地源热泵系统方案.doc

目 录一、项目概况1二、设计参考标准及规范1三、设计参数11室外气象参数12室内设计参数1四、中央空调设计21.室内冷热负荷确定22.末端系统确定23.热泵机房的设计24.地埋管设计3五、初投资分析41.机房部分报价表42.地埋部分报价表53.地暖部分报价表54.空调末端部分报价表5六、运行费用经济性分析6七、热泵中央空调7八、地埋管换热器施工工艺11 一、 项目概况该项目为某某地源热泵中央空调工程，建筑分四层，地下一层、地上三层，建筑面积约为1071.3，其中地下179.2，地上892.1， 拟采用地源热泵中央空调系统。 二、 设计参考标准及规范序号名称标准号1.地源热泵系统工程技术规范GB50366-20052.采暖通风与空气调节设计规范GB50019-20033.建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范GB50242-20024.公共建筑节能设计标准GB50189-20055.设备及管道保温设计导则GB/T8175-19876.民用建筑空调设计技术措施暖通空调动力20037.实用空调供热设计手册三、 设计参数1室外气象参数地名室外计算（干球）温度年平均温度冬季夏季采暖空气调节通风通风空气调节空气调节日平均北京-14-12-53033.82911.6地名台站位置夏季空气调节室外计算湿球温度最热月平均温度室外计算相对湿度%北纬东经海拔m冬季空气调节最热月平均夏季通风北京39481161931.326.426.54177622室内设计参数季节夏季冬季室内温度()262202室内湿度（） 5070 3050四、 中央空调设计1. 室内冷热负荷确定根据民用建筑采暖通风与空气调节技术措施，其空调负荷概算值为：建筑功能冷负荷指标（W/）热负荷指标（W/）面积(m2)总冷负荷（KW）总热负荷（KW）别墅地下一层7050179.212.58.9别墅地上三层9080892.180.371.4总计92.880.32. 末端系统确定1) 夏季采用风机盘管的形式风机盘管是中央空调理想的末端产品，将室内空气或室外混合空气通过表冷器进行冷却或加热后送入室内，使室内气温降低或升高，以满足人们的舒适性要求。以下是别墅内所需风机盘管型号及数量：风机盘管型号HFP34BHFP51BHFP68B数量（台）221642) 冬季采用低温地板辐射的形式地板采暖的全称，低温地板辐射采暖，低温辐射地板采暖是通过埋设于地板下的加热管地暖专用管或发热电缆，把地板加热到表面温度18至32，均匀地向室内辐射热量地板采暖而达到采暖效果。与传统的采暖方式相比，可以说有以下几个优势：房间温度分布均匀的采用采暖方式，由于是整个地板均匀散热，因此房间里的温差极小。而且室内温度是由下而上逐渐降低，地面温度高于人的呼吸系统温度，给人以脚暖头凉的舒适感觉。有利于营造健康的室内环境采用散热片取暖。高效节能由于采暖的辐射面大，节省空间。3. 热泵机房的设计机房设备清单：序号设备名称设备型号数量（台）功率（kW）设备参数（单台）备注1地源热泵机组SSR500CG22制冷12.0制热13.1制冷量51.7kW制热量47.6kW江苏汇中2循环泵MHI160321.85流量25m3/h扬程35m德国威乐3补给水泵MHI80321.1流量10m3/h扬程15m德国威乐4定压罐1800L5空调侧电子水处理仪16地埋侧电子水处理仪14. 地埋管设计每个孔内埋设一个U型地耦管，所有的地耦管通过水平集、分管汇集，通过循环水泵进入热泵机组，形成一个闭式系统。地耦管内充注中间介质水作为冷热载体，中间介质在埋于土壤内部的封闭环路中循环流动，夏季通过土壤热交换器向土壤散热，冬季通过土壤热交换器从土壤中吸热，从而实现与土壤进行热交换的目的。该系统充分利用了地下土壤常年温度保持恒定的特点，是目前所有空调系统当中最节能的系统，也是环保、节能、“零”污染、“零”排放的一种空调系统。地埋系统包括埋地换热器及附件，循环水泵、定压装置、过滤器、回填材料等设备。地埋管采用DN32规格的专用聚乙烯塑料管材。孔间距不得小于垂直埋管最大负荷换热时在该区域内形成的温阶扩散直径。地源热泵中央空调系统地下换热器系统孔间距布置可根据布置的空间的大小及换热负荷值取3-6m。本工程项目孔间距取4m。