金航住宅小区地源热泵传统户式方案

金航住宅小区地源热泵空调设计方案一、概况1项目概况本工程位于兴平市，总建筑面积40000M2；工程空调系统拟采用如下方案系统方案一土壤源热泵系统。方案二分体空调系统地辐热供暖。同时，我们本着“配置合理、满足需要、安全节约、操作简便”的原则为客户量身订制合适的中央空调系统。2方案设计范围本方案设计范围为地源热泵空调主机选型，根据现场地质结构，及实际测量的土壤温度，由于没有具体的热响应试验，地下岩土换热性能及每延米换热量为类似项目及根据地质勘探报告估算的数据，因此本设计方案仅为估算，待经过详细热响应试验后再确定具体的埋管井数及需要的地埋管长度。二、设计原则及设计依据1设计原则11贯彻执行国家基本建设的方针政策，使设计做的切合实际，技术先进，经济合理，安全舒适。12结合现行国家能源政策民用建筑节能管理规定、中华人民共和国节约能源法、中华人民共和国可再生能源法。13遵循国家的能源政策，力求为业主提供一个安全、健康、环保、节能的优质工程。14精心设计，节约建设投资，降低运行费用，减小风险，为业主提供性价比最好、运行费用合理的空调系统。2设计依据21有关设计标准公共建筑节能设计标准GB501892005地源热泵系统工程技术规范GB503662005采暖通风与空气调节设计规范GB500192003空气调节设计手册22室外主要设计气象参数夏季大气压力9592HPA,空气调节室外计算湿球温度26,空气调节室外计算干球温度为352,空气调节室外计算日平均温度307,冬季大气压力9787HPA,空气调节室外计算干球温度8,空气调节室外计算相对湿度673空调区域及其设计条件空调区域设计参数表室内温度（）相对湿度（）房间名称夏季冬季夏季冬季室内风速（M/S）新风量（M3/H人）住宅26218265/02/三、冷热负荷计算1总冷负荷的计算住宅建筑面积为40000M2,节能型住宅主机设备冷负荷为73W/M2,总冷负荷约为4000073/10002920KW。2总热负荷的计算住宅建筑面积为40000M2,节能型住宅主机设备热负荷为62W/M2,总热负荷约为4000062/10002480KW。3机房系统设备的确定方案一土壤源热泵机组选用为SGHP1150LII型机组二台，单台制冷量为1470KW，总制冷量为2940KW，单台机组制热量为1242KW，总制热量为2480KW。机组详细技术参数如下制冷量制热量输入功率地源侧流量机组重量型号KWKWKWM3/HKGSGHP1040LI3132535560方案二分体式空调系统，按照每户100计算，小区内共计400户，每户按照2套15P、1套3P计算；同时增加地辐热供热系统。四、机房系统设计方案一根据工程的特点和运行使用的稳定、节能，系统设计为地源热泵中央空调系统，地源热泵机组夏季制取712的冷水为建筑物供冷，冬季制取40443的热水为建筑物供暖，具体设计如下1系统设计机房系统选用SGHP1150LII型地源热泵机组二台，主机可以在125100之间进行能量调节，系统设计为定流量的冷热水循环方式，冷热水泵和地源侧水泵均设三台，设置全自动软水器1台，补水泵2台，系统的补水采用自来水。在主干管上设置全程水处理仪，防止系统结垢现象的产生。系统定压采用自动定压补水设备。2开、关机顺序启动工况地源水循环泵冷热水循环泵地源热泵机组关闭工况地源热泵机组地源水循环泵冷热水循环泵3制冷/制热转换模式系统制冷/制热模式的转化通过机房系统的冬/夏转化阀门实现A制冷模式开启阀门V1、V3、V5、V7关闭阀门V2、V4、V6、V8B制热模式开启阀门V2、V4、V6、V8关闭阀门V1、V3、V5、V7方案二锅炉房供暖系统，每户单独设置家用分体空调系统；五、方案一室内系统设计室内系统设计按风机盘管系统考虑1空调风系统送风采用卧式暗装风机盘管，送风管道为复合风管，送风采用双层百叶风口，回风采用单层百叶风口。