地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)方案

1、地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)方案一 項(xiàng)目簡(jiǎn)介項(xiàng)目名稱(chēng)：中央空調(diào)及熱水工程；建筑面積：434M2；工程簡(jiǎn)述：本次設(shè)計(jì)將完成中央空調(diào)制冷、制熱及生活熱水功能。二、氣象參數(shù)：1、室外氣象設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ19-87提供的氣象參數(shù),確定室外空氣計(jì)算參數(shù)： A、空氣調(diào)節(jié)室外計(jì)算干球溫度冬季：TWK=0.7夏季：TWK=34.3 B、夏季空氣調(diào)節(jié)室外計(jì)算濕球溫度：TWS=26.4 C、冬季空氣調(diào)節(jié)室外計(jì)算相對(duì)濕度（最冷月月份平均相對(duì)濕度）=64%2、室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)夏季空調(diào)室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度262，相對(duì)濕度為40%冬季空調(diào)室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度202，相對(duì)濕度為40%三、設(shè)計(jì)依據(jù)1、采暖通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)規(guī)范G

2、BJ19-87.2、通風(fēng)與空調(diào)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范GB50243-98.3、機(jī)械制冷ANSLB9.1安全規(guī)范.4、國(guó)家防火協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)90A.5、國(guó)際電工IEC規(guī)范.6、通風(fēng)與空調(diào)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)T613 GB50045-95 7、建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范8、甲方提供的圖紙及空調(diào)要求四、戶式中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 空調(diào)系統(tǒng)的確定根據(jù)甲方對(duì)本空調(diào)的具體要求1） 空調(diào)系統(tǒng)不需要另加冷熱源即能冬季制熱夏季制冷，一年四季能提供55生活熱水2） 空調(diào)在運(yùn)行中能效比高，運(yùn)行費(fèi)用低。綜合甲方的要求，經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況，本工程采用地源熱泵（全熱回收）空調(diào)+生活熱水系統(tǒng)。4.2 室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的確定 1）充分考慮到

3、各個(gè)房間便于控制，每個(gè)房間都設(shè)置風(fēng)機(jī)盤(pán)管，考慮到室內(nèi)送風(fēng)均勻，采用風(fēng)管送入，其送風(fēng)形式為:側(cè)送上回上送上回。2）室內(nèi)負(fù)荷及主機(jī)形式的確定考慮到此建筑為高檔別墅戶式住宅樓，根據(jù)使用的實(shí)際特點(diǎn)，夏季建筑冷負(fù)荷取104W/，冬季熱負(fù)荷取80 W/；室內(nèi)冬季采暖采用兩套方案：風(fēng)機(jī)盤(pán)管加地板輻射采暖，地板輻射采暖冬季熱負(fù)荷取60W/根據(jù)業(yè)主介紹，本游泳池25噸熱水恒溫28，熱源采用地源熱泵制熱系統(tǒng)。1、 空調(diào)系統(tǒng)冷(熱)負(fù)荷確定樓層功能面 積（平米）制冷負(fù)荷（W/平米）總冷量W風(fēng)機(jī)盤(pán)管型號(hào) 數(shù)量二樓標(biāo)房四121501800SFP-34WA1標(biāo)房三181502700SFP-68WA1主屋321504800

4、SFP-136WA1起居室402008000SFP-102WA2樓梯間 472009400SFP-136WA2裝飾柜間112002200SFP-51WA1一樓標(biāo)房一231503450SFP-85WA1標(biāo)房三231503450SFP-85WA1客廳7020014000SFP-102WA4門(mén)廳5825014500SFP-136WA3吧臺(tái)402008000SFP-102WA2配餐臺(tái)202004000SFP-102WA13個(gè)3476300根據(jù)空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)，考慮到室內(nèi)各區(qū)域同時(shí)使用系數(shù)，通?？照{(diào)主機(jī)冷熱負(fù)荷配備為末端設(shè)備負(fù)荷的8090，室內(nèi)末端空調(diào)系統(tǒng)：各房間空調(diào)方式：全部采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管水系統(tǒng)，該方案特點(diǎn)