（施工时应现场可以做相应的调整）。具体数据如下表: 序号名称数量1地源埋管区968.32地埋方式双U垂直埋管3打井数量22个4井深100米5地埋管直径DN326孔间距4m4m五、 初投资分析1. 机房部分报价表 项目 序号设备名称型 号 数量 单位单 价合价（元）（元） 设 备 部 分1地源热泵机组SSR500CG22台42000840002循环泵Q=25m3/h；H=35m；P=1.85KW2台5200104003补水泵Q=10m3/h；H=15m；P=1.1KW2台350070004定压罐800L1台850085005空调侧电子水处理仪1台750075006地埋侧电子水处理仪1台750075007软水器2.5T1台35003500施工部分8机房内安装部分材料阀门、管件等1套250025009机房内安装部分材料管线等1套3000300010机房保温材料橡塑保温材料，保温厚度为20mm2m2150420011制作、安装运输费包括钢性基础制作、设备、管道安装1套4500450012机房内电控部分包括配电柜、设备电缆、施工人工费1套5000500013总计147600元，大写人民币：壹拾肆万柒仟陆佰元整报价说明：1）、报价不包括变压器增容费用。2）、报价不包括机房的土建及基础部分。 3）、甲方负责把电源引到我方指定的位置。 2. 地埋部分报价表序号设备名称型 号数量单位价单价合备注（元）（元）1PE100管材De328500米6.857800报价含安装费2PE双U接头De3222个2254950报价含安装费3PE100管材De50330米15.55115报价含安装费4PE100管材De100200米22.54500报价含安装费5打井费用2244米1052356206开挖1项10500105007地埋侧分水器DN100 L=15001个280028008地埋侧集水器DN100 L=15001个280028009其他各种辅料1项185001850010总计342585元，大写人民币：叁拾肆万贰仟伍佰捌拾伍元整3. 地暖部分报价表序号设备名称型 号数量单位价单价合备注（元）（元）1分水器 55路28015400 2聚苯板10007.878003铝箔纸12003.9247044PE100管材De206500m4.2273005分水器前连接件1项450045006其他各种辅料1项27500275007总计87204元，大写人民币：捌万柒仟贰佰零肆元整4. 空调末端部分报价表序号设备名称型 号数量单位价单价合备注（元）（元）1风机盘管HFP34B22台155034100报价含安装费2风机盘管HFP51B16台 195031200报价含安装费3风机盘管HFP68B4台20508200报价含安装费4风管镀锌铁皮8412510500报价含安装费5软连接帆布76.8685223报价含安装费6送风口方型散流器42个25610752报价含安装费7回风口双层百叶42个2359870报价含安装费8温控器42个1506300报价含安装费9管材1项1260012600报价含安装费10阀门及辅材1项82508250 报价含安装费11全热交换器VAM250GMVE 4台950038000报价含安装费12其他1项2500250013小计177495元，大写人民币：壹拾柒万柒仟肆佰玖拾伍元整总计报价：人民币 754884元，大写：柒拾伍万肆仟捌佰捌拾肆元整。注：此报价不含税金。六、 运行费用经济性分析1. 总工程采暖季运行费用系数比较 下面就相同面积，采用锅炉与地源热泵系统采暖季（为120天，每天12小时），制取相同的热量的各个系数进行比较如下：项目锅炉地源热泵面积1071.31071.3 热负荷80.3KW80.3KW能量来源煤 电能耗52.9T165.2 KW.H费用总计 5.6万元1.15万元备注：用煤量的的计算：按每320g标准煤产生1kw.h，热效率70%，即整个采暖季（120天，每天12小时）所用的煤为：80.3*12*120*320/1000/0.7=52.9T，每吨煤计价：1050元/T，费用即为5.6万元；用电量计算：其他辅助设备耗电损失取30%，热功率*小时*天数/0.7，即80.3*12*120/0.7=165189W.H，电费：0.7元/度, 合计费用：1.15万元.