地源热泵风机盘管加独立新风系统方案

某别墅地源热泵空调系统技术方案2009年7月目录第一章工程概况及方案设计依据11、工程概况12、设计依据1第二章室外地埋管系统设计方案说明31、系统设计思路32、土壤换热器换热参数5第三章地源热泵系统机房设计方案91、机房配置说明9第四章地源热泵系统末端设计方案111、风机盘管加独立新风系统特点及应用112、风机盘管选型11别墅地源热泵系统技术设计方案热泵技术专业专注-PAGE19-第一章工程概况及方案设计依据1、工程概况本项目位于浙江绍兴，该建筑—E10#楼主要以居住为主，建筑面积为303.4m2。由于本项目暂未提供冷热负荷，考虑浙江绍兴气候特点，按照负荷指标法进行空调冷热负荷计算（包括新风冷负荷）。具体数据如下表：空调冷负荷一层115.9m22二层118m2三层62.2总和17.4kw17.7kw9.4kw44.5kw空调热负荷一层115.9m22二层118m2三层62.2总和15.1kw15.3kw8.1kw38.5kw2、设计依据2.1、设计所采用的相关规范和技术标准：《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019－2003《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2005年版)《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2002《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002《给排水管道工程施工及验收规范》GB50268-97《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》CJJ101-2004J362-2004《地源热泵供暖空调技术规程》GB50366-20052.2、室外设计参数1、夏季空调室外计算干球温度：32.1℃2、夏季空调室外计算湿球温度：28.0℃3、夏季平均日较差：3.8℃4、冬季空调室外计算干球温度：-4℃5、冬季采暖室外计算干球温度：-2℃6、冬季通风室外计算干球温度：3℃7、室外平均风速：夏季3.8m/s冬季3.8m/s3、技术方案附件附一、地源热泵空调系统与传统空调系统运行费用比较1运行费用分析计算约定1、能效比cop=制冷（热）量/输入功率2、每年制冷4个月120天，平均每天工作10小时共计1200小时3、每年制热4个月120天，平均每天工作10小时共计1200小时4、约定电价0.60元/kW.h，天然气价格2.7元/立方米2运行费用计算分析（1）地源热泵空调系统运行费用季节负荷百分比主机输入功率kkW停机率辅助设备功率kkW时间百分比时间（h）电费运行费用（元/度）（元）夏季制冷30%2.310.82.120%2400.6568.5170%5.390.82.150%6000.62,308.332100%7.70.82.130%3600.61,784.116冬季制热30%3.240.52.120%2400.6535.6870%7.560.52.150%6000.62,116.880100%10.80.52.130%3600.61,620.000总计8,933.447使用地源热泵机组，夏季制冷季节得到的生活热水是完全免费的，其他季节制取生活热水的时间为8个月，也就是240天，生活热水为0.3M3/天，则制取生活热水的费用为0.3M3/天*240天*35℃*0.17元(每M3的水温度升高1℃)=428.4元，所以采用地源热泵机组系统，一年中空调部分加生活热水部分运行费用为：8,933.47+428.4=8827.87元（2）传统空调系统运行费用季节负荷百分比主机输入功率kkW停机率辅助设备功率kkW时间百分比时间（h）电费运行费用（元/度）（元）夏季制冷30%7.350.82.120%2400.61,149.11270%17.150.82.150%6000.65,695.220100%24.50.82.130%3600.64,687.220冬季制热30%7.350.52.120%2400.6831.6070%17.150.52.150%6000