上海某會員地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

XX會所地源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案工程概述本項(xiàng)目是位于上海浦江鎮(zhèn)，會所共三層。地下一層為設(shè)備用房，泳池，健身房，瑜伽，浴室，籃球館等，夾層為超市。一層為大廳，乒乓球室，辦公等。二層為西餐?？偨ㄖ娣e約3,200平方米，空調(diào)面積約2,600平方米?？照{(diào)冷熱負(fù)荷總冷負(fù)荷為525.09kW，總熱熱負(fù)荷353kW。熱水根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的生活熱水及泳池加熱量可知：該項(xiàng)目游泳池初始加熱時(shí)間48小時(shí)，初始加熱量為270kW，泳池日常維護(hù)需要110kW熱量；另外泳池淋浴小時(shí)耗熱量需要150kW。機(jī)組選型空調(diào)末端選型空調(diào)方式采用歐洲成熟的“天棚采暖和制冷熱輻射系統(tǒng)+置換新風(fēng)”系統(tǒng)，這種采暖和制冷的系統(tǒng)構(gòu)造是：房間的砼樓板內(nèi)都埋有水管，其直徑為16～20mm，間距在200～300mm之間。水管中的水在寒冬保持30℃左右，在盛夏保持18℃～22℃，“天棚采暖和制冷熱輻射系統(tǒng)”承擔(dān)室內(nèi)顯熱負(fù)荷，“置換新風(fēng)”承擔(dān)室內(nèi)全部潛熱負(fù)荷通，通過散熱和吸熱，確保室內(nèi)環(huán)境處于舒適范圍。一般頂棚輻射系統(tǒng)制冷功率可達(dá)到50-60W/?，因此在籃球館、游泳池等自身負(fù)荷相對較大的房間，頂棚輻射系統(tǒng)無法承擔(dān)室內(nèi)全部的顯熱負(fù)荷，需另外配置空氣處理器（風(fēng)機(jī)盤管等）輔助處理。會所所有房間空調(diào)房間地下室采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，地上部分采用風(fēng)機(jī)盤管加全熱交換器?；@球館新風(fēng)依靠外窗解決?？照{(diào)主機(jī)選型本項(xiàng)目空調(diào)設(shè)備采用美意的水源熱泵產(chǎn)品，由于末端頂棚輻射、風(fēng)機(jī)盤管及新風(fēng)系統(tǒng)對于水溫的要求不同（頂棚輻射系統(tǒng)夏季進(jìn)水溫度需要18℃，冬季進(jìn)水溫度30℃；新風(fēng)系統(tǒng)及風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)進(jìn)水溫度為7℃，冬季進(jìn)水溫度45℃），為了便于控制，分開選擇空調(diào)主機(jī)。采用一臺MWH060水水式地源熱泵模塊機(jī)組供室內(nèi)頂棚輻射系統(tǒng)，選用兩臺MWH050水水式地源熱泵模塊機(jī)組供新風(fēng)及室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)。另外熱水采用兩臺MWH040水水式地源熱泵模塊機(jī)組專門供應(yīng)。泳池初始加熱時(shí)兩臺主機(jī)全開專供泳池?zé)崴?，泳池平時(shí)維護(hù)時(shí)一臺供泳池，一臺供泳池淋浴。泳池水溫一般要求26-28℃，因此建議用板式換熱器進(jìn)行二次換熱。淋浴部分為了供水穩(wěn)定及機(jī)組不頻繁啟動建議另配一個(gè)10m3的蓄熱水箱。以上設(shè)備機(jī)組參數(shù)如下：地下?lián)Q熱器設(shè)計(jì)計(jì)算該建筑中央空調(diào)系統(tǒng)采用節(jié)能環(huán)保的地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)。根據(jù)項(xiàng)目所在地的地質(zhì)勘測和建筑的平面布置情況，其冷熱源采用安裝靈活、易于控制的埋管式土壤源熱泵系統(tǒng)，也稱土壤耦合式熱泵系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以水作為冷熱量載體，水在埋于土壤中的換熱管道內(nèi)與熱泵機(jī)組間循環(huán)流動，實(shí)現(xiàn)機(jī)組與大地土壤之間的熱量交換。冬季循環(huán)水通過埋在土壤中的高密度聚乙烯管環(huán)路，從土壤中吸收熱量，使循環(huán)水溫度升高，供給地源熱泵機(jī)組。夏季循環(huán)水通過地埋管將熱量排放到土壤中，使循環(huán)水溫度降低供給地源熱泵機(jī)組。通過地源熱泵機(jī)組給室內(nèi)供冷、供熱。我們根據(jù)上海地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地下水位和以往在該地區(qū)的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)并參照《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》、國際地源熱泵協(xié)會的相關(guān)資料以及《地源熱泵工程技術(shù)指南》。對建筑物冷熱負(fù)荷及冬夏季地下?lián)Q熱量計(jì)算步驟如下：根據(jù)公式，計(jì)算其夏季的排熱量和冬季的吸熱量。經(jīng)計(jì)算，夏季總的排熱量為：640.5kW，冬季總的吸熱量為：363.1kW。2、確定豎井埋管管長及埋管個(gè)數(shù)

