖方式和中央空调系统。冬季它代替锅炉从土壤中取热，向建筑物供暖；夏季它代替普通空调向土壤排热给建筑物制冷。同时，它还能供应生活热水，被称为二十一世纪的“绿色空调技术”。2、 目前国际上有两种地源热泵技术路线：土-气型地源热泵技术和水-水型地源热泵技术，土-气型地源热泵技术以美国的技术为代表，水-水地源热泵技术以北欧的技术为代表。二者的差别是：前者从浅层土壤或地下水中取热或向其排热，通过分散布置于各个房间的地源热泵机组直接转换成热风或冷风为房间供暖或制冷。后者是从地下水中取热或向其排热，经过热泵机组转换成热水或冷水，然后再经过布置在各个房间的风机盘管转换成热风或冷风给房间供暖或制冷。由于美国的土-气型地源热泵技术，可以不用地下水，采用埋设垂直管、水平管或向地表水抛设管路等多种方式，直接从浅层土壤取效或向其排热，不受地下水开采的限制，推广的范围更大、更灵活。另外由于美国技术减少了地热转换成热水和冷水的过程其热损失减少，能源效率更高，供暖、制冷运行费用更低。3、 地热泵技术具有明显减排温室气体和应用地区广泛等特点由于地热泵供暖时70以上的能源来源于土壤中的能量，30以下的能源来源于电能，所以用它替代冬季采暖锅炉，至少可减排温室气体70以上。如能大面积推广，可明显减排温室气体。另外，土-气型地热泵技术所利用的能源是常温土壤中的能量，并不需要特殊的地热田或地下热水。它只要有足够进行热交换的浅层土壤（-3.5以上的土壤或地下水）就可满足地热泵所要求的技术条件。中国城市中约有3050的建筑物具备此条件，可以使用地源热泵。从气候区上看，从寒冷的黑龙江到炎热的海南岛都可使用。世界上绝大多数国家也具备应用地热泵技术的条件。同时它不消耗也不污染地下水。在利用地下水时，地热泵只向水中排热或吸热，并不用水，所抽取的地下水要全部回灌地下。4 、地热泵利用的是可再生能源，永无枯竭地热泵从浅层常温土壤中取热或向其排热，浅层土壤之热能来源于太阳能，它永无枯竭，是一种可再生能源。所以，当使用地热泵时，其土壤热源可自行补充，持续使用，不存在资源枯竭问题。5 、高效节能，运行费用低 在供暖时，地热泵技术可将土壤中的能“搬运”至室内，其能量70以上来自土壤，制热系数高达3.5-5，而锅炉仅为0.7-0. 9，可比锅炉节省70以上的能源和40%一60运行费用；制冷时要比普通空调节能40-50，运行费用降低40以上。高节能、低运行费用，为商业推广创造了条件。6、 地热泵在欧、美是一种非常成熟的已完全商业化了的技术在美国、加拿大和北欧国家和地区，地热泵技术已得到广泛地应用，推广速度以每年15的速度递增，形成了从制造商、工程商到培训机构、技术开发机构、专业管理机构等一整套完整的产业体系。国际地热泵协会（IGSHPA）、美国地热泵协会（GHPC）已建立，他们己完全实现了商业化。7 、地热泵技术可实现分户计量、可分期投资，不设室外机由于地源热泵是分散布置在各户或各室的，它和普通家用空调一样，实行单独电费计量，克服了锅炉采暖和中央空调制冷时的分户计量难题。正由于它是分散安装的，可分期分批投资，解决了中央空调机组必须一次投资到位的要求，从而降低了融资成本。地源热泵空调，没有室外机和冷却塔，建筑物立面更清洁、更美观。四、 国家关于地源热泵空调技术的相关政策1、国家大力提倡和鼓励可再生、可持续发展能源地热的发展利用，相继出台了一系列法规和政策。随着地球上不可再生能源（煤、石油、天然气）的不断消耗，充分开发利用地下土壤中蕴含的巨大的低品位热源这一可再生的、清洁的能源，正越来越多的受到人们的关注。我国的可再生能源，尤其是地下土壤中蕴含的能源，具有很大的开发利用潜力。2、加快建设资源节约型、环境友好型社会，是党中央、国务院在新形势下作出的重大战略决策，建设节约型建筑是整个社会落实这一战略决策的重要举措。深入开展节约型社会建设工作，不仅可以促进资源节约，降低建筑成本，在社会起到示范和带动作用，还有利于促使广大人民树立节能环保意识，掌握节能环保技能，对我国经济和社会发展产生深远影响。