地源热泵系统的设计及计算

第三章地源热泵系统的设计及计算思，更不排斥实践，而应是思维活动与实践活动的统一。空调设计的任务及目的，就是把现有能效高的设备组织好、使用好、充分发挥它们的作用。人们的关注。从建筑设计方面来看，提高隔热保温性能，承受合理的朝向，增设必要的遮阳等可以削减空调负荷，降低能耗。对于确定的成为降低能耗的关健。空调系统的设计一般承受工况设计法，是以夏季和冬季室外空气设计参数为依据的典型工况进展计算，并且是按最不利状况考虑，依据设备的额定工况选择指标。所以，设备选型较大。空调设备常常的现象；或设备也能调整负荷，但调整性能差，耗能指标落后。因此，设计的任务就是要用先进的自控技术将空调全工况下的性能调整到最正确程度，这就是所谓的过程设计方法。一、中心空调设计主要参考以下的标准及标准1、通用设计标准〔GB50019-2023〔2023年版〕〕；〔GBJ114－88〕〔GBJ116－87〕《高层民用建筑设计防火标准》〔GBJ0045－95〕〔采暖居住建筑局部〔JGJ26-95〕专用设计标准：《宿舍建筑设计标准》〔JGJ36-87〕〔GB50096-99〕《办公建筑设计标准》〔JG67－89〕〈旅馆建筑设计标准〉〔JGJ67-89〕《旅游旅馆建筑热土与空气调整节能设计标准》〔GB50189-93〕〔JGJ142－2023〕《地面辐射供暖技术标准》〔GB50366－2023〕其它专用设计标准专用设计标准图集：《暖通空调标准图集》《暖通空调设计选用手册》〔上、下册〕3)、其它有关标准空调负荷是指为保持室内空气设计条件，单位时间内室内空气输入或排出的热量，前者称为热负荷，后者称为冷负荷。热负荷、冷负荷与湿负荷的计算以室外气象参数和室内要求保持的空气参数为依据。冷热负荷的计算是空调工程设计中最根底的计算工作，负荷计行费用及使用效果。在设计时，确定坚持对建筑物作负荷分析计算，只有认真的负冷热负荷的分析计算依据：建筑物类型、地理位置、环境条件、外围构造、建筑物功能、人员状况、风量等。可承受能耗分析软件进展适当地优化分析，削减不必要的负荷铺张。1、室外空气参数确实定：室外的计算参数取值的大小，将会直接影响室内空气状态和空调运行费用。除有特别要外，一律按标准中的规定。2、室内空气参数确实定室内计算参数确实定，除了考虑所提出确实定必要外，空调房设计标准》〔GB50019-2023〕的具体规定。3、冷、热负荷的计算负荷包括：围护构造传热、外窗太阳辐射、人体散热、照明散热、室内物品的散热、空气的渗入带来的热量等形成的冷负荷。冷负荷的计算、围护构造传热引起的冷负荷：其中：F——外墙、屋顶的计算面积m2，KW/m2.k，、玻璃窗的冷负荷，ａ.传热引起的冷负荷：其中：Ｆ——窗口面积m2，W/m2.k，查表t——室内设计温度℃，nttｂ.玻璃窗日射引起的冷负荷其中： ——玻璃窗对太阳辐射直射的吸取率，——玻璃窗对太阳辐射散射的吸取率，——直射太阳辐射强度W/m2，——散射太阳辐射强度W/m2，0.3193〕电热设备发热引起的冷负荷4〕室内湿源形成的湿负荷ａ.人体散湿、热形成的冷负荷，40%.则为潜热。ｂ.工艺设备散湿：定方法视具体状况而定，可从有关资料查出。5〕冷、热负荷的估算：负荷指标估算冷热负荷,目的是为了做投资预算的依据。a、建筑面积估算法不同地区建筑物的冷热指标估算：b、不同用途的建筑物冷负荷概算指标ｃ.空调的热负荷的热负荷。一般建筑的热负荷量随地质不同有所差异，在我国四、五类区域，热负荷均略小于冷负荷。ｄ.