巖土熱物性測試儀用來測試垂直鉆孔條件下的地層土壤換熱情況，分析得出導(dǎo)熱系數(shù)及相關(guān)參數(shù)。進(jìn)行試驗(yàn)井單孔換熱測試，求證地層土壤導(dǎo)熱系數(shù)，目的就是降低這種綜合的不確定性，為地下土壤型換熱器設(shè)計(jì)提供更經(jīng)濟(jì)的方案。美意巖土熱物性測試儀及其配套軟件，由IGSHPA（國際地源熱泵協(xié)會）推薦，美國原裝進(jìn)口。

數(shù)據(jù)采集儀土壤導(dǎo)熱能力測試數(shù)據(jù)采集記錄儀HOBOFlexSmartLogger；目前采用HOBOwareProversion2.3.1，由美國OnsetComputerCorporation開發(fā)提供。

計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù)根據(jù)水溫和時(shí)間的變化進(jìn)行地埋管土壤導(dǎo)熱計(jì)算，得出上海地區(qū)100m深，土壤的平均導(dǎo)熱系數(shù)為1.67W/(m?K)。

GLD3.0軟件計(jì)算分析（GroundLoopDesign）地下?lián)Q熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和熱平衡的模擬，輸入建筑動態(tài)負(fù)荷值和土壤熱物性參數(shù)，結(jié)合熱泵機(jī)組性能，進(jìn)行反復(fù)試算，確定出工程的地下埋管換熱器的形式和參數(shù)，以及布孔的位置、深度及埋管形式、埋管的總長度等。并將地下?lián)Q熱器進(jìn)行長達(dá)10～50年的土壤熱平衡模擬，保證地下?lián)Q熱器的效率在壽命周期內(nèi)不會衰減。3、結(jié)論根據(jù)軟件計(jì)算夏季排熱埋管大于冬季地?zé)崧窆?，按照制冷模式需求的管長進(jìn)行埋管，共需要鉆96個(gè)100米深的單U孔，材料管孔徑DN25mm，鉆孔孔徑約為180mm?？紤]到系統(tǒng)的水力平衡等因素，地下埋管環(huán)路設(shè)計(jì)采用同程式。4、PE管選擇管道采用浙江偉星生產(chǎn)的高密度聚乙烯PE100級，公稱壓力1.6mpa管。a.根據(jù)規(guī)范4.3.14要求管內(nèi)的流體在紊流狀態(tài)，雷諾數(shù)大于2300；b.根據(jù)規(guī)范4.3.9要求單U型埋管管內(nèi)的流速不宜小于0.6m/s5、地埋管平面圖如下圖。地埋管施工工藝地源熱泵立埋管的施工包括土壤鉆孔、埋管、灌漿、管道連接、試壓、清洗劑等內(nèi)容。具體施工工藝如下：鉆孔準(zhǔn)備1．

了解并確定土壤地質(zhì)條件。2．

確定地下綜合管線分布及設(shè)置情況，并做好明顯的標(biāo)識記號。3．

平整土地，根據(jù)地埋管施工圖，用白灰標(biāo)示具體鉆孔位置及總管坑槽位置。4．

確認(rèn)鉆孔支架打設(shè)位置。5．

確認(rèn)鉆孔機(jī)械電源容量及供給情況。6．

提供水源至鉆孔現(xiàn)場。工程鉆孔1．

根據(jù)工程實(shí)際情況，隨時(shí)填寫記錄表并及時(shí)分析土壤實(shí)際狀況。無特殊情況，每孔必須填寫四次深度記錄表。2．

鉆孔直徑130-180mm。3．

確保鉆孔深度。鉆孔深度以設(shè)計(jì)為準(zhǔn)，并做好記錄。4．

施工時(shí)，可根據(jù)工程需要和土壤情況，鉆孔深度可適當(dāng)增加，并做好記錄便于埋設(shè)相應(yīng)的管道。5．

鉆孔完畢后，應(yīng)及時(shí)埋設(shè)管道并灌漿。地埋立管施工1．

管材采用HDPE高密度聚乙烯材料（SDR11），所有的聚乙烯管都要用專用的熱熔設(shè)備進(jìn)行熱熔連接。必須根據(jù)生產(chǎn)廠家的說明進(jìn)行施工。2．