节能节水工作是节约型社会建设的重要内容之一，加强节能节水工作，将有效地促进人类节约型社会建设的全面开展。根据住房和城乡建设部、教育部文件建科200890号的文件精神。各高等学校应针对不同建筑特点和能源消费类型，在能耗统计、能源审计基础上，对既有高耗能建筑的围护结构、中央空调、采暖、照明和用电设备等进行了节能改造，对用电设备和电力分配系统进行系统性诊断和分析，加装节电设备，实现用电系统整体优化，提高电效。积极采用节水系统、节水器具和设备，合理利用非传统水源。充分利用自然资源和可再生能源，积极推广使用浅层热泵、新能源，扩大可再生能源使用范围。有利于推动我国循环经济和可持续发展战略的进程。3、具体规定：一、中华人民共和国节约能源法第四条规定：“国家鼓励开发利用新能源和可再生能源”，而地源热泵所使用的地热能正是属于可再生能源。二、建设部民用建筑节能管理规定第四条规定：“国家鼓励发展太阳能、地热等可再生能源的应用技术和设备”。三、国家经贸委2000-2015年新能源和可再生能源产业发展规划要点指出：“积极推广地热采暖和地热发电技术”，“加快地源热泵技术的引进和开发，加速国产化。要大力开拓地热采暖市场，到2005、2010、2015年地热采暖面积分别达到1500万、2250万、3000万平方米。要积极推动地热的综合利用”。四、夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准(JGJ1342001，J1162001)第6.0.7条：具备有地面水资源（如江河、湖水等），有适合水资源热泵运行温度的废水等水源条件时，居住建筑采暖、空调设备宜采用水源热泵。当采用地下井水为水源时，应确保有回灌措施，确保水源不被污染，并应符合当地有关规定；具备可供地热源热泵机组埋管用的土壤面积时，宜采用埋管式地热源热泵。”五、夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准( JGJ 75-2003)：:水源热泵（地表水、地下水、封闭水环路式水源热泵）应用水作为机组的冷（热）源，可以应用河、湖及海水，地下水，废水等。至于地热源（大地耦合式）热泵，从原理上看，其实也是水源热泵的一种，只是将水通过埋设在土壤中的、一种传热效果较好的塑料管来吸取土壤热量（制热时）及排出热量（制冷时）到土壤中。与空气源热泵相比，它的优点是出力稳定，效率高，当然也没有除霜问题。当有地下水、河湖水及其他水资源或土壤热源可利用时，可大大降低运行费用。但水源热泵必需有一个水系统，如果采取打井取用地下水，必须确保有（真正的）回灌措施以及确保水源不被污染，并必须符合当地环保部门有关规定。否则，会引起水资源保护及环境问题。如果在该建筑附近有一定面积的土壤可以埋设专门的塑料管道（水平开槽埋设或垂直钻孔埋设），可以采用地热源热泵机组，它利用土壤作热源和热汇，通过在管道里流动的水进行热交换，有较高的能效比，并有利于环保。 六、建设部建筑节能“十五”计划纲要中明确指出“十五”期间建筑节能工作的重点之一是：“大力推进太阳能、河水、湖水、海水与地下能源及其他可再生能源在建筑中利用的的工作。七、建设部建筑节能“十五”计划纲要中列出的18项拟重点开展的科技项目其中的第13项指出：“地源热泵及水源热泵技术系统开发与工程应用”。八、国家发展改革委办公厅2005年关于组织实施可再生能源和新能源高技术产业化专项的通知（发改办高技2005509号）中专项的主要内容第（三）项列出：“太阳能供热和地源热泵供热（制冷）。开展新型太阳能热水器和地源热泵系统产业化。包括高可靠性新型真空管集热器、大面积中高温太阳能热水系统、全天候太阳能热水系统、高效地源热泵及其配套系统。”九、2005年11月30日，中华人民共和国国家标准GB 50366-2005地源热泵系统工程技术规范发布。