地源热泵空调及生活热水方案

1、特灵空调系统（中国）有限公司青岛办事处特灵空调系统（中国）有限公司青岛办事处特灵空调系统（中国）有限公司青岛办事处 2010年11月18日 源源 空空 调调 地源热泵空调热水 方案书 目目 录录 一、工程概况一、工程概况 3 二、地源热泵特点简介二、地源热泵特点简介 3 三、负荷计算及设备选型三、负荷计算及设备选型 7 四、室外换热系统方案四、室外换热系统方案 10 五、末端设备五、末端设备 15 六六 、国家关于地源热泵空调技术的相关政策、国家关于地源热泵空调技术的相关政策 17 七、国外政府关于地源热泵空调技术的相关政策七、国外政府关于地源热泵空调技术的相关政策 19 八、地源热泵空调系统

2、性能分析八、地源热泵空调系统性能分析 20 九、几种空调方案性能及价格比较九、几种空调方案性能及价格比较 21 十、室外环路设计说明十、室外环路设计说明 27 十一、施工方案十一、施工方案 28 十二、售后服务十二、售后服务 36 十三、工程案例十三、工程案例 38 十四、特灵简介十四、特灵简介 40 一、工程概况一、工程概况 项目分为别墅群项目，每栋建筑面积 350-500，本方案是针对甲方的实际情况，对别 墅进行中央生活热水系统、中央空调系统设计说明。拟采用地源热泵系统，地下换热器采用 土壤源垂直埋管换热器。 二、二、地源热泵特点简介地源热泵特点简介 21、地源热泵系统运行原理、地源热泵系

3、统运行原理 利用地球所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖制冷空调系统。它利用 地下常温土壤或地下水温度相对稳定的特性。 冬季：当机组在制热模式时，就从土壤/水中吸收热量，通过压缩机和热交换器把大地的热 量集中，并以较高的温度释放到室内。 夏季：当机组在制冷模式时，就从土壤/水中提取冷量，通过压缩机和热交换器把大地的热 量集中，并入室内，同时将室内的热量排放到土壤/水中，达到空调的目的。 热 热热 冷冷 冷冷 热热热热 热热 冷冷冷冷 夏夏 季季 热交换示意图 暖暖暖暖 冷冷 暖暖 暖暖 暖暖 暖暖 暖暖 冬冬 季季 冷 冷 2.2、系统特点、系统特点: 1、可再生性: 地源热泵系统

4、是一种利用地球所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖制冷 空调系统，地源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。地表土壤和水体是一个巨大的 太阳能集热器，收集了 47%的太阳辐射能量，比人类每年利用的 500 倍还多（地下的水体是 通过土壤间接的接受太阳辐射能量） ；它又是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和 水体自然地保持能量接受和发散相对的平衡，地源热泵系统技术的成功使得利用储存于其中 的近乎无限的太阳能或地能成为现实。 2、高效节能: 水源热泵机组利用土壤或水体温度冬季为 12-22，温度比环境空气温度高，热泵循环的 蒸发温度提高，能效比也提高；土壤或水体温度夏季为 18-

5、32，温度比环境空气温度低， 制冷系统冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率大大提高，可以节 约 30-40%的供热制冷空调的运行费用，1kw 的电能可以得到 4kw 以上的热量或 5kw 以 上冷量。 2 23 3、热泵机组运行原理、热泵机组运行原理 地源热泵系统一机三用，一套系统就能解决制冷、制热、生活热水三种需求， “一机在一机在 手，冷暖无忧手，冷暖无忧” 。地源热泵机组制冷采暖原理及控制理论：利用土壤储存的巨大能量源,根据 土壤冬暖夏凉的特性，在地下布地藕换热管，通过热泵机组这个桥梁，来达到对室内外能量 的转移，解决室内的制冷、制热问题；机组内部系统含双冷凝器，通过

6、机组内部构件将水路 进行切换，使得机组能灵活的进行热水、空调功能的相互转换，同时生活热水不会与冷却水 以及冷冻水发生串通而污染生活热水。夏季生活热水热量来源于对室内余热的热回收；冬季 生活热水热量来源于地下土壤，热泵机组将低位热能提升为高位热能。 2 24 4、热泵机组用于高端别墅的优点、热泵机组用于高端别墅的优点 2 24 41 1、一机多用：、一机多用：地源热泵系统可供暖、空调制冷，还可提供生活热水及冬季地板采暖 的热源，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统，特别是对于同 时有供热和供冷要求的建筑物。地源热泵有着明显的优点。小型的地源热泵更适合于别墅住 宅的采暖、空调

7、。 2 24 42 2、舒适性：、舒适性： a、出风与房间温差小，出风柔和 b、水的热容性好，房间温度恒定 c、温度场均匀 d、室内空气湿度好 e、新风处理容易 243、节能性：地源热泵系统比风冷热泵冷水机组节能、节能性：地源热泵系统比风冷热泵冷水机组节能 40%以上，比冷媒一拖多系统节能以上，比冷媒一拖多系统节能 25% 以上，以上， 建筑用电大户就是空调用电，若采用地源热泵系统，相应地可以减小建筑用电容量，变相地减少增容费。建筑用电大户就是空调用电，若采用地源热泵系统，相应地可以减小建筑用电容量，变相地减少增容费。 244、环保性：、环保性：epa（美国环境保护机构）确认每安装一台（美国环

