地埋熱泵項目建議書

1、蘇州生產作業(yè)樓地源熱泵空調項目建議書一、工程概況1.1地理概況蘇州屬亞熱帶濕潤氣候，年平均氣溫15.3，年降水量1106.5毫米，6月中旬7月初為梅雨季節(jié)。鎮(zhèn)江78月極端最高氣溫有時高達40，一般也在35左右，鎮(zhèn)江屬于溫帶大陸性季風氣候區(qū)，四季分明，日照充分，年平均降雨量650到700毫米。表一.蘇州地區(qū)全年氣候資源統(tǒng)計1.2工程內容及范圍該地源熱泵中央空調系統(tǒng)用于蘇州某項目的夏季制冷/冬季制熱;建筑空調面積約1.2萬m2,要求該空調系統(tǒng)在滿足舒適型空調效果的同時,能夠體現(xiàn)國家節(jié)能環(huán)保的能源政策方針,同時具有較高的經濟性/節(jié)能性/環(huán)保型意義. 二、系統(tǒng)設計方案2.1設計依據(jù)1、主要設計規(guī)范、標

2、準（1） 地源熱泵系統(tǒng)工程技術規(guī)范 (gb 50366-2005)（2） 采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范（gbj-2003）（3） 建筑給排水及采暖工程施工質量驗收規(guī)范（gb502422002）（4） 民用建筑節(jié)能設計標準(采暖居住建筑部分)(jgj26-95)（5） 夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準(jcj134-2001)（6） 建筑工程施工質量驗收統(tǒng)一標準（gb 50300-2001）（7） 建筑設計防火規(guī)范 （gbj16-87）（8） 埋地聚乙烯給水管道工程技術規(guī)程 （cjj1012004）（9） 其他必需的規(guī)范、規(guī)程2、設計基礎資料（1） 民用建筑暖通空調設計技術措施；（2） 采暖通風與

3、空氣調節(jié)設計手冊（3） 室外空氣的空調設計參數(shù)：（4） 甲方提供的建筑圖紙；（5） 地質情況： 本次地源熱泵空調是在地下土壤為粘土的基礎上設計。2.2地源熱泵系統(tǒng)綜述2.2.1.地源熱泵系統(tǒng)技術概念地源熱泵是一種利用地下淺層地熱資源（也稱地能，包括地下水、土壤或地表水等）的低溫低位熱能資源，采用熱泵原理，通過少量的高位電能輸入，實現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉移，既可供熱又可制冷的高效、環(huán)保、節(jié)能的熱泵技術。2.2.2.地源熱泵技術原理和地源熱泵中央空調系統(tǒng)分類地下淺層地熱資源分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調的冷源，即在冬季，把地能中的熱量“取”出來，提高溫度后，供給室內采暖；夏季，把室內的熱量

4、取出來，釋放到地下去。地源熱泵中央空調系統(tǒng)主要分三部分：室外地能換熱系統(tǒng)、水源源熱泵機組和室內采暖空調末端系統(tǒng)。地源熱泵中央空調系統(tǒng)按照室外換熱方式不同可分為四類：（1）土壤源熱泵中央空調系統(tǒng)；（2）地下水源熱泵中央空調系統(tǒng)；（3）單井換熱熱井中央空調系統(tǒng)；（4）地表水源熱泵中央空調系統(tǒng)。根據(jù)室外循環(huán)水是否為密閉系統(tǒng)，分為開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。2.2.3.地源熱泵中央空調系統(tǒng)特點1）屬可再生能源利用技術地源熱泵是利用了地球所儲藏的太陽能資源作為冷/熱源，進行能量轉換的供暖空調系統(tǒng)。其中可以利用土壤或水體，包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水體不僅是一個巨大的太陽能集熱器

5、，收集了約47的太陽輻射能量，比人類每年利用能量的500倍還多（地下的水體是通過土壤間接的接受太陽輻射能量），而且是一個巨大的動態(tài)能量平衡系統(tǒng)，地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發(fā)散的相對的均衡。這使得利用儲存于其中的近乎無限的太陽能或地能成為可能。所以說，地源熱泵利用的是清潔的可再生能源的一種技術。2）高效節(jié)能地源熱泵可利用的地下水或土壤溫度冬季為8-15，熱源溫度比環(huán)境空氣溫度高，所以熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高，能效比也提高。而夏季地下水或土壤為10-24，冷源溫度比環(huán)境空氣溫度低，所以制冷的冷凝溫度降低，使得冷卻效果好于風冷式和冷卻塔式，機組效率提高。據(jù)美國環(huán)保署epa估計，設計安裝良好的