十、地下水空调技术：地热用于供热采暖，按全国各地的实际经验，证明是经济可行的。同时，地热采暖可以获得如下更大的社会经济效益：（1）节约大量的常规能源煤、油、天然气或电。按京津地区的气候条件，如果采用地热供暖，相当于每户居民每个冬季可节约2.6t原煤，这样可以大大减轻煤炭供应紧张的局面；（2）改善环境，消除燃煤小火炉的污染源；（3）改善因运煤，运炉渣等垃圾所造成的运输紧张状况；（4）减少堆放煤炭所占用的场地，而且采用地热供暖，生活要舒适得多，卫生条件也得到改观。十一、高层建筑空调设计231页：一般来讲，10m深的土壤温度相当于该地区全年的平均气温。因此在室外气温很低的日子里，土壤温度比空气温度高得多，土壤作为热泵热源时，热泵的性能仍会相当好。有些工程中采用土壤中埋入地管的方法来节能。十二、采暖通风与空气调节设计规范79页：夏热冬冷地区、干旱缺水地区的中、小型建筑可采用空气源热泵或地下埋管式地源热泵冷（热）水机组供冷、供热；有天然水等资源可供利用时，可采用水源热泵冷（热）水机组供冷、供热；全年进行空气调节，且各房间或区域负荷特性相差较大，需要长时间向建筑物同时供热和供冷时，经技术经济比较后，可采用水环热泵空气调节系统供冷、供热；十三、公共建筑节能设计标准5.4.2条：具有天然水资源或地热源可供利用时，宜采用水（地）源热泵供冷、供热技术。5.3.11条：对有较大内区且常年有稳定的大量余热的办公、商业等建筑，宜采用水环热泵空气调节系统。五、 地源热泵系统与水冷螺杆+锅炉空调系统对比项目地源热泵系统水冷螺杆+锅炉空调系统工程施工机组连接循环水管和电缆即可投入使用。由于管径小，可直接采用镀锌钢管、PVC或PPR管，管路连接非常简单、无须焊接。管路压力很小，渗漏可以完全避免。锅炉需要考虑天然气等燃料的接入申请，必须设置独立的锅炉房。系统控制可以在室内监视控制机组所有运行状态、可对机组进行集中监控。冷热源的切换只能人工切换运行效率1、制冷效率：5.62、制冷效率：4.61、 制冷效率：4.72、制热效率：低于0.8环保没有污染物的排放需要排放大量的CO、CO2等废气防锈、防腐蚀机组外壳及内部钢制部件采用每平方米镀锌重量大于225克的重型镀锌钢板制成，防锈防腐性能优良。设计使用寿命20年。内膛温度高，内膛材料容易老化，设计使用寿命10年以内。管理维护1、 系统可靠性高：水源热泵系统空调循环水管采用镀锌钢管、PVC或PPR管连接，各支管与总管可通过阀门切换方便检修，无须全系统停止运行。2、 系统改造方便，当办公大楼平面布置发生变化时可以快捷地改变空调布置适应新的平面布局。3、 维护检修方便，普通管道工即可胜任。1、 维护检修复杂，需要经特殊培训的专业人员才能进行。2、 设备必须安排人员三班值守。一次投资高较高机房占地当使用水-水机组时，需要小型机房，面积较小；使用水-空气吊装空调就不需要专门的机房空调机房和锅炉房需要分开设置，暂用有效面积使用寿命寿命最长，可达35000小时及以上一般为17000 小时以内特别适用的范围有一定的占地面积，或有湖泊、河流、池塘等水源，或地下水资源丰富的地区 没有特殊要求2六、 经济性分析1. 初投资概算地源热泵系统初投资概算：室内部分约900万元，室外打井部分约400万元，总计约1400万元；水冷螺杆+锅炉系统初投资概算：水冷螺杆系统部分约900万元，锅炉系统80万元，锅炉机房建设费用约20万元，总计约1000万元。2. 运行费用概算 设计冷负荷：约309万kcal/h（3592kW）设计热负荷：约235万kcal/h（2733kW）设计生活热水：约50吨55度热水。 建筑物用途：酒店 制冷运行时间：6-9月份，每天运行24小时，每月30天，制冷全年运行2880小时；制热运行时间12-3月份，每天运行24小时，每月30天；制热全年运行2880小时。