8、境保护机构）确认每安装一台 90 千瓦的地热空调；减少的温室废气量千瓦的地热空调；减少的温室废气量 相当于公路上行驶的相当于公路上行驶的 12 辆汽车的废气排放量；环境（我们呼吸的空气）更加清新，相当种植了辆汽车的废气排放量；环境（我们呼吸的空气）更加清新，相当种植了 6,000 平平 米的树木米的树木 2 24 45 5、环保性与环境和谐统一性：、环保性与环境和谐统一性： 每一栋别墅都是建筑设计师的精心创意每一栋别墅都是建筑设计师的精心创意 怎容许这样的大煞风景？怎容许这样的大煞风景？ 地源热泵中央空调主机可随意放置在车库、杂物间、储藏室，没有室外机，令建筑与环地源热泵中央空调主机可随意放置

9、在车库、杂物间、储藏室，没有室外机，令建筑与环 境更加和谐，地源热泵系统没有风冷系统室外机带来的固有的不和谐的环境噪音。境更加和谐，地源热泵系统没有风冷系统室外机带来的固有的不和谐的环境噪音。 2 24 46 6、免费提供生活热水：、免费提供生活热水： 您不再需要购买昂贵的中央热水器了，地源热泵系统可以为您提供最高 50 摄氏度的生 活热水。并且夏季机器通过回收室内废热提供几乎免费的热水，冬季利用地能制造热水的费 用也仅为电加热热水器的 1/4。 三、负荷计算及设备选型三、负荷计算及设备选型 31 设计参考资料设计参考资料 1）节能、舒适原则 2）业主提供的建筑图纸及对空调系统的要求 3） 空

10、气调节设计手册 （第二版） 4） 采暖通风与空气调节设计手册 5） 地源热泵系统工程技术规范(gb50366-2005) 6)地源热泵工程技术指南 ，徐伟译 7）室外空气计算参数 夏季室外干球温度 tw29, 湿球温度 ts64 冬季室外干球温度 tw-9, 相对湿度 54 8）室内空气设计参数 夏季室内温度 tn242, 相对湿度 n4565% 冬季室内温度 tn182, 相对湿度 n4060% 9）地源热泵 gld 计算软件 10）土壤换热物性参数（由于本工程地址条件明确，本次土壤热泵空调方案是在地下土壤为 岩、土的基础上设计） 3.2、 空调冷热负荷及主机选型空调冷热负荷及主机选型 根据

11、甲方提供的户型进行负荷计算： 甲方独栋别墅，夏季冷负荷计算取值 90w/, 冬季热负荷计算取值 70w/。 项目取值面积负荷量 冷负荷90w/30027kw 热负荷70w/30021kw 注：别墅负荷量相同 3.3 生活热水热负荷计算生活热水热负荷计算 热水设计小时耗热量计算公式热水设计小时耗热量计算公式 q qh h=q=qh h（t t2 2-t-t1 1）n np p.b.c.p/3600.b.c.p/3600 式中： qh设计小时耗热量（w） b卫生器具同时使用率 np卫生器具数量 qh卫生器热水用水定额 l/h c水的比热，c=4187（j/kg. ） t2热水温度（） ，按卫生器的

12、小时热水水温； tl冷水温度（） ，烟台地区可选为 10； 热水密度（kg/l） 。 根据计算，每天的生活初步确定为 600l，可以供应 810 人每天洗浴及日常生活热 水。 3.4 设备选型设备选型 根据制冷时，根据制冷时，空调机组的装机容量为空调机组的装机容量为 27kw27kw。结合本公司得机组产品选用一台。结合本公司得机组产品选用一台 hwwd25hwwd25 全全 热回收地源热泵空调主机。热回收地源热泵空调主机。 型号制冷量/功率 kw制热量/功率 kw数量 hwwd25hwwd25（全热回收） 带制取生活热水 26/5.328.9/7.71 3.4.1、容积式小时耗热量设计（蓄水罐

13、） 考虑到别墅间隙性热水供应特点以及最经济热水加热设备投资，本方按设计一个储 热水罐来减小设计小时耗热量，即当采用储热容积与其相当的热水机组提供热水，其 小时耗热量应按下式计算： tltr t vr qhqg163.1 式中： qg储热水罐的设计小时供热量（w） qh设计小时耗热量（w） 有效贮热容积系数；容积式水加热器 =0.75,导流型容积式水加热器 =0.85；（这里取 0.85） vr总贮热容积（l） ， t设计小时耗热量持续时间（h）,t=24h;现取 3 tr热水温度（） ，按设计水加热器出水温度 50计算； tl冷水温度（） ，青岛可选为 5； 热水密度（kg/l） 。 3.4.