6、水源熱泵，平均來說可以節(jié)約用戶3040的供熱制冷空調的運行費用。3）節(jié)水省地以土壤或地下水等為冷熱源，向其放出熱量或吸收熱量，不消耗水資源，不會對其造成污染。省去了鍋爐房及附屬煤場、儲油房、冷卻塔等設施，機房面積大大小于常規(guī)空調系統(tǒng)，節(jié)省建筑空間，也有利于建筑的美觀。4）運行穩(wěn)定可靠地下水或土壤的溫度一年四季相對穩(wěn)定，其波動的范圍遠遠小于空氣的變動。是很好的熱泵熱源和空調冷源，水體溫度較恒定的特性，使得熱泵機組運行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經濟性,不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點問題。5）環(huán)境效益顯著地源熱泵使用電能，電能本身為一種清潔的能源，但在發(fā)電時，消耗一次能源并導致污染物和二

7、氧化碳溫室氣體的排放。所以節(jié)能的設備本身的污染就小。地源熱泵技術采用的制冷劑，可以是r22或r134a、r407c和r410a等替代工質。地源熱泵的運行沒有任何污染，可以建造在居民區(qū)內，沒有燃燒，沒有排煙，也沒有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場地，且不用遠距離輸送熱量。6）一機多用，應用范圍廣地源熱泵中央空調系統(tǒng)可供暖、空調，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冷水機組的兩套裝置或系統(tǒng)。地源熱泵可應用于賓館、商場、辦公樓、學校等建筑。7）自動運行地源熱泵由于工況穩(wěn)定，所以可以設計簡單的系統(tǒng)，部件較少，機組運行簡單可靠，維護費用低；自動控制程度高，使用壽命長可達到20年以上。2.

8、2.4.該項目地源熱泵系統(tǒng)概述考慮到該項目的規(guī)模及經濟性,最終選擇利用土壤源作為空調系統(tǒng)的模式;采用垂直埋管形式（垂直埋管深度在凍土層以下，蘇州地區(qū)水平主橫埋管深度不得小于1.5米），利用地下淺層土壤溫度常年保持在815左右的特點，通過地下埋管內的介質循環(huán)與土壤進行閉式熱交換達到供冷供熱目的。夏季通過熱泵將建筑內的熱量轉移到地下，對建筑進行降溫；冬季通過熱泵將大地中的低位熱能提高品位對建筑供暖。圖1.地源熱泵中央空調系統(tǒng)運行原理圖2.3冷/熱負荷計算1.室內設計參數(shù)建筑類別夏 季冬 季新風量m3/h.人溫度（）相對濕度（%）溫度（）相對濕度（%）住宅25-2855-6518-2240-5045

9、2.冷/熱負荷計算根據(jù)采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范（gbj-2003）中提供的工程經驗值,該設計中夏季冷負荷和冬季熱負荷分別為:序號層數(shù)面積冷負荷kw熱負荷kw11層4542m295454022層4435m293154033層4518m29505402.4地源熱泵空調系統(tǒng)設計地源熱泵是以地下土壤層為冷（熱）源對建筑物進行供暖、供熱水和空調供應的技術。地源熱泵全年運行工況穩(wěn)定，不需要其它輔助熱源及冷卻設備即可實現(xiàn)冬季供熱、夏季供冷。所以，地源熱泵是一項高效節(jié)能型、環(huán)保型并能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的新技術，它既不會污染地下水，又不會影響地面沉降。本地源熱泵系統(tǒng)采用地耦管系統(tǒng)作為熱泵主機的冷熱源，通過室外地埋

10、管管網(wǎng)對空調房間夏季提供7冷凍水（冬季45的熱水），再通過室內空調末端設備對每個房間進行制冷及供暖。2.4.1、熱泵機組的設計（1）熱泵機組的選型熱泵機組的選型一般原則有：滿足系統(tǒng)的設計負荷；系統(tǒng)的初投資與運行費用小。根據(jù)以上的冷、熱負荷,因此選擇型號為天加滿液式水源螺桿熱泵機組三臺。表2 熱泵機組性能參數(shù)（空調工況）設備型號臺數(shù)冷負荷(kw)耗電量（kw）熱負荷(kw)耗電量（kw）twsf0280.1bg23966154947205機組標準運行工況：制熱工況：地下環(huán)路出水8，用戶側進水40，出水45；制冷工況：地下環(huán)路進水25，出水30，用戶側進水12，出水7；（2）熱泵機組的運行方案夏季