一年的机器制冷总容量：35922880=10344960kw一年的机器制热总容量：27332880=7986240kw一年的生活热水总用量：50吨365天=18250吨 比较方式：全年度总耗电量比较及全年总COP值（以一年的机器制冷制热容量总和除以一年总耗电量和总能耗）进行比较（1）地源热泵系统运行费用概算地源系统制冷时EER值：5.61 制热时COP值：4.66 一年主机制冷时总耗电量：10344960kw5.61=1844021 kwh一年主机制热时总耗电量：7986240kw4.66=1713785kwh室内风机及水泵的启停率为70%室内风机盘管耗电量：0.096 kw790台70%2880h2= 305786kwh使用侧循环水泵耗电量：45kw1台70%2880h2=181440 kwh热源侧循环水泵耗电量：37kw1台70%2880h2=149184 kwh制取生活热水耗电量(夏季热回收): （18250吨-6000吨）10 kwh /吨=122500 kwh合计：4206446kwh（电费1元/度：4206446元）（2）水冷螺杆机+锅炉系统运行费用概算水冷系统制冷时EER值：4.7 ，制热时COP值：0.8 天然气热值8500 kcal/m3，天然气锅炉效率以80%计算，单价为2.5元/m3一年主机制冷时总耗电量：10344960kw4.7=2201055 kwh一年主机制热时总耗气量：7986240kwx8608500 kcal/m30.8= 1010024m3一年间天然气费用为：1010024m3x2.5元/m3=2525060元一年制取生活热水耗气量: 18250吨40000kcal /吨8500 kcal/m30.8= 107352m3一年间天然气费用为：107352m3x2.5元/m3=268382元室内风机及水泵的启停率为70%室内风机盘管耗电量：0.096 kw790台70%2880h2= 305786kwh使用侧循环水泵耗电量：45kw1台70%2880h2=181440 kwh冷却水循环水泵耗电量：37kw1台70%2880h2=149184 kwh冷却塔耗电量：11kw2台70%2880h2=88704kwh锅炉房工人工资：每年20000元3人=60000元合计：电费2926169kwh（电费1元/度：2926169元），天然气费用为： 2793442元，工人工资60000元，总计5779611元注： 1. 以上为满负荷使用空调的估值，若入住率为50%，这可在以上数据乘上50%。（3）两种方案的运行费用比较年运行费比较表项目地源热泵水冷螺杆+锅炉系统系统年运行费用(万元)42064465779611使用地源热泵年节约费用(万元)1573165 （4）两种方案十年总费用比较十年总费用比较表项目地源热泵水冷螺杆+锅炉系统系统初投资（万元）14001000系统年运行费用(万元)420.6446577.9611十年总费用（万元）4206.4465779.611十年节约费用(万元)15731650从经济分析来看，地源热泵系统初投资比水冷螺杆+锅炉系统高，但其运行费用大大低于水冷螺杆+锅炉系统。系统运行十年时，项目有明显的收益。七、 结论1随着人类社会的进步与发展，越来越多的理论研究和实证分析表明，可持续性的经济增长需要有可持续性的能源产出作支撑。但是，煤炭、石油、天然气等常规化石能源的有限性已经多次为人类敲响了警钟。目前，国内外都以节约能源、保护环境为国家发展的重要目标，我党和国家也提出了建设资源节约型、环境友好型社会的要求，鼓励发展可再生能源。由于地源热泵技术在国内外均属节约资源、充分利用再生能源、改善环境的重要建筑节能技术之一，各国都在大力推广应用这一技术。采用地源热泵技术供热的工程，可大大降低供热的燃料消耗，在节能的同时也大大降低了燃烧矿物燃料而引起的CO2和其他温室气体及污染物的排放，地源热泵的设备安装使用较简单，可直接安装在建筑物内部的热泵机房里，减少城市供热管网的建设，对城市原有的道路也没有破坏性。