空调湿热负荷湿空气是由干空气和水蒸汽所组成的，在工程计算上定0℃时干空气的焓及饱和水的为0，则在温度T的活动程度，略微活动—中等劳动—重度劳动散湿量渐渐增加100～250～400g/h。三、能量采集系统的设计〔一〕水源热泵系统：1、水源热泵水井确实定部门联系，争取得到他们的支持，允许使用地下水，然后再依据以下步骤工作：1〕查部门进展勘查的总结资料的根底上，对地下水源进展估测、评定，以说明所选的地点是否是安装地下水系统的抱负地点。对水文地质条件简洁并且当地没有进展勘查工作的地区，就深度。当地没有做正规的勘查，但有零散的钻井档案，而且水文地质条件简洁，或用水量不大的状况时，可不进展全面的勘查工作，但从而确定含水层的富水性和水文地质参数，譬如给水度，导水系数，渗透系数，储水系数，水位传导系数，补给系数及越流系数等。对地下水储存量、补给量、容水量和水质的评估，选定满足系统峰值流量要求的最正确方案。将方案报有关治理部门审批，取得合理开凿地下水许可证。2、水井的设计水井的设计将由有阅历有资格的水文地质工作者完成。依据地下水总的取水量，确定单井的预期功能和容量、抽水井的取水量、抽水井的动态水位和回灌井回灌点。井的位置要选在稳定型水源地，确定井的几何尺寸、钻井数量、井间距及井的具体定位。大水量用水时，要进展井群的干扰计算，将结果与设计的总水量、把握点的降深、回灌点的要求进展比较，尽量满足要求。井套管的选材、灌浆和回填材料确实定。地下水输送系统的排气，防止水锤发生，消退氧气腐蚀，避开水井间的虹吸作用等。地下水系统是否允许供水井和回灌井在运行过程中互换。在进展定期的维护避开消灭堵塞现象的条件下，回灌井的回灌量不能超出同一井供水量的2/3。3、地下水资源的保护水的能量，相应削减地下水的应用量。增设地下水流程中的过滤、除砂、重力沉淀设施，使回灌水清洁，避开回灌井的堵塞，扩大回灌量。层相互连通，防止被污染的潜水与其他承压水混合。染程度。4、举例说明北京某办公楼，建筑面积10000平方米，坐落在北京海淀区四季青镇杏石口路，四季青镇单井取水量为80立方/小时，回水量为70立方/小时。现工程业主想承受水源热泵系统冬天供暖、夏天制冷，请为业主计算应当打多少口井？(二)地源热泵系统的了解，和具体的调研后，方可确定地热交换器形式。1水平式埋管〔水平式〕水平式埋管方式的优点是在软土层造价低，但受外界气候影响。水平式埋管的方式可分为单层和双层，如图：单沟多管和双沟多管。多项选择用Ф32的PE34W/M。双回路换热量25W/M。四回路换热量20W/M。六回路换热量16W/M。不同地区有所差异。2、垂直式埋管〔立式〕UUUUU①钻孔直径与孔间距离单U型孔径50～80mm孔间4～5m双U型孔径100～150mm5～6m多U型孔径200～250mm孔间6米以上②钻孔深度态运行时间差大的土壤换热器的钻孔深度宜为40～60m。两种状态运行时间差小的土壤换热器的钻孔深度宜100m以下。热泵系统两种状态运行时间较为平衡的土壤换热器的钻孔深度宜为150m以下。3、现场的调查与分析料并对工程施工现场实际状况进展准确的把握，这就是现场勘测。认真阅读打算建设的建筑物设计文件，把握建设的规划、规模、建筑物的用途，并了解在施工期间全部当地规章制度、政策性条例、地区性法规，以削减施工干扰。确定建筑物业主拥有的地表使用面积大小和地形，建筑物所在的方位、构造、路边附属设备、地下公用设施、市政管道位置以及地下废弃的设施，以避开因潜在因素造成不必要的损失，影响施工。查阅有关水文资料，包括地质构造，岩土的质量深度等，对现场进展调研分析，做消灭场对承受地源热泵系统的适应性评估。