2空调水系统空调水系统都采用两管制闭式机械循环，冷冻水系统设计为变流量系统，末端水系统采用异程式设计，风机盘管采用金属柔性软接头。六、地下埋管系统说明1埋管系统的做法地埋管土壤换热器地源热泵系统就是充分利用了这种浅层低温地热能，把大地作为热交换器来传递热量。土壤的性质随着地区的不同和季节的变化而异，不同的土壤作为热泵的低温热源，目前还难以作出优劣的评价。影响这个传热过程的主要因素有两个一是传热面积；二是土壤的热力参数，包括土壤的热工特性、大地的平均温度，土壤的含水率，土壤的密度，土壤的容积热容量，热扩散率和地下渗流等。2埋管特点分析1）热工特性热工特性主要包括导热系数、容积热容量、热扩散率等。其中导热系数表示土壤传导热量能力的一个热物理特性指标，在数量上为KCAL/MH，土壤的容积热容量表征土壤的蓄热能力，而热扩散率则表征土壤温度场的变化速度。导热系数、容积热容量、扩散率因土壤成分、结构、密度、含水量的不同有异，并随着地区不同和季节的变化而变化。在同一地区，土壤的放热量是土壤吸热量的80。2）大地的温度对大地土壤温度情况的了解是很重要的，因为大地与循环水之间的温差驱动热传递，大地温度接近全年的地表面平均温度，根据测定，10M深的土壤温度接近于该地区全年平均气温，并且不受季节的影响。在03M深处偏离平均温度15在3M深处为5，而在6M深处为15，温差波动在较深的地方消失，根据实践记载，平均地下温度在60M深度以下视为恒定。土壤越深，对热泵运行越有利。本工程设计打井深度为95M3）含水率土壤的含水率是影响传热能力的重要因素，但水取代土壤微粒之间的空气后，它减小微粒之间的接触热阻提高了传热能力。土壤的含水量在大于某一值时，土壤导热系统是恒定的，称为临界含湿量，低于此时，导热系数下降，在夏季制冷时，热交换器向土壤传热，热交换器周围土壤中的水受热被驱除。如果土壤处于临界含湿量时，由于水的减少使土壤的传热系数下降，恶性循环，使土壤的水分更多的驱除。土壤含水率的下降，使土壤吸热能力衰减的幅度比土壤放热能力衰减的幅度相对较大。4地下水的流动地下水的渗流对大地的热传递有明显的效果。实际上，大地的地质构造很复杂，存在着松散的粘土层、砂层、沉积岩层、空气和水层等。由于地球构造运动，各岩层又出现褶皱、倾斜、断裂现象。降雨渗入土质层，在重力作用下，向更深层运动，最后停留在不透水层。地下水在空隙中流动以形成渗流，水的流动不但能传导传热并且又能对流传热。若地下水渗流流速大于8/H时，就可按水的传热来计算。3换热器地埋管的选材（1）管材的选择常用的塑料管UPVC、PB、PPR、PEX、ABC、PVC、PE、HDPE中，地埋管换热器采用HDPE管。选用的HDPE管材要具备以下要求A耐腐蚀性能好高密度聚乙烯HDPE管，耐化学介质的腐蚀，无电化学腐蚀，保证地耦管使用50年以上；B良好的柔性、延展性高密度聚乙烯HDPE管，其断裂伸长率一般超过35；C流体阻力小高密度聚乙烯HDPE管内壁光滑，绝对粗糙度K值不超过001，使壁内不易结垢，流体磨地层介质传热系数（KCAL/MH）扩散率（M2/H）密度/M3含水量100密集岩石（花岗岩）2980543200普通岩石（石灰岩）2080432800粘土（紧密砂子）087027210022干粘土（粘土沙子）045022200016湿淤泥（松散砂）074025160022干淤泥（沙子淤泥）030012144018擦阻力小；D优良的挠屈性高密度聚乙烯HDPE管小于50的较长的管可盘卷供应，减少接头；E较好的耐冲击性高密度聚乙烯HDPE管耐冲击强度高，不易破裂；F导热系数高高密度聚乙烯HDPE管导热系数大于042W/MG良好的施工性能高密度聚乙烯HDPE管管质轻，焊接工艺简单，焊接接口的抗拉强度和爆破强度均高于管材本身，施工方便。