2通过以上的分析可以看出，从初投资、运行费用、使用寿命及稳定性等各方面综合比较，可以看出采用地源热泵系统具有很大的优势；从十年总投资费用来看地源热泵系统的费用是最低的。地源热泵系统节能和性能稳定优势。不受区域地质及自然环境的限制,在气候适宜的长江流域以南地区可在冬、夏过度季节共用,省去了锅炉设备、水源和地埋管等辅助冷(热)源系统,符合我国南方地理情况。地源热泵夏季制冷具有比冷却塔更好的冷却效果,较低的风速令人满意的降低了噪音;冬季地源热泵由于采用了宽带小温差传热设计,吸取低品位热源能力比窄带空气源热泵换热器结霜温度下降了56,减少了85%的结霜机率。在环境负温度运行期间,设计有喷淋防霜系统以及旋流汽液分离消噪系统,有效地控制了对环境的污染。因此，我们认为采用地源热泵系统是最优的方案，建议使用。八、 地源热泵地埋系统介绍：a土壤温度的状况分析及变化规律1、原始土壤的温度状况分析。土壤环境温度状况是指土体温度随时间与空间的变化，它是土壤热量平衡和土壤热状况的反映。原状土的温度可由计算得到也可以测出。地下约5m以下土壤温度基本不受地面温度波动的影响，而保持一个定值。已有的研究表明，地下约10m深度的土壤温度比之全年的平均温度在多数情况下要高出12，并且无季节性波动。其偏离平均温度的值在地下0.3m处仅1.5。2、土壤温度的变化规律。受地面温度波动的影响，土壤温度有两种周期变化：（1）土壤温度的变化；（2）土温的年变化。土温的年变化是指一年中各个月份中温度的变化。在达到相当深度后，土温便终年不变。这种温度终年不变的土层，在高纬度地区出现在20m，中纬度地区在1520m。b土壤源垂直埋管地源热泵介绍1、地源热泵是在近年来广泛应用节能环保空调技术，热泵效率高低取决于冷(热)源来源方式。土壤是热泵良好的热源，并有一定程度的蓄能作用。2、土壤源垂直埋管地源热泵优点： 运行及维护费用低、占地面积较小、冬季无需辅助热源、 不产生任何污染、 节能效果明显。3、原理：土壤源垂直埋管地下换热器采用两管制垂直埋管式换热系统，即在地下室下面、周边绿化地带、道路等可利用场所打地耦管孔，每个孔内埋设一对U型地耦管，所有的地耦管通过集水器汇集，汇集的冷/热水由循环泵送到室内的地源热泵机组，经能量交换后，回到地源侧分水器分流回地下管路；冬季从地下土壤取热实现室内供暖，如此反复循环，利用的是天然可再生能源，系统稳定，不消耗地下水，不会对地下水产生污染c、室外换热计算垂直地埋管长设计公式计算法垂直地埋管换热器计算的基础是单个钻孔的传热分析。在多个钻孔的情况下，可在单孔的基础上运用叠加原理加以扩展。步骤如下：1、流体至管道内壁的对流换热热阻2、U形埋管的管壁热阻3、钻孔封井材料的热阻4、地层热阻，即从孔壁到无穷远处的热阻由N个平行钻孔（U型管）组成集群的地热换热器的地层热阻短期连续脉冲负荷引起的附加热阻，运行份额是考虑热泵间歇运行的影响，供热运行份额Fh一个供热季中热泵的运行小时数/（一个供热季天数24）制冷运行份额Fc一个制冷季中热泵的运行小时数/（一个制冷季天数24）或当运行时间取作一个月时供热运行份额Fh最冷月份运行小时数/（最冷月份天数24）制冷运行份额Fc最热月份运行小时数/（最热月份天数24）式中： 结合多年的地源热泵设计施工经验土壤换热器形式设定如下： 土壤耦合器采用单井单U形埋管，钻孔直径为110； 考虑井之间相互热干扰，埋管间距为4m*4m； 水平管连接方式为同程连接； 钻孔深度，结合工程地质情况定，可根据实际钻孔情况调整；d地耦换热器计算1、换热量的计算冬夏季地下换热量分别是指夏季向土壤排放的热量和冬季从土壤吸收的热量。可以根据以下公式计算（制冷时的COP=5.0）：Q1、= Q1 x（1+） Q2、= Q2 x（1） 其中：Q1：夏季向土壤排放的热量， KW Q1 ：夏季设计总冷负荷，KW Q2：冬季向土壤吸取的热量， KW Q2 ：冬季设计总冷负荷，KW COP1 ：设计工况下水源热泵机组的制冷系数 COP2： 设计工况下水源热泵机组的供热系数2、计算埋管管长地下热交换器长度的确定除了已确定的系统布置和管材外，还需要有当地的土壤技术资料，如地下温度、传热系数等。