.63,843.000100%24.50.52.130%3600.63,099.660总计19,305..72使用传统空调系统时，一年365天都要使用传统设备制取生活热水，设定使用燃气锅炉热水器，则制取生活热水的费用为0.3M3/天*365天*35℃*0.38元（每M3的水温度升高1℃）=1456.35元，所以采用传统空调系统，一年中空调部分加生活热水部分运行费用为：19,305.72+1456.35=20762.07元19,305.72*0.6+1456.3*0.45=12238.3元综上所述：一年中，地源热泵空调系统比传统空调系统运行费用节约20762.07-8827.87=11934.2元。12238.3-8827.87=3410.4元。（3）参考数据表各种能源形式达到同等效果的所需费用能源类型热值价格实现形式效率1吨水加热1摄氏氏度需42000KJ各能源需需求量1吨水加热1摄氏氏度需42000KJ所需能源源费用（元元）电3600KJJ/度0.6元/度地源热泵4.30.28度0.17电加热器0.82.3度1.4天然气35588KJ/立方米2.7元/立方米燃气锅炉0.80.14立方米米0.38柴油42705KJ/kg5.73元/kg柴油锅炉0.80.12立方米米0.69附二、地源热泵空调系统与传统空调系统初投资费用比较地源热泵空调系系统（万元元）传统空调系统（万万元）地埋管16.70机组6.58.5末端5.55.5加热设备0.581.6其他配件6.56.5总计35.7822.1从表中可看出：地源热泵空调系统初投资费用比传统空调系统高35.78-22.1=13.68万元；按每年运行费用节约11934.2元来计算，回收年限为：136800/11934.2=11年，地埋管部分使用寿命为50年以上，采用地源热泵系统，投资回报后，剩余39年运行费用总共可节约39*11934.2=465433.8元（46.6万元），传统空调使用寿命为12-15年，地源热泵空调使用寿命为15-18年，50年中，传统空调需更换4次，地源热泵空调只需更换3次，又省掉1台地源热泵机组的投入，由此产生的经济效益（8.5万元）是相当可观的。地源热泵热水机组使用寿命为15-18年，燃气锅炉热水器使用寿命为6-8年，50年中，地源热泵热水机组更换约3次，燃气锅炉热水器需更换6次，节省的设备费用为3*1.6=4.8万元。综合以上，50年中，使用地源热泵机组产生的经济效益为46.6+8.5+4.8=59.9万元。第二章室外地埋管系统设计方案说明1、系统设计思路近年来由于节能环保要求的提高，对建筑的采暖空调方式提出了新的要求。作为独立的建筑物，既需要冬季供暖又需要夏季空调。根据这种实际需求，我们推荐采用当今最新技术的热泵系统—地源热泵系统。消耗的电能2.91kW即2,500大卡(25%)消耗的电能2.91kW即2,500大卡(25%)热泵机组性能系数COP=4供热量10,000大卡(100%)吸收的地下水热量7,500大卡(75%)（免费的自然能源）图2-1能流图地源热泵热泵系统是一种先进的高效节能、无任何污染的采暖空调方式，在建筑用能领域，是作为环保和节能首推的新技术应用项目。2003年建设部将热泵采暖空调技术列为建筑节能新技术成果大力推广。推广热泵技术，将对保护环境、提高环境质量、进一步推动和落实“还人类碧水蓝天”起到更好的积极效果。热泵机组根据对水源的利用方式的不同，可以分为开式系统和闭式系统两种。开式系统是指从地下抽水或地表抽水后经过热泵机组换热后直接排放的系统；闭式系统是指利用闭式循环的土壤换热器进行换热，土壤换热器一般水平或垂直埋于地下或湖水海水中，通过与土壤或湖水海水换热来实现能量转移。即通常说的水源热泵和地源热泵。如图2-2、2-3、2-4、2-5所示图2-2地源热泵系统冬季工作示意图图2-3地源热泵系统冬季工作示意图图2-4水源热泵泵系统夏季季工作示意意图图2-5水源热泵泵系统冬季季工作示意意图由于水源热泵受受当地的地地质条件影影响，目前前项目所在在地的地层层结构我们们尚不了解解，鉴于地地源热泵的的优点，本本项目的空空调系统我我们推荐采采用地源热热泵空调系系统。如上文所述，当当今社会，环环境污染和和能源危机机已成为威威胁人类生生存的头等等大事，如如何解决这这一问题，已已成为全人人类的课题题。