地源热泵方案设计

1、崇明岛办公楼地源热泵中央空调供热系统设计方案Xxxxxxxxxx2010-12-7目录第一章 工程概况 3一、项目概述 3二、地源热泵技术在本项目中的应用 3第二章 设计依据 4一、国家相关设计规范和标准 4二、室内外设计参数 41、室外气象参数 42、室内设计参数 4第三章 负荷计算与分析 5一、负荷计算及分析 51、空调冷热负荷计算 5二、负荷分析 6第四章 地源热泵系统设计 7一、地源热泵系统配置 71、地源热泵机组选型 72、附属设备选型 83、系统用电量 8二、地埋管系统配置 91、地埋管长度计算 92、全年冷热平衡的模拟校核 103、埋管数量的最终确定 10三、系统运行策略 11四

2、、室内空调形式及设备选型 111、室内空调形式 112、室内空调设备选型 11第五章 经济性分析 12一、初投资比较 121、地源热泵系统初投资 122、风冷热泵系统初投资 14二、运行费用比较 161、地源热泵系统年运行费用 162、风冷热泵系统年运行费用 163、投资回收期及使用寿命周期内的经济收益 16第一章 工程概况一、项目概述本项目为山东某酒店项目， 酒店为地上两层， 建筑面积约为 881 平方米。空 调要求夏季制冷，冬季供暖， 。、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

3、 ( Ground-Source Heat Pump)是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

4、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章 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 GB50019 2003； 公共建筑节能设计标准 GB50189 2005； 地源热泵系统工程技术规范 GB503662005； 使用供热空调设计手册中国建筑工业出版社 第二版； 地埋管地源热泵技术 高等教育出版社； 水源地源水环热泵空调技术及应用 机械工业出版社； 全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调动力 ； 建筑给水排水设计手册中

5、国建筑工业出版社 第二版；二、室内外设计参数1、室外气象参数夏季空调室外计算干球温度： 34.8夏季空调室外计算湿球温度： 28.1 冬季空调室外计算干球温度： -4 冬季空调室外计算相对湿度： 79 % 夏季通风室外计算干球温度： 30.6 冬季通风室外计算干球温度： -1.1 主导风向和风速：夏季 SSE， 2.4M/S；冬季 NNE ，2.7M/S 大气压力：夏季， 1001.5hPa；冬季， 1027.9hPa2、室内设计参数房间名称室内参数新风量夏季冬季%房间2626520230一次换气第三章 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

6、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：楼 层房间空调面积冷指标热指标冷负荷热负荷（m2）2(W/m2)2( W/m 2)(KW)(KW)1F产品展示厅4815012072005760总经理办公室4618015082806900总工程师办公室4718015084607050经营办公室1051801501890015750办公室3318015059404950门厅1031501501545015450走廊8515015012750

7、12750副总经理办公室691801501242010350副总经理办公室6818015012240102002F走廊2515015037503750接待室701801501260010500大办公室1522001803040027360财务室2218015039603300休息室2418015043203600经过估算可知，夏季峰值冷负荷 156.7kW，冬季峰值热负荷 137.8kW、负荷分析根据建筑使用功能及室外气象参数资料对全年的冷、热负荷进行分配和统计。营业时间暂 8 点至夜间 9 点考虑，设计日逐时负荷分配见下表：时间冷负荷（ kW）热负荷（ kW ）08:00-09:004594

8、9209:00-10:00475.2467.410:00-11:00486442.811:00-12:00513442.812:00-13:00513418.213:00-14:00540393.614:00-15:0054036915:00-16:00513393.616:00-17:00486418.217:00-18:0034231118:00-19:0025522019:00-20:001139720:00-21:008970夏季制冷暂按 165天计算，从 5月至 10月中旬；冬季制热暂按 135天计算， 从 11 月至 3 月中旬。我们把制冷、制热季节的负荷分别按照 100%、 75

9、%、50% 和 25%四个区域，不同负荷区域所占运行时间的比例分别为： 0.023、0.415、0.461、 0.101。（制冷协会提供的经验值）则可以计算出全年的累计空调冷负荷为12439kWh，累计空调热负荷为8670kWh。则可知：全年累计冷负荷为 12439kWh，累计热负荷为 8670kwh。 累计冷热负荷的计算可以提供两个计算依据：1）地源热泵系统全年的冷热平衡；2）地源热泵系统全年的运行费用第四章 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 156.7kW，冬季热负荷为 137.8kW，地 源热泵机组按冬季负荷配置， 若仅配置一台地源