根据我们已掌握的实际工程中经验，可以利用管材“换热能力”来校核管长。换热能力即单位垂直埋管深度或单位管长的换热量，一般垂直埋管换热为60110W/m(井深)，或3055W/m(管长)，水平埋管为2040W/m（管长）左右。本项目设计取换热能力的下限值，即30W/m，具体计算公式如下： 其中竖井埋管总长，m，夏季向土壤排放的热量，kW分母“30”是夏季每m管长散热量，W/m即： 3、地埋管数量计算： (1)根据软件设计后的地埋孔数量校核计算如下： 根据上述公式，计打孔数量：Q1= Q1 x（1+）9913（1+）=11895.6(kw) =11895.6100030=396520(m)3965202100=1982.6个； 取整数，打孔数量为1983个； （2)确定竖井数目及间距竖井深度多数采用50100m，我们参考地质资料，选择该地区竖井打90米较为合理。根据下式计算竖井数目: 其中竖井总数，个，竖井埋管总长，m，竖井深度，m。 分母“2”是考虑到竖井内埋管管长约等于竖井深度的2倍。4、土壤耦合器材料选择1）考虑到土壤换热器是地源热泵系统深埋于地下的关键换热设备,其性能对系统性能和寿命影响明显，本方案设计采用化学稳定性好、耐腐蚀、导热系数大、流动阻力小、热膨胀性好的高密度聚乙烯（HDPE100）管作为埋管材料。2）在实际工程中确定管径必须满足两个要求：（1）管道要大到足够保持最小输送功率（管道阻力最小）；（2）管道要小到足够使管道内保持紊流（流体的雷诺数Re达到3，000以上）以保证流体与管道内壁之间的传热。显然，上述两个要求相互矛盾，需要综合考虑。垂直U型管常用管径有De25mm、De32mm、De 40mm，本工程垂直埋管选用管De32 x2.9mm。内流速：单U控制在0.6-1.0m/s；3）在整个地埋管连接管路系统中安装汇管和分管系统，并加装调节阀，来调节热交换液体的流动。垂直的埋管将与能够调节流量变化的汇管组相连。通过以上工艺方法，可以达到并保证所有换热管道的循环介质的均衡等量流动和热量交换，地下管路系统采用同程管路设计。4）水平管路在地面以下2米，保证不影响地面绿化及道路，标高图见图1。图1 能源井制作标高图九、 地埋管(土壤换热器)换热系统施工1、地埋管系统施工程序图 1 地埋管系统施工工艺流程2、地埋管系统施工工序地埋管系统施工工序包括以下主要内容：（1） 平整场地、测量画线、管孔定位、木桩标记及编号；（2） 钻机进场落位安装、水源电源连接、挖泥浆沟、泥浆池（或砌筑）、试钻与调整；（3） 开钻、钻孔测斜、钻孔记录、泥浆清运及场地清扫；（4） PE 管进场检验、冲洗与水压试验、检验与试验记录、垂直 PE 管管组编号与标识；（5） 根据设计的需要部分垂直 PE 埋管设置地温测试感温探头及电缆线、分组编号；（6） 泥浆泵及搅拌设备进场、灌浆填料进场、确定灌浆填料试块的配比；（7） 垂直 PE 管设置管卡、人工配合机械下管、PE 管保压至灌浆后 1h；（8） 从钻孔底部开始由下至上注浆、封孔、地表面的 PE 管设保护套管；（9） 全部（或分区域）钻孔完毕后场地平整、水平管沟测量画线、沟槽机械开挖、沟槽内埋设水平 PE 管支架（如果需要的话）、沟槽底部敷设砂垫层；（10）沟槽内敷设水平 PE 管、垂直 PE 管与水平 PE 管电熔连接、环路 PE 管水压试验、水压试验记录；（11）沟槽内分层砂石料回填夯实；（12）各环路集管与分集水器（站）连接与试验、试验记录；（13）地埋管系统与制冷机房连接与试验、试验记录；（14）地埋管系统运行与调试、地源热泵空调系统运行与调试、竣工验收。 