4、地址勘察松散土层的厚度、密度、砂型、含水量、岩床的深度、岩床的构造。钻井勘测孔一些特别状况，需增大钻孔设备容量、增加钻进难度，加大了成孔本钱。在工程开头前，对现场状况的勘测，避开了在施工时可能遇到的计者在设计上的牢靠性和准确性，同时也为工艺设计供给所需的资料，以便选择最适宜的钻孔挖掘设备和钻井钻具。对于建筑面积小于3000m2的建筑，建议使用一个测试井。对于大型建筑物至少使用2个测试井。3～5m热交换器，就需要钻勘探孔，并按有关规定格式做好记录。地下岩土热物性参数的检测地下岩土的热物性参数是地源热泵土壤换热器设计中重要的依象。的温度、运行时间等相关数据和每延米孔深或每延米管长的换热量〔W/m〕。5、勘测报告、勘测数据的计算勘测孔的钻孔，U孔的实测数据，验证设计计算的结果。1、勘测孔换热力气×〔进液温度—回液温度〕÷0.86〔kW〕其中：流量(kg)，比热〔kcal/kg·℃〕，温度〔℃〕。2、U3、确定U型管的最小流量和最低流速供给依据。勘测报告内容依据，其内容如下：1土地外表的现有建筑的构造、用途等，是否有其它的高架设施；地面的公共设施、相关设施的位置和地下设施的用途、位置、深度等；收集到的地质资料和做出的评估；钻探勘测孔是把握工程现场土壤热工特性的重要手段之一，型管的数量、直径、长度，回填料的配制以及回填设备。6．U型管内的介质、流量、流速、进液温度、回液温度，写明测量结果，附有测量记录数据。6、地源热泵土壤换热器的设计比较紧急的城市地区。工程上最多的是U型管换热器。涉及空间范围大，计算时又很难查找有关牢靠参考数据。所以，在当前的计算条件下用数值计算方法直接进展实际工程的设计计算还有确定的难度。目前，在实际工程中广泛承受最大负荷估算法。设计计在设计要求的范围之内。换热器换热量确实定

以及冬季采暖运行所需要的机组吸热量之和Q，查冷 热出机组制冷运行和制热运行的能效系数EERCOP。夏季制冷时，土壤换热器向大地排放的热量为：冬季制热时，土壤换热器从大地吸取的热量为：最高温度允许值或上升机组最低温度允许值，都要增加地耦管的长度。换热器地耦管的选材换热器承受PE选用的PEa耐腐蚀性能好：聚乙烯PE管，耐化学介质的腐蚀，无电化学腐蚀，保证地耦管使用50b良好的柔性、延展性：聚乙烯PE管是一种高柔性管材，其断裂伸长率一般超过500%；c流体阻力小：聚乙烯PE管内壁光滑，确定粗糙度K值不超过0.01mm，是钢的20％。内壁光滑，使壁内不易结垢，流体磨擦阻力小；d优良的挠屈性：聚乙烯PE管小于ф50的较长的管可盘卷供给，削减接头；e较好的耐冲击性：聚乙烯PE管耐冲击强度高，不易裂开；f导热系数高：导热系数大于0.65W/m·℃〕；g聚乙烯PE管材尺寸规格φ25～φ400。颜色A、GBl5558.1规定，燃气用聚乙烯管道的颜色为黄色或黑色加黄条；B、GB13663规定，给水用聚乙烯规定为蓝色或黑色加蓝条长度长度一般为126、9、12可盘卷性能指标短期静液压强度：在20℃、环向应力9MPa下，韧性破坏时间应大于100小时在80℃、环向应力4.6MPa165※热稳定性：在200℃下，应大于20分钟※耐应力开裂：在80℃、环向应力4MPa下，应不小于170小时※压缩复原在80℃、环向应力4MPa下，应大于170小时※纵向回缩率：在110℃下，应不大于3％※断裂延长率：应大于350％压力等级对于水管道，是按原材料的不同等级(PElOO、PE80、PE63标准尺寸比(SDR)给出的。MOP：最大允许工作压力MRS：材料的最小要求强度SDR：标准尺寸比管件的分类两大类。