11、制冷工況：逐級開啟水源熱泵機組作為建筑物空調的冷源，提供7的冷凍水,對建筑物進行制冷（機組最大制冷量為966kw，完全滿足空調的需求）冬季供暖工況：逐級開啟水源熱泵機組作為建筑物空調熱源，提供45的熱水,對建筑物進行制熱（機組最大制熱量為947kw，完全滿足空調的需求）過渡季節(jié)：可用于正常的機組日常維護與保養(yǎng)。2.4.2、室外地耦管系統(tǒng)設計室外地耦管是地源熱泵系統(tǒng)設計的關鍵，本工程的重點也是室外地耦管的設計與施工。由于對蘇州地區(qū)來說，以夏季空調為主，所以地下地耦管系統(tǒng)按夏季考慮，取最不利情況下的計算結果作為依據(jù)。a、埋管形式：地源熱泵的地下埋管形式有豎直埋管和水平埋管兩種形式，本工程中，考慮到

12、蘇州地區(qū)地下結構在100米深度可能出現(xiàn)強花崗巖石層，因此，為減少地埋管的鉆孔陳本，該項目采用垂直埋管中的雙u型管。采用制作成型的u型管，可節(jié)約用地面積，換熱性能好，可安裝在建筑物基礎、道路、綠地、廣場、操場等下面而不影響上部的使用功能，甚至可在建筑物樁基中設置埋管，見縫插針充分利用可利用的土地面積。b、管材的選取 由于所有埋管均在建筑物基礎下面，一旦將埋管埋入，就不可能進行維修或更換，這就要求保證埋管的化學性質穩(wěn)定并且耐腐蝕。根據(jù)地源熱泵施工規(guī)范要求選擇高密度聚乙烯pe100管。額定承壓能力1.6mpa，導熱系數(shù)0.42w/(mk)。 c、地埋管管路負荷計算夏季向土壤中排放的熱量按下式計算：其

13、中：夏季向土壤排放的熱量,kw；夏季設計總冷負荷，960kw；設計工況下水源熱泵機組的制冷系數(shù)，6.28。計算得：;三套系統(tǒng)地埋換熱量為3335kw.冬季，室內供暖時從土壤中吸取的熱量按下式計算：其中：冬季從土壤中吸取的熱量， kw；冬季設計總熱負荷，540kw；設計工況下水源熱泵機組的制熱系數(shù)，取4.1。計算得：;三套系統(tǒng)地埋換熱量為1225kw.由于未提供該區(qū)域地質報告，根據(jù)經驗實際，該區(qū)域在100米深度不適宜地埋管的施工，因此，埋管深度控制在95米；根據(jù)天加地源熱泵埋管系統(tǒng)設計軟件，設計如下：根據(jù)現(xiàn)場情況，單系統(tǒng)成井151口井;該系統(tǒng)總共成井453口；井距不少于4米；埋管深度95米，布置

14、地源埋管井在綠化空地下面。豎井沿建筑物基礎外2.5m處布置。e、地埋管系統(tǒng)水流量計算、地耦管系統(tǒng)向土壤的散熱量由以上的計算知，夏季向地耦管向土壤中排放的熱量為：、地耦管系統(tǒng)總流量地耦管系統(tǒng)總流量等于熱泵主機的冷卻水流量，可由下列公式計算：其中：q1熱泵主機的散熱量（等于向土壤排放的熱量）， kw；m熱泵主機的冷卻水流量，kg/s；t1-t2冷卻水進出口溫差，取5；cp水的定壓比熱容，為4.187 kj/kg.。計算得到：m=159.3kg/s=575m3/h，即地埋管整體系統(tǒng)水循環(huán)量575m3/h。2.4.3 控制系統(tǒng)及機組維護2.4.3.1控制系統(tǒng)簡介本控制系統(tǒng)是為中央空調專門開發(fā)的智能型控

