地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計(論文)地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計學(xué) 生 姓 名： 學(xué)號：（系）： 專 業(yè) 年 級： 指 導(dǎo) 教 師： 職稱或?qū)W位： 2014 年 05 月 21日目錄摘要 .1關(guān)鍵詞 .1ABSTRACT .2Key word .2前言 .31.緒論 .41.1 設(shè)計背景 .41.2 國內(nèi)地源熱泵發(fā)展簡史 .41.3 國外地源熱泵的發(fā)展 .51.4 地源熱泵的發(fā)展趨勢 .61.5 地源熱泵機組的優(yōu)點 .62. 地源熱泵系統(tǒng)的分類及本系統(tǒng)類型的選擇 .72.1 地下水式熱泵系統(tǒng) .82.2 地表水式熱泵系統(tǒng) .82.3 土壤源熱泵系統(tǒng) .82.4 混合式土壤源熱泵 .82.5 本系統(tǒng)類型的選擇 .83. 工程概況 .93.1 土建資料 .93.2 設(shè)計依據(jù) .103.3 空調(diào)負荷的計算 .103.4 地源熱泵系統(tǒng)的選擇 .104. 空調(diào)方案的設(shè)計 .114.1 確定空調(diào)方式 .114.2 確定空氣處理過程 .124.2.1 送風(fēng)方式的確定 .124.2.2 新風(fēng)負荷的計算 .124.2.3 夏季送風(fēng)狀態(tài)點和送風(fēng)量 .124.3 冬季送風(fēng)狀態(tài)點和送風(fēng)量 .134.4 送風(fēng)方式的設(shè)計 .134.5 空調(diào)系統(tǒng)的消聲減震設(shè)計 .134.5.1 空調(diào)系統(tǒng)消聲系統(tǒng)選擇原則 .134.5.2 空調(diào)系統(tǒng)的噪聲源 .134.5.3 空調(diào)系統(tǒng)的減振設(shè)計 .145. 地源熱泵地埋管系統(tǒng) .145.1 確定管路連接方式 .155.2 選擇地下?lián)Q熱器管材及豎埋管直徑 .155.3 埋管內(nèi)工作流體 .155.4 地下?lián)Q熱器尺寸的確定及布置 .165.4.1. 管材的選取 .165.4.2.PE 管確定管徑 .165.4.3.垂直地埋管校核管材承壓能力 .165.5 運行管理和維護 .17結(jié)束語 .18參考文獻 .19附錄 .20致謝 .221地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計摘要本文介紹了國內(nèi)外地源熱泵的發(fā)展狀況，通過比較地源熱泵中央空調(diào)與傳統(tǒng)中央空調(diào)的優(yōu)缺點，按照要求，確定一套地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵是一種利用少量高品位能源，將低品位能源上升為高品位能源的一種裝置。它具有節(jié)約能源，保護環(huán)境，經(jīng)濟可行的優(yōu)點，它是利用地下相對穩(wěn)定的土壤溫度，通過媒介質(zhì)來獲取土壤內(nèi)冷（熱）能量的新型裝置。地源熱泵不需要人工的冷源熱源,可以取代鍋爐或市政管網(wǎng)等傳統(tǒng)的供暖方式和中央空調(diào)系統(tǒng)。另外既能達到節(jié)約能源，減少污染的目的，又能提高人們的生活質(zhì)量。在本文中，將通過學(xué)習(xí)有關(guān)書籍與資料，在老師的的指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助下，選擇地源熱泵系統(tǒng)，設(shè)計空調(diào)方案，以及地埋管系統(tǒng)。希望借此機會檢驗我大學(xué)四年所學(xué)的成果。關(guān)鍵詞：地源熱泵；中央空調(diào)；設(shè)計。