管道拉直。3．

下料，根據(jù)鉆孔深度確定立埋管深度，采用單U型埋管，每孔兩根管。4．

單U管制作，采用熱熔工具焊接單U管。5．

單U管水壓試壓，試驗(yàn)壓力不小于10Kgf/cm2。6．

管道檢漏，具體參照《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》中4.5.2條實(shí)行。7．

檢漏合格后剪掉氣頭，并在管口做好臨時(shí)封閉，且保護(hù)接口不受破壞。8．

填寫試壓驗(yàn)收記錄。9．

把撿漏后的U型管子逐漸放入鉆好的孔內(nèi)，放入時(shí)，嚴(yán)禁突然放手，否則管子浮起后難以再放入。10．

放好埋管、灌漿前，應(yīng)固定埋管，并在孔和管子之間的縫隙放入一些細(xì)黃沙并用石塊等固定管口。11．

嚴(yán)格作好到管口臨時(shí)封閉。記錄埋管前端編號及尾端編號，確保立管深度與孔深相當(dāng)。灌漿1．

鉆孔結(jié)束，放好立埋管后，即開始灌漿。2．

灌漿應(yīng)采用專用設(shè)備（灌漿泵），通過綁扎好的灌漿管進(jìn)行。3．

確保根據(jù)灌漿速度，同時(shí)提升上拔灌漿管。4．

在漿液涌出地面后停止灌漿，并拔出灌漿管，用石塊等固定管口。5．

漿液膨脹凝固需24小時(shí)，此前嚴(yán)禁進(jìn)入下一步施工。地埋橫管施工1．

根據(jù)圖紙及現(xiàn)場要求備料。管道連接同樣需用原廠提供專用熱熔器對管路進(jìn)行熔接焊接。2．

立埋管施工完成后，根據(jù)設(shè)計(jì)開挖橫埋管溝槽，深度不宜小于1.5米（具體按設(shè)計(jì)要求）。溝槽與立管交叉處應(yīng)特別注意立管保護(hù)不受破壞。管溝內(nèi)填充至少200mm厚度的細(xì)黃沙，且確保周圍200mm范圍內(nèi)無石頭及金屬硬物。3．

管道連接前應(yīng)確保管道內(nèi)壁及接口清潔。4．

待所有接口都熔接好后，整個(gè)地埋管系統(tǒng)要充水試壓檢漏，試驗(yàn)壓力與立埋管試驗(yàn)壓力一致。穩(wěn)壓至少2小時(shí)應(yīng)無明顯壓力變化，切無泄露。5．

系統(tǒng)檢漏合格后，系統(tǒng)排氣、注水。注水時(shí)，從回路的一端注水，另一端排氣。切忌兩端同時(shí)注水。6．

PE管穿墻或地下室底板時(shí)，為防止地面或回填土沉降剪切力損壞地埋管，在PE管穿墻或地下室底板時(shí)加套管保護(hù)PE管，并且放置一段伸縮彎（長度≥10倍的當(dāng)量管子的直徑）。7．

橫埋管出地面的管道應(yīng)保溫，且做防水保護(hù)外殼。穿墻應(yīng)按規(guī)范設(shè)置穿墻套管。8．

地埋管換熱系統(tǒng)安裝完畢后，且沖洗、排氣及回填完成后，應(yīng)再進(jìn)行水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力與上面一致?；靥?．

系統(tǒng)試壓合格，確認(rèn)無漏后，才可以回填土壤。2．

回填土首層應(yīng)為至少200mm厚度的細(xì)黃沙，且確保其中無石頭及其它硬物；200mm以外用一般土回填3．

橫埋管在地表下的深度至少為1.5米，回填后在相對標(biāo)高-0.2米處設(shè)置對應(yīng)的橫管及立管標(biāo)識。系統(tǒng)清洗系統(tǒng)清洗在水系統(tǒng)設(shè)備和管道全部連接完畢后進(jìn)行。清洗步驟1、將回水集管上的檢修口軟管接到建筑物供水管上；2、將供水集