注：综合上述数据显示，整个采暖季节用地暖所需费用比用煤所需费用减少了4.45万元。2. 总工程制冷季运行费用系数比较 下面就相同面积，采用传统空调与地源热泵系统制冷季（为90天，每天12小时），制取相同的冷量的各个系数进行比较如下：项目传统空调地源热泵面积1071.3m21071.3m2冷负荷 92.8KW92.8KW能量来源电能电能能耗比1：31：5费用总计2.32.0 备注：由于传统空调的能耗比为1：3，地源热泵为什么1：5，电费：0.7元/度，所以制取相同冷量的传统空调所需费用为电量*12*90*0.7，即1071.3/3*12*90*0.7=2.3万元；水源热泵其他辅助设备耗电损失取30%，地源热泵所需费用为1071.3/5*12*90*0.7/0.7=2.0万元。注：综合上述数据显示，整个制冷季节用地源热泵所需费用比传统所需费用减少了0.3万元。综合上述，地源热泵不管是在采暖或者制冷方面费用都具有优势。七、 热泵中央空调土壤源热泵早已被人们所认识，在建筑物中应用了数十年。土壤源热泵系统是一种领先的空调技术，它可以实现水源热泵系统的诸多优点，并且还能节省相当可观的运行费用。土壤源热泵系统解决了地下水源热泵系统的地下水回灌问题（因为本身并不抽取地下水资源），避免了地下水资源对热泵机组使用的影响和地下水被污染的可能性。土壤源热泵系统占地空间小，并且系统的安装和使用不会改变建筑的外观和结构。土壤源热泵系统是通过导热介质溶液在埋入地下的循环系统中流动，实现与大地之间的热交换的。地耦管土壤源热泵系统是一个密闭的闭路循环系统，它保持了地下水水源热泵利用大地作为冷热源的优点，同时又不需要抽取地下水作为传热的介质。地耦管土壤源热泵系统从根本上解决了地下水水源热泵的种种弊端，是一种真正可持续发展的建筑节能的新技术，而且还具有适用范围广、运行费用低、节能和环保效益显著等优点。 土壤源热泵系统中的土壤换热器埋管方式可分为：水平式土壤换热器，垂直U型式土壤换热器，垂直套管式土壤换热器，热井式土壤换热器，直接膨胀式土壤换热器。1.1 水平式土壤换热水平地埋管普遍使用在单相运行状态的空调系统中，一般的设计埋管深度在1.53米之间，在只用于采暖时，土壤在整个冬天处于饱和状态，沟的深度一定要深一些。水平式土壤换热器埋管方式1.2 垂直U型式土壤换热器垂直U型式土壤换热器是钻孔将U型管深埋在地下，因此与水平土壤换热器的比较具有使用地面面积小、运行稳定、效率高等优点。 垂直双U型式土壤换热器埋管方式1.3 垂直套管式土壤换热器换热器有内套管和外套管的闭路循环系统，水从外套管的上部流入管内，循环时，水沿外套管自上至下的流动，从外套管的底部经内套管上流到顶部出套管。套管式土壤换热器适合在地下岩石深度较浅钻深孔困难的地表层使用。通过竖埋单管试验，套管式换热器较U型管效率高2025%。竖埋套管式孔距在23m，孔径在150200mm， 外套管直径6390120mm，内套管直径2532mm。目前在欧洲的瑞典采用较多的套管式土壤换热器，如下图所示：垂直套管式土壤换热器埋管方式1.4.热井式土壤换热器热井式土壤换热器式套管式换热器的改进，在地下为硬质岩石地质，可采用这种换热器。热井式土壤换热器埋管方式在安装时，地表渗水层以上用直径和孔径一致的钢管做护井套，护套管与岩石层紧密连接，防止地下水的渗入；渗水层以下为自然空洞，不加任何固井措施，热井中安装一个内管到井底。内管的下部四周钻孔，其中上部分通过钢套直接与土壤换热，下部分循环水直接接触岩石进行热交换。换热后的流体在井的下部通过内管下部的小孔进入内管，再由内管中的抽水泵汲取水作为热泵机组的冷热源，此系统为全封闭系统。2.2.3.（1，2，3，4）都归属于地下耦合土壤源热泵系统，称地耦管土壤源热泵系统或地下热交换器土壤源热泵系统。这一闭式系统方式，通过中间介质作为载体，使中间介质在埋于土壤内部的封闭环路中循环流动，从而实现与大地土壤进行热交换的目的。这种换热形式的热泵系统，人们习惯的称为地源热泵。关于热泵系统的更明确的新的定义有待业内权威机构认同。地耦管土壤换热器流程示意图如下： 1.5地源热泵（直接膨胀式土壤换热器）直接膨胀式土壤换热器埋管方式此系统不采用载冷剂来传递热量，而是将热泵机组的一个换热器（蒸发器、冷凝器）埋入地下土壤中，制冷剂通过此换热器直接换热。直接膨胀式土壤换热器形式的热泵系统称为地源热泵这是无可非议的。