15、制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)是整個系統(tǒng)的心臟，具有安全、可靠、耐用的特點。人性化的界面，“自動+手動”運行模式，給客戶日常管理帶來了極大的方便，且能夠有效控制日常運行費用。本控制系統(tǒng)的特點有：a、溫度傳感器采用優(yōu)質進口材料，檢測溫度可達250，完全滿足工程要求。b、控制器主要電子元器件采用美國或德國原裝進口器件，工作穩(wěn)定可靠，不受強電工作干擾。系統(tǒng)采用三相電(交流380v)和單相電(交流220v)兼容方式，大功率設計，可適應用戶不同的工作環(huán)境及更高的配件可選性。c、當前工作狀態(tài)采用液晶屏和多指示燈指示，直觀明了，且可顯示機組工作狀態(tài)下的各種數(shù)據(jù)。d、本系統(tǒng)充分考慮安全性，裝配有高質量漏電保護系統(tǒng)和控制安全

16、邏輯程序。e、為適應不同用戶要求，控制系統(tǒng)可按用戶需求，實行定制。2.4.3.2 機組維護簡介1）.機組為保證在最大負荷時，機組能正常運行而不出現(xiàn)故障損壞機組。應定期進行檢查。檢查時必須以這些條款為指導并結合制冷及電氣經驗進行，保證機組無故障運行。2）.制冷系統(tǒng)檢查系統(tǒng)各供液管路上指示濕度的玻璃視鏡，確認內部充滿液體且濕度指示為干燥狀態(tài)。如果顯示濕度較高或視鏡內有氣泡，即使機組內已充有足夠的制冷劑，也應更換干燥過濾器芯。3）.水系統(tǒng)在某些地區(qū)，由于水質較硬會使冷凝器接垢，冷凝器將出現(xiàn)過高冷凝壓力或蒸發(fā)器換熱效果不佳，并導致故障停機或機組運行不經濟，所以在空調進入機組容器之前必須進行水質的檢查，

17、如水質達不到空調用水的要求，需要進行水質處理，相關水處理可參照國家標準gb50050-1995工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規(guī)范中的規(guī)定，有需要的時候使用化學除垢劑或機械方法來清洗容器水側。4）.電控部件 該機組的電控部件應由有經驗的工程師進行維修，在維護電控部件前必須了解電路圖，了解冷水機組的運行原理，在維護、檢修電氣之前一定要使整個電控相近斷電，保險斷開或保護器跳開表明短路或過載。在更換保險或重新啟動壓縮機前，必須查明故障并修理，電氣組件不須專門維護，只需每月適當擰緊線接頭。5).推薦保養(yǎng)周期1000小時2500小時5000小時20000小時40000小時轉子軸承電機噴液控制閥電磁閥吸氣過濾器油過

18、濾器噴液管路過濾器冷凍機油注： 更換 檢查三、經濟性分析按夏季制冷天數(shù)120天、每天運行12小時；冬季制熱天數(shù)120天、每天運行12小時進行分析。水價按照2.8元/噸、工業(yè)用電價按照0.8元/度、燃氣價格按照3.2元/m3進行經濟性分析比較：通過計算可知：每套地源熱泵系統(tǒng)比風冷熱泵系統(tǒng)每年可節(jié)約運行費用約25萬元，節(jié)能率40.3；每套地源熱泵系統(tǒng)比復合系統(tǒng)每年可節(jié)約運行費用約15萬元，節(jié)能率28.3；同時，地源熱泵系統(tǒng)比風冷熱泵系統(tǒng)每年節(jié)能標煤量約100噸；減少co2的排放量270噸；地源熱泵系統(tǒng)比復合系統(tǒng)每年節(jié)能標煤量約70噸；減少co2的排放量170噸；系統(tǒng)投資回收年限情況為：每套地源熱泵系統(tǒng)比風冷熱泵系統(tǒng)初投資高約70萬元，投資回收年限3.07年；每套地源熱泵系統(tǒng)比復合系統(tǒng)初投資高約52萬元，投資回收年限3.58年；最近老有哥們問我地源熱泵系統(tǒng)的估算問題，我在這里簡單的寫一寫，供大家參考下吧。地源熱泵系統(tǒng)的估算要根據(jù)熱負荷和冷負荷峰值，基本一延米出熱量能達到40-50w，夏季出冷量的差異較大，我見過