2Design of Ground Source Heat Pump central Air-conditioning systemABSTRACTThis paper introduces the development of the ground source heat pump, through the comparison of advantages and disadvantages, ground source heat pump central air conditioning and traditional central air conditioning system in accordance with the requirements, determine a set of ground source heat pump central air conditioning system.Ground source heat pump is a use of a small amount of high-grade energy, will rise by low grade energy is a device of high grade energy. It has the advantages of saving energy, Protect environment, economical, it is the use of underground soil temperature is relatively stable, the medium to obtain the soil within the cold (hot) model of energy. Ground source heat pump does not need artificial cold source heat source, can replace the boiler or the municipal pipe network and other traditional heating and central air-conditioning system. not only can save energy, reduce pollution, but can improve peoples quality of life.In this paper, by studying the books and information, under the teachers guidance and the help of my classmates, selection of ground source heat pump system, the scheme design of air, and the buried pipe system.Key Words: ground source heat pump; Design; central air conditioning;3前言近年來，隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展及人民生活水平的不斷提高，改善建筑熱舒適條件已成為一個比較突出的要求。隨著空調(diào)設(shè)備的日益普及，建筑耗能量勢必將迅猛增加，對大氣環(huán)境的污染也將日趨嚴重。如何在建筑熱舒適條件得到改善的條件下把建筑耗能量減下來，減輕對大氣環(huán)境的污染，成了暖通界人士首要其沖需要解決的問題。地源熱泵作為一種有益環(huán)境、節(jié)約能源和經(jīng)濟可行的建筑物供暖及制冷新技術(shù)越來越受到關(guān)注。它是利用地下相對穩(wěn)定的土壤溫度，通過媒介質(zhì)來獲取土壤內(nèi)冷（熱）能量的新型裝置，可一年四季方便地調(diào)節(jié)建筑內(nèi)的溫度。由于該制冷供熱方式不存在能量形式的轉(zhuǎn)換，幾乎是一種能量的“搬運”過程，因而其能量轉(zhuǎn)換效率高、運營成本低。對于土壤源熱泵的發(fā)展主要是從 1998 年開始。國內(nèi)數(shù)家大學(xué)建立了土壤源熱泵實驗臺，且大多數(shù)進行了地下?lián)Q熱器與地面熱泵設(shè)備的長期聯(lián)合運行。其中 1998 年重慶建筑大學(xué)建設(shè)了包括淺埋豎埋管換熱器和水平埋管換熱器在內(nèi)的熱泵系統(tǒng)；1998 年青島建工學(xué)院建成了聚乙烯垂直土壤源熱泵系統(tǒng)；湖南大學(xué) 1998 年建設(shè)了水平埋管土壤源熱泵系統(tǒng)；1999 同濟大學(xué)建設(shè)了垂直土壤源熱泵系統(tǒng)。這些系統(tǒng)為中國推廣土壤源熱泵奠定了基礎(chǔ)。從 2000 年開始，在國內(nèi)長春、濟南、溫州、重慶、米泉建立了一系列土壤源熱泵系統(tǒng)的示范工程。土壤源熱泵系統(tǒng)越來越多的被房地產(chǎn)商所關(guān)注和采用。此次的設(shè)計是針對地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的地埋管系統(tǒng)，熱泵系統(tǒng)和空調(diào)末端系統(tǒng)的選型以及相關(guān)的設(shè)計計算。41.