14、2、热水加热器及水箱选择 为了能够制取较高温度的热水及使用方便，采用一台全热回收机组为了能够制取较高温度的热水及使用方便，采用一台全热回收机组 hwwd25 就能满足。就能满足。 配置一台配置一台 300l 承压型储水箱，并可实现承压型储水箱，并可实现 24 小时整幢别墅提供生活热水了。小时整幢别墅提供生活热水了。 3.5、系统工作原理、系统工作原理图图 四、室外换热系统方案四、室外换热系统方案 41、土壤温度的状况分析及变化规律、土壤温度的状况分析及变化规律 411、原始土壤的温度状况分析。土壤环境温度状况是指土体温度随时间与空间的变 化，它是土壤热量平衡和土壤热状况的反映。原状土的温度可由

15、计算得到也可以测出。地下 约 5m 以下土壤温度基本不受地面温度波动的影响，而保持一个定值。已有的研究表明，地 下约 10m 深度的土壤温度比之全年的平均温度在多数情况下要高出 12，并且无季节性波 动。其偏离平均温度的值在地下 0.3m 处仅 1.5。 422、土壤温度的变化规律。受地面温度波动的影响，土壤温度有两种周期变化： （1）土壤温度的变化；（2）土温的年变化。土温的年变化是指一年中各个月份中温度的变 化。在达到相当深度后，土温便终年不变。这种温度终年不变的土层，在高纬度地区出现在 20m，中纬度地区在 1520m。 42、土壤源垂直埋管地源热泵介绍、土壤源垂直埋管地源热泵介绍 42

16、1、地源热泵是在近年来广泛应用节能环保空调技术，热泵效率高低取决于冷(热)源 来源方式。土壤是热泵良好的热源，并有一定程度的蓄能作用。 422、土壤源垂直埋管地源热泵优点： 运行及维护费用低 占地面积较小 冬季无需辅助热源 不产生任何污染 节能效果明显 43、原理：、原理： 土壤源垂直埋管地下换热器采用两管制垂直埋管式换热系统，即在地下室下面、周边绿土壤源垂直埋管地下换热器采用两管制垂直埋管式换热系统，即在地下室下面、周边绿 化地带、道路等可利用场所打地耦管孔，每个孔内埋设一对化地带、道路等可利用场所打地耦管孔，每个孔内埋设一对 u u 型地耦管，所有的地耦管通过型地耦管，所有的地耦管通过 集

17、水器汇集，汇集的冷集水器汇集，汇集的冷/ /热水由循环泵送到室内的地源热泵机组，经能量交换后，回到地源侧热水由循环泵送到室内的地源热泵机组，经能量交换后，回到地源侧 分水器分流回地下管路；冬季从地下土壤取热实现室内供暖，如此反复循环，利用的是天然分水器分流回地下管路；冬季从地下土壤取热实现室内供暖，如此反复循环，利用的是天然 可再生能源，系统稳定，不消耗地下水，不会对地下水产生污染可再生能源，系统稳定，不消耗地下水，不会对地下水产生污染 44、室外换热计算、室外换热计算 4.4.14.4.1 垂直地埋管长设计垂直地埋管长设计 4.4.1.14.4.1.1 公式计算法公式计算法 垂直地埋管换热器

18、计算的基础是单个钻孔的传热分析。在多个钻孔的情况下，可在单孔 的基础上运用叠加原理加以扩展。步骤如下： 1、流体至管道内壁的对流换热热阻 hd r i f 1 2、u 形埋管的管壁热阻 )( ln 2 1 ioe e p pe ddd d k r 3、钻孔封井材料的热阻 e b b b d d k rln 2 1 4、地层热阻，即从孔壁到无穷远处的热阻 a r k r b s s 2 i 2 1 由 n 个平行钻孔（u 型管）组成集群的地热换热器的地层热阻 n i ib s s a x a r k r 22 i 2 i 2 1 短期连续脉冲负荷引起的附加热阻 p b s sp a r k r

19、2 i 2 1 对于时间很长的情况，考虑深度方向的传热为稳定状态下的地层热阻 hr r h k r b bs 2 ln 2 1 * 垂直地埋管换热器长度的工程设计计算公式为 制冷工况 eer eer tt frfrrrrq l cspcsbpefc c 1 11000 max 供热工况 cop cop tt frfrrrrq l hsphsbpefh h 1 11000 min 运行份额是考虑热泵间歇运行的影响， 供热运行份额fh一个供热季中热泵的运行小时数/（一个供热季天数24） 制冷运行份额fc一个制冷季中热泵的运行小时数/（一个制冷季天数24） 或当运行时间取作一个月时 供热运行份额 f

20、h最冷月份运行小时数/（最冷月份天数24） 制冷运行份额 fc最热月份运行小时数/（最热月份天数24） 式中： 下标c,h 分别表示制冷工况和供热工况。 l：地热换热器所需的钻井总长度（m） ； qc, qh ：分别是热泵的额定冷热负荷（kw） ； eer、cop：热泵的性能系数，由热泵生产厂家提供； h：流体至管道内壁的对流换热系数（w/m2 ） ； rb：钻孔的半径， （m） ； ks 和a：地层的平均导热系数（w/m.k）和热扩散率 m2/s； ：运行时间，s； xi：第 i 个钻孔与所考虑的钻孔之间的距离， （m） ； p（s）： 短期脉冲负荷连续运行的时间，例如 8 小时； di：u