10、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 59.5KW，制热量 82.4KW的地源热泵机组三台 , 详细性 能参数如下表：设备名称性能参数数量地源热泵机组制冷/热量： 59.5/82.4kW1WPWE240夏季：供回水温度： 7/12 冬季：供回水温度： 45/40 输入功率：夏季 13.4kW，冬季 18.0kW地源热泵机组制冷/ 热量： 49/67kW2WPWE200夏季：供回水温度： 7/12 冬季：供回水温度： 45/40 输入功率：夏季 11kW，冬季 14.7kW按照本配置系统可提供的总制冷

11、量为 157.5kW，总制热量为 216.4kW，完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/h4一用一备MHI-803扬程： 35m输入功率： 1.0kW负荷侧循环泵流量： 14m3/h4一用一备MHI-803扬程： 35m输入功率： 1.0kW全自动软水器流量： 1m3/h1RT-1.0B功率： 20W软水箱体积： 1000L1定压膨胀补水机组功率： 0.8KW2YH-HX-2-303、系统用电量设备名称单台用电量（ kW）数量合计用电量（ kW）地源热泵机组13.4113.4地源热泵机组11222地源侧循环泵1.044负荷侧循环泵1.

12、044合计78.8二、地埋管系统配置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： 1Q1 Q1 （1 ）COP11Q2 Q2 （1 ）COP2式中，Q1夏季向土壤排放的热量；Q1 夏季冷负荷；Q2 冬季从土壤吸收的热量；Q2 冬季热负荷；COP1设计工况下地源热泵机组 EER；COP2 设计工况下地源热泵机组 COP 根据以上计算公式可得按照所选地源热泵机组性能参数， 地埋管系统夏季放热量与冬季吸热量计算见下表：冷负荷热负荷机组机组夏季土壤吸冬季土壤放（kW）（kW）EERCOP热量（ kW ）热量（ kW ）1581384.93.8648449根据以上计

13、算结果，拟采用单 U 型埋管，管径 De32，间距 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（ kW ）单位井深换热量（W）埋管总长度（米）井孔数（口）制冷工热工况138453066382、全年冷热平衡的模拟校核为了确保地埋管系统的安全可靠性，我们取 5%的安全系数，把地埋管井数 量放至 40口，并利用专业的地源热泵设计软件 “地热之星” 对其 15年连续运行 状况进行模拟计算，结果如下图：由模拟计算可知地埋管系统冷热基本平衡， 孔壁温度变化幅度较小， 循环液 最高平均温度 3

14、2，最低平均温度为 6。完全满足地源热泵工况要求。3、埋管数量的最终确定根据以上计算和模拟可知：本项目地埋管系统应钻孔 40口，深度 80米，孔径 135mm，采用单 U 型埋 管，管径 De32，间距 4 米，占地面积约为 640平方米。三、系统运行策略本项目采用地源热泵系统， 其运行策略的制定应重点是能够满足全年不同系 统的冷热负荷，并结合自控系统实现：由地源热泵系统夏季空调供冷，冬季空调供热；四、室内空调形式及设备选型 1、室内空调形式室内空调形式：房间采用风机盘管加新风系统。2、室内空调设备选型室内空调设备选型见下表：房间空调面积冷负荷风机盘管数量新风机组数量（m2）(k W)产品展示

15、厅487200HFCF052总经理办公室468280HFCF063总工程师办公室478460HFCF063经营办公室10518900HFCF056新风机组办公室335940HFCF052YAH022门厅10315450HFCF054走廊8512750HFCF054副总经理办公室6912420HFCF063副总经理办公室6812240HFCF063走廊253750HFCF032接待室7012600HFCF063新风机组大办公室15230400HFCF068YAH021财务室223960HFCF061休息室244320HFCF061合计3167.2539.79第五章 经济性分析本章节通过和传统的风

16、冷热泵系统进行初投资及运行费用的比较， 来分析地 源热泵系统的经济性。一、初投资比较1、地源热泵系统初投资1）地埋管部分初投资序号项目数量单位单价（万元）合价（万元）01钻孔及垂直埋管40口0.41602水平管铺设1项3303土方开挖回填及外运1项11小计202）地源热泵机房部分初投资序号项目数量单位单价（万元）合价（万元）01常规地源热泵机组2台61202常规地源热泵机组1台6.513.503地源侧循环泵4台0.41.604负荷侧循环泵4台0.41.605全自动软水器1台1106软水箱1台1107定压膨胀补水机组1台2208地源热泵机房自控系统1套121209机房部分安装1项4.54.5小计