3、 地埋管管材选型公称外径dn(mm)公称壁厚 en(mm)标准尺寸比SDR17SDR13.6SDR11公称压力 PN（MPa）0.801.001.25323.0504.6634.75.8(75)4.55.66.8905.46.78.21106.68.110.01609.511.814.6（1） 地埋管应采用化学稳定性好、耐腐蚀、导热系数大、流动阻力小、热膨胀系数合理的塑料管及管件型号，本项目设计选用高密度聚乙烯 PE（1.25MPa）管是合理的选择。（2） 地埋管质量应符合国家规范规定的各项指标，管材公称压力不得小于 1.25MPa。（3） 地埋管材料应按设计要求长度成捆和盘卷供应，中间不得有机械接口及金属接头。（4） 埋地聚乙烯给水管道系统应选用最小要求强度（MRS）不小于 8.0MPa 的聚乙烯混配 料生产的管材和管件。（5） 高密度聚乙烯管材（HDPE100）级公称压力和规格尺寸应符合下表要求： 管材耐静液压强度应符合下表规定：序 号项目环向应力（MPa）要求PE80PE100120静压强度（100h）9.012.4不破裂、不渗漏280静压强度（165h）4.65.5不破裂、不渗漏380静压强度（1000h）4.05.0不破裂、不渗漏（6） 热熔和电熔管件宜采用与管材同一级别的聚乙烯树脂加工成型，管件本体任何一点壁厚应大于管材壁厚。热熔连接时 Dn63 采用对接管件，Dn63 采用承插管件。（7） 管道与钢管连接时采用 PE 法兰与钢制法兰连接。4、管材及管件进场检验与管理（1） 地埋管及管件材质除应符合设计要求外，且管材、管件还应具有质量检验部门的产 品质量检验报告和生产商的产品合格证。（2） 进入施工现场和投入使用的预制管和管件必须逐件进行外观检查，外观破损和不合 格产品严禁使用。管材运抵工地后，入库前应进行压缩空气试压和检漏试验。（3） 管材、管件存放、搬运和运输时，应小心轻放，排列整齐，采用柔韧性好的皮带、 吊带或吊绳进行装卸，不得抛摔和沿地拖曳。（4） 管材堆放场地应平整，无突出尖棱物块，不适宜露天堆放。室内存放时应保证通风 良好，室温不宜大于 40，必须远离热源，还必须注意避免接触腐蚀性试剂和溶液。（5） 管材、管件在工地短期露天堆放时，应用彩条布覆盖，严禁长时间在太阳下暴晒。等待施工而没有及时下管或入沟槽的管子应避免在阳光下直接照射，应将其摆放在遮阳蓬下或采用彩条布覆盖的措施，防止 PE 管发生热变形或老化。（6）管材直管堆放高度应小于或等于 1.50m，带承口管材的承口和插口两端应交替排列存放。 管件应码放整齐，堆放高度不应超过 2.0m。堆放场地或库房应设灭火器和消火栓。（7） 垂直埋管的单 U 管件应事先按照设计要求和设计规定的埋管长度下材料采购计划由生产商定制。为减少埋管接头的数量，以及有可能出现的设计变更，尤其是钻孔深度的变化，埋管长度应按设计要求成捆供应。（8） 下管前应对预制的单U垂直埋管进行水压试验和冲洗。试验后的垂直埋管应充满水，排尽空气并保持静压。其端口在试验过程中应及时密闭，防止杂物进入管内。（9） 冬季施工时，当气温较低时，应将试压后埋管管内的水及时放掉，避免管子冻裂。（10）室外环境温度低于0时，塑料地埋管的物理力学性能将有所降低，容易造成地埋管的损害。当室外环境温度低于0时，应避免地埋管的施工。5、测量放线及管孔定位 施工前，建设单位应组织有关单位向施工单位进行现场交桩；临时水准点和管道轴线控制桩的设置应便于观测且必须牢固，并应采取保护措施。钻井孔位的沿线临时水准点，每 200m 不宜少于 1 个；临时水准点、管道轴线控制桩、高程桩、应经过复核方可使用， 并应经常校核；已建管道、构筑物等与本工程衔接的平面位置和高程，开工前应校测。（1） 清理地面后即可对钻井孔位进行放线，事先将地埋管系统在设计图纸上对钻孔的纵横向逐一进行排列编号。（2） 参照现场建筑基准点和已有建筑物作为参照物，经测量放线，并逐一在场地上标明 和确定钻孔位置。