21、 形埋管的内径， （m） ； do：u 形埋管的外径， （m） ； db：钻孔的直径， （m） ； de：u 形埋管的当量直径 ； 0 2dde kp：u 型管导热系数， （w/m.k） ； kb：灌浆材料导热系数， （w/m.k） ； h：钻孔深度， （m） ； i： 指数积分： )ei( 2 1 d 2 1 )i(us s e u u s t：地热换热器中循环液的设计平均温度通常可选为tmax=37，tmin= 25 。 结合多年的地源热泵设计施工经验岩石结构换热器形式设定如下： 土壤耦合器采用单井双 u 形埋管，钻孔直径为110； 考虑井之间相互热干扰，埋管间距为 2m*2m； 水平管连

22、接方式为同程连接； 钻孔深度，结合地质情况初 100m，可根据实际钻孔情况调整； 4.54.5、地耦换热器计算、地耦换热器计算 4.5.14.5.1、换热量的计算、换热量的计算 冬夏季地下换热量分别是指夏季向岩石排放的热量和冬季从岩石吸收的热量。可以根据 以下公式计算（制冷时的 cop= 4.6，制热时 cop=5.36）： q1 、= q1 x（1+） 1 1 cop q2 、= q2 x（1） 2 1 cop 其中：q1：夏季向岩石排放的热量， kw q1 ：夏季设计总冷负荷，kw q2：冬季向岩石吸取的热量， kw q2 ：冬季设计总冷负荷，kw cop1：设计工况下水源热泵机组的制冷系

23、数 cop2：设计工况下水源热泵机组的供热系数 4.5.24.5.2、计算埋管管长、计算埋管管长 地下热交换器长度的确定除了已确定的系统布置和管材外，还需要有当地的土壤技术 资料，如地下温度、传热系数等。 根据我们已掌握的实际工程中经验，可以利用管材“换热能力”来校核管长。换热能 力即单位垂直埋管深度或单位管长的换热量，一般垂直埋管换热为 7080w/m(井深)，或 3555w/m(管长)，水平埋管为 2040w/m（管长）左右。 本项目设计取换热能力的下限值，即 35w/m（管长） ，具体计算公式如下： 35 10001 q l 其中竖井埋管总长，m l 夏季向土壤排放的热量，kw 1q 分

24、母“35”是夏季每 m 管长散热量，w/m 即： 35 10001 q l （4） 确定竖井数目及间距 竖井深度多数采用 50100m，我们参考周边地区的地质资料，选择该地区竖井打 100 米 较为合理。根据下式计算竖井数目: h l n 2 其中竖井总数，个 n 竖井埋管总长，m l 竖井深度，m h 分母“2”是考虑到竖井内埋管管长约等于竖井深度的 2 倍。 根据计算每口井的提供冷量为根据计算每口井的提供冷量为 70w/m，采用双，采用双 u 型管结构，提供冷量为单型管结构，提供冷量为单 u 型的型的 1.2 倍，即每米的提供冷量为倍，即每米的提供冷量为 84w。 井深按照井深按照 100

25、 米计算，则每口井提供的冷量为米计算，则每口井提供的冷量为 7kw。需要竖井数目为。需要竖井数目为 4 口。口。 地源热泵地埋管系统图 闭式膨胀水箱 pe埋管 循环水泵 两用一备 接室内供水管 接室内回水管 4.5.34.5.3、土壤耦合器材料选择、土壤耦合器材料选择 考虑到土壤换热器是地源热泵系统深埋于地下的关键换热设备,其性能对系统性能和寿命影响 明显，本方案设计采用化学稳定性好、耐腐蚀、导热系数大、流动阻力小、热膨胀性好的高密度聚 乙烯（hdpe100）管作为埋管材料。 在实际工程中确定管径必须满足两个要求：（1）管道要大到足够保持最小输送功率（管道阻 力最小） ；（2）管道要小到足够使

26、管道内保持紊流（流体的雷诺数 re 达到 3，000 以上）以保证流 体与管道内壁之间的传热。显然，上述两个要求相互矛盾，需要综合考虑。垂直 u 型管常用管径有 de25mm、de32mm、de 40mm，本工程垂直埋管选用管 de32 x2.9mm。内流速：单 u 控制在 0.6- 1.0m/s； 五、末端设备五、末端设备 5.1、采用低噪声风机盘管，噪音40 db（a） ；卧房35 db（a） 5.2、制热时可以采用舒适型的地板辐射，地源热泵系统可以与地板辐射采暖结合，冬季采 暖更舒适，地板采暖提供脚暖头凉的最佳感觉；并且比采用传统方式的地板辐射采暖（热水 锅炉型）节能 70%。 5.3、

27、水泵采用格兰富水泵，无论是技术方面，还是运行功率方面都优于同类型号水泵。 5.4、为了达到更佳的舒适性，使得家居环境更为健康，也可以设空气处理机（新风机组） 。 5.5、室内机组的主要技术参数 根据最总装饰图纸根据最总装饰图纸 六六 、国家关于地源热泵空调技术的相关政策国家关于地源热泵空调技术的相关政策 国家大力提倡和鼓励可再生、可持续发展能源地热的发展利用，相继出台了一系列 法规和政策。 一、 中华人民共和国节约能源法中华人民共和国节约能源法第四条规定：“国家鼓励开发利用新能源和可再生能源” ， 而地源热泵所使用的地热能正是属于可再生能源。 二、建设部民用建筑节能管理规定民用建筑节能管理规定