但是，目前人们把地下水水源热泵称为水源热泵；把土壤源热泵称为地源热泵也已经为大家所共识。因此，我们也很自然的将土壤源热泵技术称为地源热泵技术。按照土壤源热泵实际运行工况设计、制造的机组称为地源热泵专用机组八、 地埋管换热器施工工艺1、施工工艺流程黄沙回填、试压U型管预制、试压与机组连接水平管连接检查井制作型管下孔、孔回填试压、管沟开挖清槽沟槽开挖及孔位定位树木移植场地清理测量放线开挖垫层2、测量放线工作：l 测量放线工作施工前，由项目经理部有关人员做好测量控制点的交接工作，并按规范进行复测，同时建立测量控制网，确定施工区域放样测量，定出管道中线及井位置并定出水准点作为整个部位的控制点；每次测量均要闭合，严格控制闭合误差；在区域内有障碍物的，清除或搬移施工场地的障碍物。3、钻孔l 工程钻孔有效埋管深度为10-120m。l 钻孔机械落位时，采取措施将钻头与孔位对中，误差不得大于10mm。l 钻孔机械初步落位后，进行钻头垂直度调整。在钻机本体纵横两个方向上选择两个固定平面，用水平尺和塞尺进行调整钻机水平，保证钻头垂直地面。钻机水平误差不大于5。l 施工过程中，钻杆每下进10m后须进行钻机本体水平度复核。当误差大于5时，必须进行调整。l 以钻杆的实际长度控制孔深，孔深要达到设计要求。4、 垂直段放管(下管)l 下管是地源热泵工程中关键之一，下管时应采取防止U型管上浮的措施。在井口处清除坚硬杂物，以防止下管过程中换热管磨损而导致其耐压等性能下降，裸露在外面的管子应高出地面1米，同时用胶带将管口封堵，防止杂物进入地埋管内，做好对U型管的保护。5、灌浆回填及污泥排放l 灌浆时，确保钻孔灌浆密实，无空腔，否则会降低传热效果，影响工程质量。灌浆完毕12小时后进行检查，如未满进行一次人工补填黄沙，要做好往复检查，多次回填。l 回填料的热工性能好坏直接影响到地下换热器周围温度场的分布和局部换热量的大小。根据做热响应实验显示的地质条件，确定回填料。 6、管沟开挖及水平管连接回填：本部分施工部位的的土壤换热器布管方式集管式连接（如图）：l 本部分各区域内水平管沟深度为1500mm（以开挖后的地坪计算）。宽度为2000mm，待钻好孔后，机械清沟槽打井剩余泥浆，然后人工铺设厚度不小于150mm细沙垫层，细沙垫层铺设好后，进行水平管道的连接，整个分区环路连接好后进行系统压力试验，试验合格后进行铺设细沙保护层，细沙的保护层距管顶厚度不小于200mm，沟槽的深度和宽度根据各区水平管道数量和埋管深度不同调整， l 地源热交换器一般宜设置成多个系统接至热泵机房，方便系统检修和调节。l 水管坡度应以土壤换热器集分水器为最高点，在无法满足的情况下保持水平即可。（水平干管坡度宜为0.3%。GB-50366 2005）l 为了防止热短路，水平管道供回水管宜同程铺设，但两PE管之间间距不小于300mm，在水平沟底铺设100mm的细沙回填层，然后铺设水平管道，水平管道连接试压合格后，再铺设100mm的黄沙保护层。l 铺设黄沙保护层后，重点做好每一管道层上方100mm范围内的回填。管顶以上100mm范围内，应采用素土回填，剩余部分用原挖出来的垫层土回填，回填到位后，用挖掘机进行压实，严禁回填料中有尖锐物体和大型石块，防止回填过程中使管道受损。l 热熔承插连接（1）管材端口外部宜进行倒角，角度一般不小于30，且管材表面坡口长度不大于4mm：（2）测量管件承口长度，并在管材插入端标出插入长度和刮除插入段表皮；（3）管材、管件连接面上的污物应用洁净棉擦净；（4）dn63mm聚乙烯给水管道的热熔承插连接，应采用机械装置的热熔承插连接，并校直两对应的待连接件，使其在同一轴线上，dn63mm聚乙烯给水管道的热熔连接，在整圆工具配合下，可采用手动热熔承插连接；（5）管材插口外表面和管件承口内表面应使用热熔承插连接工具加热；（6）加热完毕，待连接件应迅速脱离承插连接加热工具，检查待连接管件的加热面熔化的均匀性和是否有损伤。然后用均匀外力将管材插入端插入管件承口内，至管材插入长度标记位置，使其承口端部形成均匀凸缘。l 热熔对接连接（1）两待连接件的连接端应伸出焊机夹具一定自由长度，并校直两对应的待连接件，使其在同一轴线上，错边不宜大于壁厚的10%；（2）管材、管件以及管道附件连接面上的污物应使用洁净棉布擦净，并铣削连