5、：布置靈活，根據(jù)業(yè)主要求及現(xiàn)場(chǎng)情況和裝潢決定風(fēng)機(jī)盤(pán)管的位置及吊裝；運(yùn)行節(jié)能，每個(gè)房間可以獨(dú)立控制開(kāi)、停，而且三速調(diào)節(jié)，避免全風(fēng)系統(tǒng)一開(kāi)全開(kāi)的弊病，因而運(yùn)行費(fèi)用節(jié)??；安裝方便，風(fēng)機(jī)盤(pán)管的連接為水管，體積小，可以不事先預(yù)留孔，穿墻、過(guò)梁非常方便，和消防系統(tǒng)、照明系統(tǒng)矛盾很少；送風(fēng)方式采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管側(cè)送風(fēng)，下回風(fēng)，送風(fēng)組織非常理想。新風(fēng)供給采用窗式微量通風(fēng)器和建筑裝潢統(tǒng)籌考慮。冬季采暖采用目前最為時(shí)尚的地板輻射采暖系統(tǒng)，節(jié)能、舒適。空調(diào)主機(jī)選擇方案：方案一：選擇目前世界最節(jié)能環(huán)保的地源熱泵冷熱水機(jī)組美國(guó)辛普森生產(chǎn)技術(shù)由江蘇辛普森七彩新能源有限公司生產(chǎn)的出口機(jī)型； 水源熱泵冷熱水機(jī)組。型號(hào)：SDR-44

6、0S/W 數(shù)量：1臺(tái)制冷量：44.8KW/臺(tái) 制熱量：48KW/臺(tái) 額定功率：8.8KW完全能滿足冷熱負(fù)荷。該方案需提供地下冷卻系統(tǒng)，根據(jù)業(yè)主實(shí)際狀況： A、可以提供地下井水源，流量5噸/小時(shí)，B、采用地下埋管系統(tǒng)：埋管深度63M，埋管材料用322.0PE管道連成U 型管，U 型管數(shù)量為10個(gè)，距地面1.5米處用502.5PE管同程連接至空調(diào)主機(jī)，施工結(jié)束后地表面依然可以進(jìn)行綠化、道路施工等。C、空調(diào)方案特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：1) 環(huán)保節(jié)能?？照{(diào)主機(jī)模塊化設(shè)計(jì)，可以根據(jù)建筑物冷熱負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)主機(jī)的開(kāi)啟，運(yùn)行更為節(jié)省，室內(nèi)采用的空調(diào)方式為獨(dú)力式風(fēng)機(jī)盤(pán)管水系統(tǒng)，開(kāi)關(guān)隨意，大大節(jié)省了能源；2) 能效比高。空

7、調(diào)壓縮機(jī)選用世界名牌渦旋式空調(diào)壓縮機(jī)，能效比高；3) 夏季運(yùn)行可以免費(fèi)使用生活熱水；過(guò)渡季節(jié)可以提供生活熱水洗??；4）使用壽命長(zhǎng)。室外地下埋管系統(tǒng)無(wú)腐蝕，使用壽命可達(dá)50年以上，空調(diào)主機(jī)由于機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境理想，比常規(guī)空調(diào)主機(jī)使用壽命更長(zhǎng)，與風(fēng)冷形式例如VRV空調(diào)相比、沒(méi)有制冷系統(tǒng)管路總長(zhǎng)度的限制，不存在彎曲阻力、垂直管回油困難易造成機(jī)組燒毀問(wèn)題，不會(huì)產(chǎn)生制冷系統(tǒng)管路滲漏等不利因素的影響制冷/供熱效果。因此使用壽命可達(dá)25年以上。5）方案性價(jià)技術(shù)來(lái)源： 空調(diào)系統(tǒng)方案來(lái)自上海瀚初暖通有限公司熱泵工程經(jīng)驗(yàn)。熱泵產(chǎn)品為辛普森公司制造。產(chǎn)品及技術(shù)上符合中美兩國(guó)倡導(dǎo)的“高效、節(jié)能、環(huán)保” ，可以為用戶節(jié)約4

8、060能源。2、根據(jù)現(xiàn)有條件，考慮到機(jī)組運(yùn)行費(fèi)用及投資費(fèi)用，結(jié)合本別墅熱水空調(diào)主機(jī)選擇方案： 根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)及業(yè)主要求,選用辛普森公司風(fēng)冷熱泵主機(jī)一臺(tái),型號(hào)：SFR-750S/W 數(shù)量：1臺(tái)制冷量：75KW/臺(tái) 制熱量：83.6KW/臺(tái) 額定功率：16.4KW該機(jī)器包括向25噸游泳池提供恒溫?zé)崴?3）空調(diào)生活熱水的確定可以根據(jù)甲方實(shí)際生活需求量來(lái)設(shè)置熱水箱。熱水箱可以設(shè)置設(shè)備間，亦可設(shè)置在樓頂，設(shè)置在樓頂?shù)暮锰幵谟谏顭崴褂脗?cè)無(wú)需外加動(dòng)力源，利用高位水的壓差，給室內(nèi)用水點(diǎn)提供生活熱水。4）室外換熱器的確定 計(jì)算地下負(fù)荷冬夏季地下?lián)Q熱量分別是指夏季向土壤排放的熱量和冬季從土壤吸收的熱量?？梢愿鶕?jù)