28、第四条规定：“国家鼓励发展太阳能、地热等可再生 能源的应用技术和设备” 。 三、国家经贸委2000-2015 年新能源和可再生能源产业发展规划要点年新能源和可再生能源产业发展规划要点指出：“积极推广 地热采暖和地热发电技术” ， “加快地源热泵技术的引进和开发，加速国产化。要大力开拓地 热采暖市场，到 2005、2010、2015 年地热采暖面积分别达到 1500 万、2250 万、3000 万平方 米。要积极推动地热的综合利用” 。 四、夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准居住建筑节能设计标准(jgj1342001，j1162001)第 6.0.7 条：具备 有地面水资源（如江河、湖水等） ，有

29、适合水资源热泵运行温度的废水等水源条件时，居住建 筑采暖、空调设备宜采用水源热泵。当采用地下井水为水源时，应确保有回灌措施，确保水 源不被污染，并应符合当地有关规定；具备可供地热源热泵机组埋管用的土壤面积时，宜采 用埋管式地热源热泵。 ” 五、夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准居住建筑节能设计标准( jgj 75-2003)：:水源热泵（地表水、地下水、 封闭水环路式水源热泵）应用水作为机组的冷（热）源，可以应用河、湖及海水，地下水， 废水等。至于地热源（大地耦合式）热泵，从原理上看，其实也是水源热泵的一种，只是将 水通过埋设在土壤中的、一种传热效果较好的塑料管来吸取土壤热量（制热时）及排出热量

30、 （制冷时）到土壤中。与空气源热泵相比，它的优点是出力稳定，效率高，当然也没有除霜 问题。当有地下水、河湖水及其他水资源或土壤热源可利用时，可大大降低运行费用。但水 源热泵必需有一个水系统，如果采取打井取用地下水，必须确保有（真正的）回灌措施以及 确保水源不被污染，并必须符合当地环保部门有关规定。否则，会引起水资源保护及环境问 题。如果在该建筑附近有一定面积的土壤可以埋设专门的塑料管道（水平开槽埋设或垂直钻 孔埋设） ，可以采用地热源热泵机组，它利用土壤作热源和热汇，通过在管道里流动的水进行 热交换，有较高的能效比，并有利于环保。 六、 建设部建筑节能建设部建筑节能“十五十五”计划纲要计划纲要

31、中明确指出“十五”期间建筑节能工作的重点之一 是：“大力推进太阳能、河水、湖水、海水与地下能源及其他可再生能源在建筑中利用的的 工作。 七、 建设部建筑节能建设部建筑节能“十五十五”计划纲要计划纲要中列出的 18 项拟重点开展的科技项目其中的第 13 项指出：“地源热泵及水源热泵技术系统开发与工程应用” 。 八、国家发展改革委办公厅 2005 年关于组织实施可再生能源和新能源高技术产业化专项的组织实施可再生能源和新能源高技术产业化专项的 通知通知 （发改办高技（发改办高技2005509 号）号）中专项的主要内容第（三）项列出：“太阳能供热和地源 热泵供热（制冷） 。开展新型太阳能热水器和地源热

32、泵系统产业化。包括高可靠性新型真空管 集热器、大面积中高温太阳能热水系统、全天候太阳能热水系统、高效地源热泵及其配套系 统。 ” 九、2005 年 11 月 30 日，中华人民共和国国家标准 gb 50366-2005地源热泵系统工程技术地源热泵系统工程技术 规范规范发布。 十、 地下水空调技术地下水空调技术：地热用于供热采暖，按全国各地的实际经验，证明是经济可行的。 同时，地热采暖可以获得如下更大的社会经济效益： （1）节约大量的常规能源煤、油、天然气或电。按京津地区的气候条件，如果采用地热 供暖，相当于每户居民每个冬季可节约 2.6t 原煤，这样可以大大减轻煤炭供应紧张的局面； （2）改善

33、环境，消除燃煤小火炉的污染源； （3）改善因运煤，运炉渣等垃圾所造成的运输紧张状况； （4）减少堆放煤炭所占用的场地，而且采用地热供暖，生活要舒适得多，卫生条件也得到改 观。 十一、 高层建筑空调设计高层建筑空调设计231 页：一般来讲，10m 深的土壤温度相当于该地区全年的平均 气温。因此在室外气温很低的日子里，土壤温度比空气温度高得多，土壤作为热泵热源时， 热泵的性能仍会相当好。有些工程中采用土壤中埋入地管的方法来节能。 十二、 采暖通风与空气调节设计规范采暖通风与空气调节设计规范79 页：夏热冬冷地区、干旱缺水地区的中、小型建 筑可采用空气源热泵或地下埋管式地源热泵冷（热）水机组供冷、供

34、热； 有天然水等资源可供利用时，可采用水源热泵冷（热）水机组供冷、供热； 全年进行空气调节，且各房间或区域负荷特性相差较大，需要长时间向建筑物同时供热和供 冷时，经技术经济比较后，可采用水环热泵空气调节系统供冷、供热； 十三、 公共建筑节能设计标准公共建筑节能设计标准5.4.2 条条：具有天然水资源或地热源可供利用时，宜采用水 （地）源热泵供冷、供热技术。5.3.11 条：对有较大内区且常年有稳定的大量余热的办公、 商业等建筑，宜采用水环热泵空气调节系统。 七、国外政府关于地源热泵空调技术的相关政策七、国外政府关于地源热泵空调技术的相关政策 国外政府充分重视对地源热泵这一节能环保技术的支持和积