緒論1.1 設(shè)計背景熱泵是一種能從自然界的空氣、水或土壤中獲取低品位熱，經(jīng)過電力做功，輸出可用的高品位熱能的設(shè)備，可以把消耗的高品位電能轉(zhuǎn)換為 3 倍甚至 3 倍以上的熱能，是一種高效供能技術(shù)。熱泵技術(shù)在空調(diào)領(lǐng)域的應(yīng)用可分為空氣源熱泵、水源熱泵以及地源熱泵三類。由于熱泵是提取自然界中能量，效率高，沒有任何污染物排放，是當今最清潔、經(jīng)濟的能源方式。在資源越來越匱乏的今天，作為人類利用低溫?zé)崮艿淖钕冗M方式，熱泵技術(shù)已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)受到廣泛關(guān)注和重視，隨著能源及環(huán)境壓力的增加，人們把目光逐漸投入到地?zé)岬惹鍧嵞茉矗由辖晏紖R等因素，使得地?zé)岬氖袌鲩_發(fā)變得活躍起來。地?zé)崮苁侵柑N藏在地球內(nèi)部距地表 skm 以內(nèi)的能量，是一種由于復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造活動而形成的巨大的自然能源。據(jù)估算地球蘊藏的地?zé)崮芗s為14.5 x 1025)，折合 4948 萬億噸標準煤，而全球煤的埋藏量僅為 1 萬億噸，由此可以看出地?zé)豳Y源的利用前景非常廣闊地源熱泵是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源既能供熱又能制冷的高效節(jié)能環(huán)保型空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源（電能） ，即可實現(xiàn)能量從低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩吹霓D(zhuǎn)移。在冬季，把土壤中的熱量“取”出來，提高溫度后供給室內(nèi)用于采暖；在夏季，把室內(nèi)的熱量“取”出來釋放到土壤中去，并且常年能保證地下溫度的均衡。地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)有諸多優(yōu)點，第一，地下儲能豐富，地表淺層是一個巨大的太陽能集熱器，收集了 47的太陽能量，比人類每年利用能量的 500 倍還多。它不受地域、資源等限制，真正是量大面廣、無處不在；第二，屬經(jīng)濟有效的節(jié)能技術(shù)，地能或地表淺層地?zé)豳Y源的溫度一年四季相對穩(wěn)定，冬季比環(huán)境空氣溫度高，夏季比環(huán)境空氣溫度低，是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源，這種溫度特性使得地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運行效率要高 40%，因此要節(jié)能和節(jié)省運行費用 40%左右；第三，環(huán)境效益顯著，地源熱泵的污染物排放，與空氣源熱泵相比，相當于減少 40以上，與電供暖相比，相當于減少 70以上，如果結(jié)合其它節(jié)能措施節(jié)能減排會更明顯；第四，一機多用，應(yīng)用范圍廣，地源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào)，還可供生活熱水，一機多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)；可應(yīng)用于賓館、購物商場、家電電腦辦公樓、學(xué)校等建筑，更適合于別墅住宅的采暖、空調(diào)。1.2 國內(nèi)地源熱泵發(fā)展簡史我國地?zé)崮苜Y源儲量大、分布廣，以中低溫地?zé)豳Y源為主。據(jù)初步評價，我國淺層地?zé)崮苜Y源量相當于 95 億噸標準煤，年可利用量約 3.5 億噸標準煤；常規(guī)地?zé)崮苜Y源量相當于 8530 億噸標準煤，年可利用量約 6.4 億噸標準煤；增強型地?zé)崮芾碚撡Y源5量相當于 860 萬億噸標準煤，約為 2013 年全國能源消費總量的 20 多萬倍。我國最初的地源熱泵工程應(yīng)用，以北京起步最早，發(fā)展最快，2006 年北京市地源熱泵工程應(yīng)用面積 738 萬，居全國之首。此后北京雖然每年增長 300 至 500 萬 m2，但沈陽市的地源熱泵應(yīng)用后來居上，2007 年躍居全國第一，達到 1810 萬。此后仍每年新增地源熱泵供暖面積 1500 萬以上，2008 年達到 3585 萬，2009 年已達到 5462 萬。