在这种种背景下，以以环保和节节能为主要要特征的绿绿色建筑及及相应的空空调系统应应运而生，而而地源热泵空调系统正正是满足这这些要求的的新兴中央央空调系统统。2、土壤换热器换换热参数2.1确定埋管管形式土壤换热器采用用地下埋管管（即埋置置地下热交交换器）的的方式来实实现，埋管管方式多种种多样。目目前普遍采采用的有垂垂直埋管和和水平埋管管两种基本本的配置形形式。水平埋管管是在浅层层土壤中挖挖沟渠，将将HDPE管水平的的埋置于沟沟渠中，并并填埋的施施工工艺，垂垂直埋管是是在地层中中垂直钻孔孔，然后将将地下热交交换器（HDPE管）以一一定的方式式置于孔中中，并在孔孔中注入填填充材料的的施工工艺艺。如图2-6、2-7所示：图2-6水平埋管管图2-7垂直埋管管地下热交换器型型式和结构构的选取应应根据实际际工程以及及给定的建建筑场地条条件来确定定。水平埋埋管形式较较垂直埋管管形式占地地面积大、换换热效率低低，但相应应初投资也也会较低。综合本项目各方方面条件，拟拟采用的是是垂直埋管管。2.2、土壤换换热器的换换热量和换换热管长设设计由于我所隶属于于上海地矿矿工程勘察察院，积累累了大量的的地质资料料，并结合合我所在实实施的多个个地源热泵泵工程，积积累了大量量的各个地地层的换热热量资料，综综合本项目目所在地区区的地层情情况，参照照类似工程程的成功案案例，本项项目单位钻钻孔延长米米的平均换换热量暂定定为冬季445w/mm，夏季655w/m（建建议业主委委托有测试试能力的公公司进行项项目实测，以以确定更准准确的换热热率）。结结合本项目目现场实际际场地条件件和满足换换热要求，拟拟设计为双双U型竖埋管管，管径为为φ32mm高密度度聚乙烯换换热管（HDPE），通过过详细计算算，地埋管管最大需求求数量为33600米米；根据我我所以往大大量成功项项目的施工工经验，结结合本项目目所在地地地层特性，并并考虑经济济效益，设设定本项目目土壤换热热器的换热热孔深为45m，则换热热孔数量核核算为18.2个，考虑虑到一定的的安全系数数，取20个孔。根根据《地源源热泵系统统工程技术术规范GB5503666-20005》，换热热孔间距取取4.5**4.5mm（局部间间距，按地地下管线、障障碍物情况况，在规范范规定的3-6m范围内调调整），整整个建筑物物所需的换换热孔分部部占地面积积约为200mm2左右。2.3、地埋管管材及技术术参数本工程空调冷热热源由土壤壤耦合器提提供，因土土壤温度地地表15m下受大气气影响较小小，年平均均温度在18℃左右，故故土壤耦合合器采用垂垂直形式埋埋管减少占占地面积。主要技术参数采用抗高压的高高密度聚乙乙烯管（HDPEE100），原材材料为进口口材料，技技术参数为为：管外径径32mm、管壁厚3mm、承压能能力1.6MMpa，其具有有接口稳定定可靠、抗抗应力开裂裂性好、耐耐化学腐蚀蚀性、水流流阻力小、耐耐磨性好、耐耐老化使用用寿命长（寿寿命可达50年）等多多种优点，除除了应用在在地下换热热孔中外，还还广泛应用用于城镇供供水、天然然气、煤气气输送管道道、食品、化化工等领域域。施工工艺和质量量保证措施施土壤换热器系统统是整个地地源热泵系系统的核心心和关键，其其质量的好好坏直接关关系到整个个系统能否否安全可靠地地运行。而且工程程一旦完成成，其将不不可修复。因因此，针对对地源系统统工程的为为隐蔽性工工程的特殊殊性，我所所在多个类类似项目经经验的基础础上，形成成了一整套套完善的地地埋管系统统质量保证证措施，主主要从以下下几个方面面来保证工工程质量万万无一失：：高密度PE管质质量方面：：a）产品出出厂时要有有产品合格格证，要有有原材料进进口证明；；b）进货后后，现场分分批取样送送检，并现现场对长度度、壁厚、外外径等进行行检验；c）合格的PE管，要在工工厂进行管管底连接，然然后进行打打压试验；；d）货到现场场，下管前前要进行打打压，并保保压15分钟，压压降在规定定范围内即即为合格，合格的PE管，方可下入钻好的换热孔；e）PE管下到孔底后，在回填料之前，再进行二次打压试验，合格后方可进行回填料（不合格的将该PE管提出，下入新的合格的PE管）。