35、极引导：在英格兰、加拿大、 爱尔兰、苏格兰、澳大利亚、美国都有法律及政府基金给予地源热泵应用鼓励，包括提供廉 价电力、政府低息贷款、现金折扣、财政补贴等多种单项或打包扶持；韩国等国家的政府投 资的医疗、教育、军事等项目无一例外都规定了地源系统的应用比例；瑞士与挪威的地源热 泵采暖以及供应生活热水已超过 96；在瑞典除非地源应用系统否则其他采暖以及热水供 应系统必须获得政府的特别批准。有的国家则对传统能源采取征收污染处理税的方式加以限 制，鼓励新型环保能源的应用。 国外比较常见的政策有： 对该类用户各类财政优惠及补贴政策； 对该类用户的用电倾斜政策； 完善的建设实施指导性规范； 开展政府节能职能

36、部门牵头的学习、宣传活动； 政府部门以身作则，在各类政府投资项目中积极实施，并广为宣讲；等有力措施。 八、地源热泵空调系统性能分析八、地源热泵空调系统性能分析 高效节能地源热泵技术是利用土壤温度相对稳定的特性，通过输入少量的高品位能源（如 电能） ，运用土壤与建筑物内部进行热量的交换，实现低品位热能向高品位转移 的冷暖两用空调系统。夏季高温差的散热和冬季低温差的取热，使得地源热泵系 统换热效率很高。因此在产生同样热量或冷量的时候，只需小功率的压缩机就可 实现，从而达到节能的目的，其耗电量仅为普通中央空调与锅炉系统的 40% 60%。 环保清洁地源热泵系统在冬季供暖时，不需要锅炉，无燃烧产物排放

37、，可大幅度降低温室 气体的排放。据美国地热泵协会提供的报告，仅美国肯塔基州路易斯威尔市总建 筑面积 15.8 万平方米的高特.豪斯饭店地源热泵系统，每年可减排 co2 849 吨； so2 19.97 吨；nox 14.98 吨；微尘 2.49 吨。 舒适低噪地源热泵系统，采用全空气系统，舒适性好。空调系统送风均匀，温度分布合理， 气流速度小于 0.3 米/秒，无吹风感。噪音小，采取降噪措施后可小于 40 分贝。 一机多用地源热泵可完全代替冷水机组+锅炉两种设备，解决了供暖制冷设备分开使用给 用户带来的不便，同时其热回收功能可高效提供大量高品质的生活热水。 节省空间没有中央机房、冷却塔、锅炉房

38、和其它室外设备，省去了锅炉房，冷却塔及附属 的煤场、渣场所占用的宝贵面积，产生附加经济效益，并改善了环境外部形象。 室内系统是分散式的系统，故每个区域内的主风管道截面高度较小，不会像传统 空调系统那样过多占用建筑内的吊顶空间，从而保证每层的使用空间。 运行灵活 安全可靠 每台机组可独立供冷或供热，个别机组故障不影响整个系统的运行。机组的运行 工况稳定，几乎不受环境温度变化的影响，即使在寒冷的冬季制热量也不会衰减， 更无结霜除霜之虑。无储煤、储油罐等卫生及安全隐患。 寿命最长家用空调设计寿命 8 年，燃气锅炉为 10 年；地源热泵机组运行工况稳定，其寿 命为 15 年，它比所有各种空调系统和采暖

39、设备的寿命都要长。 控制简单根据用户要求设体积很小的终端控制器，中央控制仅需选择水路控制，除去了一 般中央空调集中控制所有参量的复杂环节，从而降低控制成本。利于采用全系统 可编程智能化远程中央计算机控制，具有随人流变化而自动调整地热泵制冷或供 暖出力，实现节能最大化，运行费用最小化。还可设置显示和打印设备，可存储、 分析各种采暖、制冷、维修等经济及技术数据，促进系统运行最优化。 低维护费自动化程度高，无需专业人员操控。地源热泵系统不设冷却塔、屋顶风机，压缩 机工作稳定，不会出现传统设备中制冷剂压力过高或过低的现象，维护费用大大 低于传统空调； 一套设备实现制冷、制热和生活热水，减少对主机设备的

40、维护量。 九、几种空调方案价格分析和性能比较九、几种空调方案价格分析和性能比较 1. 初投资比较 单位:元(按独栋计算) 项目风冷热泵机组多联机加燃气炉地源热泵 空调主机 480005350040000 空调末端 (室内机) 8000200008000 燃气炉 060000 地暖 260002600026000 打井及埋管 0050000 燃气配套费 800080000 安装费、材料 费及其他 120001200014000 合计 102000125500138000 2. 年运行费用比较 项目风冷热泵机组多联机加燃气炉地源热泵 制冷 793870384612 制热 1364011583856