9、以下公式計(jì)算：Q1、= Q1（1+）= 43040（1+）=51648W 其中：Q1：夏季向土壤排放的熱量， W Q1 ：夏季設(shè)計(jì)總冷負(fù)荷， W COP：設(shè)計(jì)工況下地源熱泵機(jī)組的制冷系數(shù) 因?yàn)橄募鞠蛲寥乐信欧诺臒崃窟h(yuǎn)大于冬季從土壤中吸取的熱量。所以以夏季向土壤排放的熱量Q1進(jìn)行計(jì)算。 地埋埋管管長(zhǎng)地下熱交換器長(zhǎng)度的確定除了已確定的系統(tǒng)布置和管材外，還需要有當(dāng)?shù)氐耐寥兰夹g(shù)資料，如地下溫度、傳熱系數(shù)等。根據(jù)我們實(shí)際工程中經(jīng)驗(yàn)，可以暫先利用管材“換熱能力”來(lái)計(jì)算管長(zhǎng)（可根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)調(diào)整）。換熱能力即單位垂直埋管深度或單位管長(zhǎng)的換熱量，豎直埋管為7080W/m（單U管DE32按照70 W/m計(jì)算，

10、雙U管DE25按照80 W/m計(jì)算管長(zhǎng)）左右。設(shè)計(jì)時(shí)可取換熱能力的下限值，即70W/m（管長(zhǎng)），具體計(jì)算公式如下： 其中豎井埋管總長(zhǎng)，m夏季向土壤排放的熱量，kW分母“70”是夏季每m管長(zhǎng)散熱量，W/m =737（米） 確定豎孔個(gè)數(shù)、孔間距及橫埋管布置。根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)豎孔暫定為80米（可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況調(diào)整）?？讖綖?10，孔間距為4.5m6m。根據(jù)下式計(jì)算豎孔數(shù)目:其中 豎孔總數(shù)，個(gè)豎井埋管總長(zhǎng)，m每口豎孔的長(zhǎng)度，m豎孔個(gè)數(shù)不能太多，否則施工難度和施工成本大大增加。= =10（個(gè)）考慮到整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性， 考慮到整個(gè)系統(tǒng)的熱力平衡及運(yùn)行可靠性，圓整后取10個(gè)。孔位及橫埋管位置布

11、置待定（根據(jù)工程實(shí)際情況確定） 管材的選取一般來(lái)講，一旦將換熱器埋入地下后，基本不可能進(jìn)行維修或更換，這就要求保證埋入地下管材的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定并且耐腐蝕。根據(jù)地源熱泵施工規(guī)范要求選擇了SDR11高聚乙烯PE管。額定承壓能力為1.25MPa。 確定管徑 在實(shí)際工程中確定管徑必須滿足兩個(gè)要求：（1）管道要大到足夠保持最小輸送功率；（2）管道要小到足夠使管道內(nèi)保持紊流（流體的雷諾數(shù)Re達(dá)到3，000以上）以保證流體與管道內(nèi)壁之間的傳熱。顯然，上述兩個(gè)要求相互矛盾，需要綜合考慮。一般并聯(lián)環(huán)路用小管徑，集管用大管徑，地下熱交換器埋管常用管徑有20mm、25mm、32mm、40mm、50mm，63mm管內(nèi)流

12、速控制在1.22m/s以下,對(duì)更大管徑的管道，管內(nèi)流速控制在2.44m/s以下或一般把各管段壓力損失控制在4mH2O/100m當(dāng)量長(zhǎng)度以下。該項(xiàng)目豎埋管采用PE管為d32，橫管最大采用為d63。 計(jì)算管道壓力損失考慮到系統(tǒng)的水力平衡，本項(xiàng)目全部采用同程式。在同程式系統(tǒng)中，選擇壓力損失最大的熱泵機(jī)組所在環(huán)路作為最不利環(huán)路進(jìn)行阻力計(jì)算?？刹捎卯?dāng)量長(zhǎng)度法，將局部阻力件轉(zhuǎn)換成當(dāng)量長(zhǎng)度，和管道實(shí)際長(zhǎng)度相加得到各不同管徑管段的總當(dāng)量長(zhǎng)度，再乘以不同流量、不同管徑管段每100m管道的壓降，將所有管段壓降相加，得出總阻力。 水泵選型 根據(jù)上述計(jì)算最不利環(huán)路所得的管道壓力損失，再加上末端機(jī)組、平衡閥和其他設(shè)備元