PE管下入孔前的技技术准备：：传统的方方法是将连连接好的PE管直接下下入换热孔孔内，PE管在下入入孔内后的的形状将不不规则，PE管之间会会发生强烈烈的换热干干扰，从而而影响整个个换热孔的的换热效率率；我所的做法是是在PE管下入换换热孔之前前，在PE管之间安安装专用支支架，分隔隔管材，支支架间距4米，使PE管之间具具有一定的的距离，且且尽可能紧紧靠换热孔孔的孔壁，加加强换热管管与地层的的换热效果果，减小PE管之间的的换热干扰扰。同时选选用加重管管底接头，保保持管材下下入时的垂垂度。通过过该种方法法可以确保保地下换热热管的有效效换热量。（如如图2-88所示，左左边的为传传统的做法法，右边的的为我单位位采用的方方法）。图2-8下管后的填料：：填料的密密实与否直直接关系到到换热孔的的换热效率率，为了提提高填料的的密实程度度，一方面面，要严格格控制填料料的速度，均均匀慢速填填料，减少少因填料过过快而造成成填料在孔孔内搭桥的的机会；另另一方面，要分批次进行填料，在均匀填料的过程中向孔内注入水，从而避免填料在孔内形成搭桥，即使形成搭桥也可冲开，确保填料密实。如图2-9所示图2-9分批填填料示意图图通过以上质量控控制措施，可可确保室外外换热管系系统使用寿寿命在50年以上。换换热孔通过过联络管分分区连接后后汇入机房房内。循环环液在完全全封闭的地地下管路中中流动，对对地下环境境无任何污污染。2.4、埋管联联络系统为确保每一个土土壤换热器器都能有一一定的换热热液流过，实实现有效、高高效换热，同同时最大限限度增加系系统的安全全性，所以以土壤换热热器按同程程方式连接接，确保各各土壤换热热器内循环环液的流量量、流速一一致。第三章地源源热泵系统统机房设计计方案1、机房配置说明明1.1、冷热源源机组的选选用建筑的冷负荷为为44.55kw，热热负荷为338.5kkw，经过计算算为建筑配配置意大利利著名品牌克莱门特特公司生产产的(EM)HHRHN00152型型热泵机组组1台，满足冬冬夏季冷热热负荷。机机组具体参参数如下表表所示：项目单位(EM)HRHNN01522制冷工况制冷量KW45.8电功率KW10.0制热工况制热量KW47.7电功率KW11.8机组外型尺寸600×8000×940mmm1.2、循环水水泵的选用用本项目的站房为为建筑物的的建筑内部部，控制站站房的噪声声尤为重要要，另外，目目前市场上上水泵普遍遍存在噪声声过高，震震动大，所所以该系统统的末端循循环泵选用用优质屏蔽蔽泵，该泵对泵泵和电机进进行了一体体化设计，把把泵腔与电电机制成了了一个绝对对密封的整整体，一方方面，普通通水泵的主主要易损件件机械密封封（轴封），从从而彻底解解决了水泵泵因轴封（动动密封）损损坏而漏水水的难题，因因而使水泵泵滴水不漏漏，泵房干干净整洁；；二方面，去去掉了滚动动轴承，采采用浸渍石石墨材质制制成的滑动动轴承，具具有摩擦系系数小，自自润滑性能能好，高耐耐磨，用输输送介质润润滑，因而而整机呈静静音设计，低低噪声运行行，同时还还省略了对对轴承的定定期加油和和保养费用用。另外，对对叶轮采用用了悬浮式式设计，使使转子在运运转中始终终处于悬浮浮状态，降降低了转子子对石墨轴轴承的轴向向磨损，从从而使石墨墨轴承的使使用寿命成成倍增加，可可以达到33万个小时时以上。1.3、热回收收系统通常冷水机组的的工质的冷冷凝，大都都单纯地采采用冷却水水或者空气气冷却，不不言而喻这这部分巨大大的热量就就白白地送送入大气而而浪费了。并并且为了帯帯走这些巨巨大的热量量而专门设设置的冷却却水系统或或风冷系统统还要消耗耗大量的电电能，这是是人们所不不希望的，或或者说不情情愿的。这部分热量实际际上完全可可加以利用用（比如加加热生活热热水），在在高压高温温的气态工工质进入到到冷凝器初初端时，再再加一套热热回收用的的热交换装装置，再由由通常的冷冷却水系统统或者空气气冷却系统统承担。当当然，这部部分负担就就小多了，而而为解决这这部分冷凝凝热而设置置的冷却水水系统或者者空气冷却却系统所消消耗也将大大大减少，不不难想象整整个制冷机机的冷却效效率将大大大提高。夏季，机组回收收冷凝热，可可以免费得到大大量的冷凝凝热。简单单的说，就就是地源热热泵机组把把从房间得得到的热量量，不直接接送到地下下，先进行行回收用于于日常生活活所需，多多余的热量量再送到地地下；春季季、秋季、冬冬季，根据据别墅面积积及使用功功能，并结结合我们以以往的工程程经验，经