41、8 生活热水 639+658639+6580+378 维保保养 160016001000 合计 244752151814558 计算说明 1)电价：1.0 元/kwh； 2)天然气价：3.5 元/ nm3 3)天然气热值：36.34mj/n m3（8500kcal/n m3） ； 4)水价：2.5 元/立方； 5)冬季采暖时间：120 天；夏季制冷 90 天；每天 12 小时计算； 6)年负荷系数取 0.7（摘录暖通空调刊物） ； 7)常规热泵中央空调制冷 cop 按照 2.7 计算；多联机 cop 按照 2.9 计算,地源热泵 27kw 的输入功率为 5.3kw 8)夏季每户用热水 500l

42、/天计算，冬季按照 300l/天计算； 制冷：制冷： a常规热泵空调 (27/2.7+0.5)*12*90*0.7*1.0=7938 元 （水泵、末端总用电功率按照 0.5kw 计算） b多联机空调 (27/2.9+0.3)*12*90*0.7*1.0=7038 元 （末端总用电功率按照 0.3kw 计算） c地源热泵空调 （5.3+0.8）*12*90*0.7*1.0=4612 元 （水泵、末端总用电功率按照 0.8kw 计算） 夏季生活热水费用夏季生活热水费用 a地源热泵空调 在制冷的同时利用废热生产生活热水，生活热水相当于免费。 b天燃气热水器 通过计算，1 立方水从 15提高到 50，

43、需要燃烧 4.07 立方米的天然气即需花费 4.07*3.5=14.2 元 夏季生活热水总费用 14.2/2*90=639 元 (夏季出水 45，自来水 15，每天 500l，共 90 天) 制热： a常规热泵空调 (29/2.5+0.5)*12*120*0.7*1.0+8*4*45*1.0=13640 元 （8kw 电加热按照每天开启 4 小时，共开 45 天计算） b多联机加天燃气采暖 29*12*120*0.8=33408kw.h=120269mj 120269/36.34*3.5 =11583 元 (天燃气炉的负荷率略高为 0.8) c地源热泵空调 （7.7+0.8）*12*120*0

44、.7*1.0=8568 元 （水泵、末端总用电功率按照 0.8kw 计算） 冬季生活热水费用冬季生活热水费用 a地源热泵空调 地源热泵制取 1 立方生活热水，需要 10.5 元。 冬季生活热水总费用 10.5*0.3*120=378 元 b天燃气热水器 通过计算，1 立方水从 15提高到 50，需要燃烧 5.23 立方米的天然气即需花费 5.23*3.5=18.3 元 冬季生活热水总费用 18.3*0.3*120=658 元 (夏季出水 50，自来水 5，每天 300l，共 120 天) 通过计算可以看出采用地源热泵空调年运行费单户节省 7000 多元，多投入的部分 2 年 内即可收回。 系统

45、方案比较系统方案比较 内容内容风冷热泵水系统风冷热泵水系统多联机系统多联机系统地源热泵系统地源热泵系统 a 冷水机组室内 机（风机盘管） 连接水管控 制及线缆。 a 室外机（变频恒速） 功能机室内机 连接铜管控制及线 缆。 a 冷水机组室内机 （风机盘管）连接 水管控制及线缆+地 下埋管。 系统构成系统构成 b 可以与地暖对接， 直接省去热水炉。 b 不能和热力管网、燃 气炉水系统对接。冬 季许增加暖气片或地 暖。需额外增加投资 50 元/左右。 b 可以与地暖对接， 舒适性高 a 管路延伸空间大， 可根据工程需求 配置相应的水泵 等等，满足长距 离送冷需要。 a 管路长度受一定限制， 最大长

46、度小于 100m， 高度差小于 50m，室内 机之间的高度差更小 于 15m。 a 管路延伸空间大，可 根据工程需求配置相 应的水泵等等，满足 长距离送冷需要。 连接管路连接管路 b 可以选择钢管、 pvc 管等。 b 只可用铜管。 b 可以选择钢管、pvc 管等、地埋为 pex 管 组合方式组合方式 由于室外机和室 内机是通过水传 递能量，使得室 内外机均能相互 配合，室内机数 量不受限制，方 案选择更轻松。 由于管路中流动的是 冷媒，节流部分基本 在室内机上，这样室 内外机在搭配上有一 定限制，内外机负荷 也有明 确限制，室内外机选 择时不够随意。 由于室外机和室内机 是通过水传递能量，

47、使得室内外机均能相 互配合，室内机数量 不受限制，方案选择 更轻松。 内容内容风冷热泵水系统风冷热泵水系统多联机系统多联机系统地源热泵系统地源热泵系统 可靠性可靠性 空调主机选用两 台机组并联，每 台机组双压缩机 双回路系统，即 使一个回路故障， 其它回路仍能正 常工作采用高效、 可靠的涡旋式压 缩机，机组运行 寿命长，效能稳 定。 变频压缩机总是处 在工作状态，由于室 外机和室内机的控制 全部相连，一旦某台 机出现某种电气故障， 会导致整个系统不能 使用，对用户影响较 大。当负荷高时，变 频机不能长时间地在 高频下进行工作。 主要方面同风冷热泵 机组，双回路并联， 可靠性高，并有生活 热水模