按照施工图纸标定的钻孔位置，在每个钻孔中心点用 4040mm 木 桩作标记，并经校核最终确认钻孔位置的准确。（3） 如发现埋管部位下有地下管线或构筑物时，允许稍有偏差，可适当调整局部钻孔位 置，并及时更正绘制经测量放线确定的最终钻孔定位图。然后根据埋管平面布置图 以及钻孔定位图，最终确定钻孔及水平埋管沟槽的具体位置和埋管系统的标高。现场最后调整的钻孔定位图应报设计院、监理工程师和业主同意批准后才能定案。（4） 当调整局部钻孔位置的位移较大时，应及时向现场监理工程师和业主反映，由设计院重新修改和变更地埋管平面图。6、 施工前注意事项（1） 地下埋管应文明施工，严禁损坏其它地下管线、电缆、地下构筑物或文物古迹。开 挖沟槽遇有管道、电缆、地下构筑物或文物古迹时，停止施工并采取保护措施，及 时与有关部门联系协同处理。待处理完后由业主方或监理工程师下达复工令。（2） 地埋管系统安装竣工后，应在总平面图上标示出其埋管区域并做出标志或表明管线 的定位带，并以现场的两个永久目标进行定位。不允许以树木、灌木、花园等作为 标志。（3） 施工前，施工人员应了解扩建馆的建筑物的结构和构造形式，并应对埋管场地的工 程地质状况和地质剖面图进行研究，特别应注意是否有地下管线或构筑物，以确定 钻机型式和调整埋管布局，根据埋管平面布置图确定钻孔的具体位置和系统各管道 的标高。了解周围环境，初步选择和确定现场的 23 个永久定位目标。（4） 了解埋管场地内已有地下管线、其它地下构筑物的功能及其准确位置，清理地面杂 物和浮土，铲除地面杂草，平整地面。（5） 施工前还应进行下列准备工作：1) 施工图纸及其它有关技术文件齐备，并经图纸会审通过，且已由设计单位进行了技术交底。2) 施工场地用水、用电和材料堆放地、仓库及其它临时设施等均能满足正常施工需要。 根据施工的需要在施工现场搭设遮阳蓬和加工场地。3) 施工用材料已经过外观质量检查，管材、管件配套齐全，并经连接检查合格。施工 机具、施工力量能保证正常施工。4) 施工人员已经过相关的安装技能培训、施工作业指导培训、技术与施工安全交底。 7、 钻机安装落位（1） 以钻孔点定位塔架底盘，采用水平尺对底盘横向、纵向进行找平，水平度应0.5mm/m。底盘定位后，安装塔架竖杆，利用铅锤和直尺测量塔架的垂直度，保证塔 架竖杆垂直。（2） 安装钻机头、钻机提升装置和钻头充水（泥浆）等附属装置，对钻机及附属装置接 电、接水管，对每台设备进行点试，确定转向。（3） 检查每台钻机的动力电缆线、照明线路绝缘是否良好。现场应设施工专用电源控制箱，并有专人看护。电源控制箱至钻机的电源线应架空敷设，不允许在地面随意拉 扯，更不允许在水面或泥浆上摆放敷设。（4） 按要求在每台钻机旁挖好泥浆沟，并使其畅通排向泥浆池内。（5） 钻机移位或就位时，要保证钻机钻杆垂直度，防止钻孔的垂直偏差将已埋管道损坏。8、钻井施工（1） 在确定要钻孔的两孔之间挖 150010001000mm 泥浆池，位置在地埋管挖沟方向两 孔之间，主要用来作为钻井中防止塌孔时采用泥浆护壁的设置，同时也可用作钻机在 施工中水循环载体不至于流到其他地方，保证施工场地的整洁。（2） 钻孔前应根据施工图轴线对现场布线确定钻孔位置，确保钻孔点误差小于 50mm，并对钻孔场地进行平整。（3） 开钻前必须从头到尾检查一遍设备的完好情况。检查内容包括：确定转向无误、重新校核塔架底盘、竖杆的水平和垂直度。经确认无任何异常时方可开钻。（4） 在钻孔过程中，根据地下地质情况、地下管线敷设情况及现场土层热物性的测试结 果，适当调整钻孔的深度、个数及位置，以满足设计要求，降低钻孔、下管及封井 的难度，减少对已有地下构筑物的影响。（5） 钻孔过程中安排专业质量检查员随时检查钻孔位置，确保管孔位置的正确性和钻孔 的铅垂度，避免返工并作好检查记录工作。如发现偏差超过标准要求应及时纠正重 新进行定位或调整钻机垂直偏差。（6） 钻孔过程中产