2008年，沈陽市地源熱泵供暖已占全部建筑供暖面積的 18%，當年沈陽市大氣優(yōu)良環(huán)境的天數(shù)達到了 330 天，環(huán)保效益顯著，2009 年仍然保持了這樣的環(huán)境效益。東北重工業(yè)城市沈陽的地源熱泵供暖為城市環(huán)境保護和利用清潔能源闖出了一條新路。從整體上看，我國地源熱泵工程應(yīng)用每年擴展面積越來越大，2007 年增長了近1800 萬，2008 年增長了 2400 萬，2009 年更增長了 3870 萬，全國地源熱泵總利用面積已達 1.007 億。這個數(shù)字在 2010 年的世界地?zé)岽髸希呀?jīng)使中國地源熱泵在世界上的排名躍升至世界第二位。中國連續(xù)兩年的年增長率都超過 60%，這個中國速度遠遠超過了世界地源熱泵近 5 年來保持的近 20%年增長率。伴隨地源熱泵工程應(yīng)用的快速增長，為適應(yīng)市場急速膨脹的巨大需求，國內(nèi)地源熱泵生產(chǎn)企業(yè)迅速發(fā)展。10 年來，我國生產(chǎn)熱泵機組的廠商由世紀初的幾家，已發(fā)展至超過 200 家，分布在山東、北京、深圳、大連、杭州、蘇州、廣州等地。國產(chǎn)品以水水系統(tǒng)的大機組為主，主流是螺桿式壓縮機殼管式換熱器，也有渦旋式壓縮機板式換熱器或套管式換熱器的模塊式機組，大型機能達 2000-3000 kW 制熱（制冷）量，也有小型適應(yīng)家庭使用的小于 10kW 機，但以 50-2000kW 為主要產(chǎn)品。除熱泵主機外，熱泵相關(guān)配件和 PE 管線等的生產(chǎn)廠家還有 100 多家。另外，國外知名品牌的熱泵公司也陸續(xù)登陸中國，建立生產(chǎn)基地或合資企業(yè)，產(chǎn)品就地供應(yīng)中國市場。同時，設(shè)計和施工隊伍也迅速擴大，目前全國該行業(yè)的設(shè)計和施工隊伍超過 10 萬人。1.3 國外地源熱泵的發(fā)展我國地?zé)崮苜Y源儲量大、分布廣，以中低溫地?zé)豳Y源為主。據(jù)初步評價，我國淺層地?zé)崮苜Y源量相當于 95 億噸標準煤，年可利用量約 3.5 億噸標準煤；常規(guī)地?zé)崮苜Y源量相當于 8530 億噸標準煤，年可利用量約 6.4 億噸標準煤；增強型地?zé)崮芾碚撡Y源量相當于 860 萬億噸標準煤，約為 2013 年全國能源消費總量的 20 多萬倍。我國最初的地源熱泵工程應(yīng)用，以北京起步最早，發(fā)展最快，2006 年北京市地源熱泵工程應(yīng)用面積 738 萬，居全國之首。此后北京雖然每年增長 300 至 500 萬 m2，但沈陽市的地源熱泵應(yīng)用后來居上，2007 年躍居全國第一，達到 1810 萬。此后仍每年新增地源熱泵供暖面積 1500 萬以上，2008 年達到 3585 萬，2009 年已達到 5462 萬。2008年，沈陽市地源熱泵供暖已占全部建筑供暖面積的 18%，當年沈陽市大氣優(yōu)良環(huán)境的天數(shù)達到了 330 天，環(huán)保效益顯著，2009 年仍然保持了這樣的環(huán)境效益。東北重工業(yè)城市沈陽的地源熱泵供暖為城市環(huán)境保護和利用清潔能源闖出了一條新路。6從整體上看，我國地源熱泵工程應(yīng)用每年擴展面積越來越大，2007 年增長了近1800 萬，2008 年增長了 2400 萬，2009 年更增長了 3870 萬，全國地源熱泵總利用面積已達 1.007 億。這個數(shù)字在 2010 年的世界地?zé)岽髸?，已?jīng)使中國地源熱泵在世界上的排名躍升至世界第二位。中國連續(xù)兩年的年增長率都超過 60%，這個中國速度遠遠超過了世界地源熱泵近 5 年來保持的近 20%年增長率。伴隨地源熱泵工程應(yīng)用的快速增長，為適應(yīng)市場急速膨脹的巨大需求，國內(nèi)地源熱泵生產(chǎn)企業(yè)迅速發(fā)展。10 年來，我國生產(chǎn)熱泵機組的廠商由世紀初的幾家，已發(fā)展至超過 200 家，分布在山東、北京、深圳、大連、杭州、蘇州、廣州等地。國產(chǎn)品以水水系統(tǒng)的大機組為主，主流是螺桿式壓縮機殼管式換熱器，也有渦旋式壓縮機板式換熱器或套管式換熱器的模塊式機組，大型機能達 2000-3000 kW 制熱（制冷）量，也有小型適應(yīng)家庭使用的小于 10kW 機，但以 50-2000kW 為主要產(chǎn)品。除熱泵主機外，熱泵相關(guān)配件和 PE 管線等的生產(chǎn)廠家還有 100 多家。另外，國外知名品牌的熱泵公司也陸續(xù)登陸中國，建立生產(chǎn)基地或合資企業(yè)，產(chǎn)品就地供應(yīng)中國市場。同時，設(shè)計和施工隊伍也迅速擴大，目