大局部管件都可用注射成型的方法制造。但对于一些壁厚、体积、重量都较大的管件，可承受焊接的方法制造。热熔对接收件、承插管件、钢塑转换接头等类型。A、电热熔管件：施工时将管子与管件协作后用专用的加热把握电源将管件中的电热材结实、密封地结合在一起。由于施工快捷便利，焊接效果好，电热管件的缺点是制造本钱较高。B、热熔对接收件：热熔对接收件是指适用于热板对接焊的管件。C、热熔承插管件：热熔承插管件是用于承插焊连接的管件。一般口径较小，主要用于φ32以下管件。D、钢塑转换接头：钢塑转换是实现钢管向塑管、塑管向钢管转换的专用管件。③按工程习惯，聚乙烯管道系统的管件又可分为：套筒、弯头、三通、鞍型、三通、变径、法兰、钢塑转换等。管件的性能：A．短期静液压强度：在20℃、环向应力9MPa下，韧性破坏时间应大于100小时在80℃、环向应力4.6MPa165B．热稳定性：在200℃下，应大于20C．加热伸缩：管件外径及长度变化不超过5％，管件外形不允许有明显变化。聚乙烯PEPE闭的力矩小，阀门无腐蚀，不需维护和修理，使用寿命50年，聚乙阀与PE管道连接时，无需设置阀门井，直埋施工，阀体两端的直口可使用对接焊或电熔焊便利的连接。聚乙烯PE度均高于管材本身，有效抵抗内压力产生的环向应力和轴应力。〔三〕能量采集水系统的承压在一般状况下，地埋管换热器最低处是最高压力点，系统停顿运行时，等于系统的静水压力的差与大气压力之和，系统启动的瞬间，最低处压力等于静水压力的差、大气压与水泵全压之和，系统正常运行时，最低处压力等于静水压力的差、水泵全压的一半与大气压力之和，PE管的压力等级管路所需承受的最大压力等于大气压力、U型管内外液体重力0.8MPa1.0MPa1.25MPa、1.6MPa。〔四〕地耦管管径的选择在管流量局部，在工程中管径的选择既能使管道保持最小的输放热系数。选择管径时必需满足几个原则：一是管道要大到足够保持泵最小输送功率，削减运行费用；二是管道要小到足够使管道内保持紊流以保证循环液体和管内壁之间的传热；三是系统环路的长度不要过长。地耦管的管径选择要考虑到按U型管的所需长度，成盘供给，以削减埋管接头数量，所需管件能低价供给，降低工程本钱。所以目前承受较多的地耦管直径为PE100-SDR11-Ф32PE100-SDR13.6-Ф32。地耦管换热系统管路的压力损失主要在集路管，所以集路管管径应适当大一点，多承受PE100〔或PE80〕-SDR11～13.6。集路管的管径、流量、阻力：从众多工程工程施工中得到：地耦管的管径在Ф25mm～Ф50mmPE100-SDR13.6-Ф32(GB/T13663-2023热量小的工程中，在保证质量的条件下，尽量选用薄壁管，以提高换热效果。孔深60m以内用，壁厚可选2.4mm的聚乙烯管〔公称压力影响地耦管长度的因素有换热器的换热量、管的材质、土壤的构造、埋管的形式以及连接方法等。〔四〕地耦管管长的计算：〔五〕、地耦管换热器的钻孔数量和孔的深度调的使用要求，土地的土壤构造，PE管的材质以及钻孔设备等来确定。在使用面积足够大的条件下钻孔数量加大，钻孔深度可在40m～80m，浅孔可降低材料本钱，削减钻孔费用。它适合单一运行状态的100m～200m深孔埋管，由于大地温度随地区和季节不同的温差在更平衡。依据地耦管的长度、埋管的形式和钻孔深度，很简洁就能确定钻孔数量。1．钻孔的数量可用估算法：〔Hq文章介绍一般取35~50W/m，不同地区在不同工况时，双U管实9070～80；岩土含水量少、水位低的高原地区取60～70；干噪的沙漠地区取60