一般来讲，一旦将换热器埋入地下后，基本不可能进行维修或更换，这就要求保证埋入地下管材的化学性质稳定并且耐腐蚀。常规空调系统中使用的金属管材在这方面存在严重不足，且需要埋入地下的管道的数量较多，应该优先考虑使用价格较低的管材。所以，土壤源热泵系统中一般采用塑料管材。目前最常用的是聚乙烯（PE）和聚丁烯（PB）管材，它们可以弯曲或热熔形成更牢固的形状，可以保证使用50年以上；而PVC管材由于不易弯曲，接头处耐压能力差，容易导致泄漏，因此，不推荐用于地下埋管系统。（2）管径的选择在管流量部分，在工程中管径的选择既能使管道保持最小的输送功率，又能够使管道内保持紊流，提高循环液体和管道内壁之间的放热系数。选择管径时必须满足几个原则一是管道要大到足够保持泵最小输送功率，减少运行费用；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，成盘供应，以减少埋管接头数量，所需管件能低价供应，降低工程成本。所以目前采用较多的地耦管直径为PE100SDR1135。一般并联环路用小管径，集管用大管径，地下热交换器埋管常用管径有20MM、25MM、32MM、40MM、50MM，管内流速控制在122M/S以下,对更大管径的管道，管内流速控制在244M/S以下或一般把各管段压力损失控制在4MHO/100M当量长度以下。4地埋管管内流体流量的确定地埋管管内流体流量的增大，有利于增强流体与管壁之间的换热，提高换热量，但换热量的增加并不完全与流体流量的增加成正比，流体流量的增加不但导致换热器进出液温差减小，而且加大了循环泵的功率。流量减小到能使管内保持紊流，以保证流体和管壁之间的传热量。不同地区地埋管内的工作流体有异，在我国南方，采暖期比较短、制冷期长，一般多注入软化水作为工作流体；而在我国北方，采暖期较长，地下埋管进水温度一般低于0，因此在循环系统中使用20的乙二醇溶液，此系统采用20的乙二醇溶液。5换热器系统的循环泵因为水流处于层流状态，传热会恶化，甚至由于水流速度慢，会出现气塞现象，气塞会造成水力不平衡。而在紊流状态下，再增加流速不会对传热带来更大改善。因此要对地埋管换热器系统作分析，计算最不利环路所得的管道压力损失，加上热泵机组以及系统内其他部件的压力损失，确定水泵的流量与量程，选择能满足循环要求的水泵的型号，确定水泵台数。七、地下埋管系统设计1地热负荷计算地热负荷与地热换热器的设计有关，地热负荷是释放到地下的热量（供冷方式）或从地下吸收的热量（供热方式）。计算如下夏季地热负荷夏季设计总冷负荷（11/EER）冬季地热负荷冬季设计总热负荷（11/COP）本工程夏季地热负荷为Q12920KW（11/EER）3478KW冬季地热负荷为Q22480KW（11/COP）1855KW2室外地埋换热器工程位于兴平市，地质结构主要以鹅卵、砂砾层互层的地质结构，地下水含量一般，由于地质结构及土壤的含水量对它的导热性能起主要作用，所以该地区的土壤换热性能比较好，室外地埋换热器的设计形式如下1采用双U型垂直埋管布置方式2采用双U型管并联同程的热交换器形式。3采用聚乙烯（PE）管材。4该工程选用聚乙烯管材PE80（SDR11），并联环路管径为DN32，集管管径分别为DN40、DN50、DN655单位垂直埋管深度或单位管长的换热量，一般垂直埋管为70110W/M井深，或3555W/M管长，该工程取打孔深度为100米，换热量70W/M（井深）。6按夏季冷负荷的要求，排放冷量需要打孔的数量为497个。7双U型埋管的孔间距为4米，则埋管的占地面积约为7950M2。8地埋管总长度为198800M。孔深100M，孔径150MM,钻孔数量497口如图1所示。