17、49.23）冷热源部分总投资序号项目数量单位合价（万元）01地埋管部分1项2002地源热泵机房部分1项49.2总计69.24）室内空调部分初投资序号项目数量单位单价（万元）合价（万元）01风机盘管45台0.2902新风机组 YAH023台0.51.503室内部分安装1项1010小计20.2则地源热泵系统总的初投资为 89.4 万元2、风冷热泵系统初投资1）风冷热泵系统配置风冷热泵主机选型：设备名称性能台数风冷热泵机组制冷/ 热量： 75/86kW2CSRAN-0602-B夏季：供回水温度： 7/12 冬季：供回水温度： 45/40 输入功率：夏季 19kW，冬季 24kW附属设备选型：设备名称

18、性能参数数量备注空调冷热水循环泵流量： 50m3/h2一用一备DFG80-160/2/7.5扬程： 32m输入功率： 7.5kW热回收侧循环泵流量： 16m3/h2一用一备DFG50-100/2/1.1扬程： 10.8m输入功率： 1.1kW全自动软水器流量： 1m3/h1RT-1.0B功率： 20W软水箱体积： 1000L1定压膨胀补水机组功率： 0.8KW1YH-HX-2-302）风冷热泵系统初投资序号项目数量单位单价（万元）合价（万元）01常规风冷热泵机组2台8.717.602空调冷热水循环泵3台1303全自动软水器1台1104软水箱1台1105定压膨胀补水机组1台2206地源热泵机房自

19、控系统1套12807机房部分安装1项3030小计62.6加上室内空调部分，风冷热泵系统总造价为 82.8 万元 通过计算可知：1）地源热泵系统初投资为 89.4 万元；2）风冷热泵系统初投资为 82.8 万元；3）地源热泵系统初投资高 6.6 万元。二、运行费用比较1、地源热泵系统年运行费用 根据负荷计算分析可知： 本项目全年累计冷负荷 12439kWh，累计热负荷为 8670kWh； 根据系统配置可知： 地源热泵机组制冷能效比为 4.9，制热能效比为 3.8；平 均电价按 2 元/kWh 计算。则可以计算出：1）地源热泵系统年耗电量为 7538kWh； 2）地源热泵系统年运行费用为 14.8

20、 万元。2、风冷热泵系统年运行费用 根据负荷计算分析可知： 本项目全年累计冷负荷 12439kWh，累计热负荷为 8670kWh； 根据系统配置可知： 风冷热泵机组制冷能效比为 3.0，制热能效比为 2.8；平 均电价按 2 元/kWh 计算。则可以计算出： 1）风冷热泵系统年耗电量为 8723kWh； 2）风冷热泵系统年运行费用为 17.4 万元。3、投资回收期及使用寿命周期内的经济收益 通过计算可知： 1）地源热泵系统年运行费用为 11.4 万元； 2）风冷热泵系统年运行费用为 13.1 万元；3）地源热泵系统每年节省运行费用 2.6 万元。 则，采用地源热泵系统 2 年即可收回高出部分的

21、投资，若系统的使用寿命按 15 年考虑，则在其使用寿命周期内可节约 19.4 万元。鱼知水恩，乃幸福之源也。鱼离不开水，人离不开亲人和朋友，当你处于逆境和灾难时，帮助你一臂之力，渡过难关的人，都是你的亲人和朋友。吃水不忘挖井人，度过苦难，不能忘记援助过你 的人。知恩图报，善莫大焉。一个人要想获得幸福，必须懂得感恩。生活需要一颗感恩的心来创造， 一颗感恩的心需要生活来滋养。一饭之恩，当永世不忘。顺境里给你帮助的人，不能全部称作朋友，但是能够在你逆境时依然愿意援助你，走出困境的人，一定是你要用一生去感谢和珍惜的人。唐代李商隐的晚晴里有这样一句诗：天意怜幽草，人间重晚晴。久遭雨潦之苦的幽草，忽遇晚晴

22、，得以沾沐余辉而平添生意。当一个人闯过难关的时候，一定要记住那些支撑你，陪你一起走过厄运的朋友和亲人，这个世界谁也不亏欠谁，帮你是情分，不帮你是本分。如古人所说：淡看世事去如烟，铭记恩情存 如血。学会感恩父母养育之恩，学会感恩朋友的帮助之情，生活里做一个有情有义的人。你要知道，父母，永远是你最亲近的人，是最爱你的人，不管他们的方法怎么错误？可是爱你的心，都是一样的。千万不要因为自己一时的私心，而忘记感恩。我们常常希望别人都对自己有情有义，可是想得到别人你真情，首先你必须先付出真情。你帮助别人，不要记在心里，别人帮助你，你要懂得感恩和感动，而不是当做理所当然。你要知道别人帮你是情分，不帮你是本分。侍父母，要孝顺，对朋友，要真诚。不管你生活的精彩或者混沌，孝顺父母，颐