13、件的壓力損失，確定水泵的揚(yáng)程，需考慮一定的安全裕量。根據(jù)系統(tǒng)總流量和水泵揚(yáng)程，選擇滿足要求的水泵型號(hào)及臺(tái)數(shù)。 校核管材承壓能力管路最大壓力應(yīng)小于管材的承壓能力。若不計(jì)豎井灌漿引起的靜壓抵消，管路所需承受的最大壓力等于大氣壓力、重力作用靜壓和水泵揚(yáng)程一半的總和，即：其中管路最大壓力，Pa建筑物所在的當(dāng)?shù)卮髿鈮?，Pa地下埋管中流體密度，kg/m3當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋琺/s2地下埋管最低點(diǎn)與閉式循環(huán)系統(tǒng)最高點(diǎn)的高度差，m水泵揚(yáng)程，Pa杭州夏季大氣壓力100500 Pa，水的密度1000 kg/m3，當(dāng)?shù)刂亓铀俣?.8 m/s2，高度差60 m重力作用靜壓588000 Pa水泵揚(yáng)程一半0.520 mH2

14、O98000Pa因此，管路最大壓力696500Pa（約0.70Mpa）一般品牌高聚乙烯PE80（SDR11）額定承壓能力為1.25MPa，管材滿足設(shè)計(jì)要求。地源熱泵產(chǎn)品介紹地源熱泵（Ground Source Heat Pump）技術(shù)是利用大地作為低位熱源，通常是利用地球表面淺層土壤、水源并應(yīng)用熱泵原理，對(duì)建筑物進(jìn)行冬季供暖、夏季制冷。 熱熱冷冷熱熱熱冷夏 季暖冷暖暖 暖暖暖冬 季冷 冷地球表面淺層吸收了太陽(yáng)進(jìn)入地球的相當(dāng)?shù)妮椛淠芰浚⑶覝囟纫话愣枷鄬?duì)穩(wěn)定。地源熱泵機(jī)組工作原理就是在夏季將建筑物中的熱量轉(zhuǎn)移到水源或土壤中蓄存起來(lái)，而冬季，則從水源或土壤中提取能量供給建筑物使用。 地源熱泵的名稱(chēng)

15、最早出現(xiàn)在1912年瑞士的一份專(zhuān)利文獻(xiàn)中1，但真正意義的商業(yè)應(yīng)用也就十幾年的歷史，但發(fā)展相當(dāng)迅速。如美國(guó)，截止1985年全國(guó)共有14,000套地源熱泵，而1997年就安裝了45,000套，到目前為止已安裝了400,000套，而且每年以10的速度穩(wěn)步增長(zhǎng)。1998年美國(guó)商業(yè)建筑中地源熱泵系統(tǒng)已占空調(diào)總保有量的19，其中新建筑中占30。 中、北歐如瑞典、瑞士、奧地利、德國(guó)等國(guó)家主要利用淺層地?zé)豳Y源，采用地下埋管（埋深400米深）的地源熱泵，用于室內(nèi)地板輻射采暖或提供生活熱水。據(jù)1999年的統(tǒng)計(jì)，家用供熱裝置中，地源熱泵所占比例較高，瑞士為96，奧地利為38，丹麥為27。同時(shí)，中、北歐海水源熱泵的研究和應(yīng)用也比較多。 在我國(guó)，地源熱泵的應(yīng)用才起步較晚，但發(fā)展?jié)摿κ志薮?。一方面，隨著城市環(huán)境問(wèn)題的日益重視和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，北方地區(qū)新建小區(qū)一般不能使用燃煤鍋爐房供熱，以何種方式解決這些新建小區(qū)的供熱問(wèn)題成為目前住宅建設(shè)中的大問(wèn)題。另一方面，近年來(lái)我國(guó)住宅空調(diào)安裝率迅速增長(zhǎng)。上海居民住宅空調(diào)擁有率已超過(guò)60，北京也達(dá)到34，城鎮(zhèn)居民住