9防冻液地下循环水中按一定比例添加乙二醇防冻液（根据国家GB/T194092003标准，地源热泵机组工作工况为制冷时冷冻水进/出水温度12/7，地埋管侧冷却水进/出水温度25/30；制热工况热水进/出水温度40/443，地埋管侧进水温度0，出水温度根据制冷工况水流量确定，因此在系统冬季运行时，需要考虑加入一定量的乙二醇防冻液）。10其它说明随着地埋管运行时间的变化及其换热温差（取决于循环液的温度和地埋管周围土壤的温度）的变化，地埋管散热量的测试数据将发生较大变化。另外在地埋管安装初期，对地埋管现场的岩土层热物性作进一步测定，然后利用专用软件进行设计计算，并对初步设计进行必要的调整。同一地质地埋管换热能力的大小、传热性能强弱与回灌材料及其安装质量有关。图1地埋管多组并联管网示意图主要设备附件材料选用序名称数量生产厂家产地1地源热泵机组2清华同方人工环境有限公司北京2循环水泵3凯泉上海3电子水处理仪1北京碧波北京4软水器1西安百业西安地下换热系统设计施工序项目内容1打井深度（M）1002打井数量（个）4973井间距离（M）44打井孔径（MM）150主机设备选型技术参数项目内容热泵机组台数2热泵机组型号SGHP1150LII热泵机组生产厂家同方人工环境有限公司电功率281制冷量1470蒸发器进出口水温12制冷冷凝器进出口水温25电功率313制热量1242蒸发器进出口水温0制热冷凝器进出口水温443能量调节方式自动能量调节范围25125递增制冷剂名称R22制冷剂充注量KG220机组外形尺寸460514101806机组重量KG5560八、经济性分析1地源热泵系统初投资概算单位万元序号设备名称规格型号单价数量单位合价备注1螺杆型地源热泵机组SGHP1150LII75962台151922室外侧循环水泵G350M3/HH40M283台842用1备3室内侧循环水泵G300M3/HH35M253台752用1备4电子水处理仪DN300122台245补水泵G8M3/HH30M052台11用1备6定压补水装置8M3/H751套757全自动软水器8M3/H231台238软化水箱V8M3251个259机房内工程安装1项8010机房内电气及自控1项5011机房合计3135212冷热水外管网系统451项4513末端风机盘管系统5201项52014地埋管与辅助换热5901项590器工程费用15税金351515516工程总造价1520071740000单位面积造价38000元/注以上报价为估算，实际报价应根据图纸及预算为准。地埋系统造价暂按估算。室外管网部分不包含地沟开挖。2地源热泵系统基本运行电费分析表估算说明冬季采暖运行4个月（120天）计算，夏季制冷运行3个月（90天）计算。电费按05元/度计算，每天运行时间按24小时计。5分体空调燃煤锅炉系统初投资概算设备名称运行季节设备总功率（KW）运行时间（天）时间段负荷百分数用电量（KWH）总用电量（KWH运行费用（元）900至110060901441100至1400501126801400至1700701577521700至2000501126802000至90040390624900至110060910441100至140050758701400至1700701062181700至200050758702000至90040263016冬季1501202470302400302400151200夏季1509024702268002268001134005831364419435010025863880431940612018306009全年总运行费用（万元）水泵冬季总运行费用（万元）每月单位面积运行费用（元/M2）夏季总运行费用（万元）每月单位面积运行费用（元/M2）地源热泵机组冬季6261