48、式，可以根据 要求设置优先热水模 式。 a 程序简单，工时 短，降低安装费 用，内含水泵、 水箱等相关的水 系统组件，这样 在安装时只需接 进、出冷冻水管 即可。 a 程序复杂，安装 过程中需充填氮气捡 漏，并进行冷媒充填, 各铜管之间通过焊接 连接，接点多，难度 大，易出现人为操作 失误而造成损失。 a 室内部分与水机相同， 打井部分由专业的施 工队伍进行施工操作， 完全保证工程质量。 b 机组出厂时，工 厂同时提供水流 开关和过滤器， 方便工程安装。 b 安装过程中对系统的 泄露检测要求高，时 间长。 b 工厂可以提供预置泵 组，实现无缝连接。 安装安装 c 水系统管路安装 使用镀锌管或

49、pvc 管，造价低，并 且系统配件标准 化，更换简单， 价格低 c 系统必须使用铜管， 造价高，且只能购买 厂家配件，价格高， 维修不便。 c 水系统管路安装使用 镀锌管或 pvc 管，造 价低，并且系统配件 标准化，更换简单， 价格低 内容内容风冷热泵水系统风冷热泵水系统多联机系统多联机系统地源热泵系统地源热泵系统 控制操作控制操作 微电脑集中控制， 控制简单实用。 可以实现室内外 机组的联控。 微电脑控制，操作相 对复杂，室内机具有 多种功能，室外机不 能单独进行控制。 微电脑集中控制，控 制简单实用。可以实 现室内外机组的联控， 即开启任一台室内风 机盘管，主机即可自 动运行，关闭所有室

50、 内风盘，主机可自动 关机。 并且可以根据用户需 要设置优先热水和优 先空调模式 维修保养维修保养 a 机组结构简洁， 易出故障点少， 具有报警显示功 能，易于诊断。 a 机组结构复杂，易出 故障点多有故障自诊 断功能。需专业人士 检修，出现故障后损 失大，检修费时费力 （如冷媒泄露故障） 。 a结构简单，故障率 低，系统调试完毕后 基本不会出现大的问 题。 改造及改造及 增加增加 只需增加相应的 水接管，简单的 接头，价格低廉， 水管螺纹安装， 简单便捷 需要增加厂家专用分 液接头，费用昂贵， 且需铜管焊接，施工 复杂，且内机数量和 负荷都受配比限制 只需增加相应的水接 管，简单的接头，价

51、格低廉，水管螺纹安 装，简单便捷 安全性安全性 制冷剂封闭在室 外机内，不会泄 漏，对人体和环 境无污染。 室外压缩机采用变频 器，工作时会产生高 次谐波电磁干扰，对 手机、电视机等家用 电器会产生干扰，并 影响人体健康。而且 天燃气有泄漏的危险 制冷剂封闭在室外机 内，不会泄漏，对人 体和环境无污染。安 全性高。 内容内容风冷热泵水系统风冷热泵水系统多联机系统多联机系统地源热泵系统地源热泵系统 性。 舒适程度舒适程度 制冷、制热时出 风温度接近人体 温度，使人体倍 感舒适。 制冷、制热时出风温 度过低或过高（高时 40 度，低时 13 度，会 引起人体不舒适，容 易得空调病。多用在 有计费要

52、求的写字楼 以及中低档的住宅项 目中。 制冷、制热时出风温 度接近人体温度，使 人体倍感舒适。全球 高档舒适酒店及住宅 的场所多采用此种形 式。 初投资初投资 水冷中央空调系 统比氟系统初投 资约低 10左右。 氟系统中央空调比水 系统初投资略高 初投资相对较高 运行费用运行费用 通过运转时间的 长短进行调节。 由于变频器一直运转， 功率较大，由变频器 损耗电占整个系统耗 电的 15左右。 通过比较可以明显看 出地源方案是运行费 用最低的一种方案 十、室外环路设计说明十、室外环路设计说明 1、设计质量控制：对地源工程质量控制首先是从设计质量开始的，搜集整理、分析研究已 有地质勘察资料、文献；调

53、查了解当地的工程建设情况，规划区内各场地的地形、地质 （地层、构造）及地貌特征、地基岩土的窨分布规律及其物理力学性质、动力地质作用 的成因类型。并紧密结合空调负荷量要求，进行土地利用控制分析、土壤热物性分析， 具体通过对单孔井进行热试验，计算出土壤质量、土壤比热、导热系数、蓄热能力，综 合论证场地土壤地质及热物性作为设计依据。 2、 施工质量控制：根据中国地质构造成因，严格执行中国标准岩土工程勘察规范 gb50021-2001 、 燃气用埋地聚乙烯管材 gb15559.1-1995 、 燃气用埋地聚乙烯管件 gb15558.2-1995 、 聚乙烯燃气管道工程技术规程 cjj63-95的规定。

54、 3、 管材选用：高密度聚乙稀 pe 管，以 pe80 级聚乙烯材料制造的管材为主。管材公称压 力为 0.8mpa1.0mpa，公称外径为 25 mm63 mm。颜色为黑色,黑色管上应有三条蓝 色色条标志。 十一、施工方案十一、施工方案 1.1项目组织机构组成 根据工程规模及特点，成立现场工程项目管理部，全面负责工地施工管理、技术管理、 安全防火、质量监控及交工验收等各项任务，安装工程项目经理为安装工地现场安全防火责 任人。同时，我公司严格按照 iso9002 质量管理体系要求，充分发挥技术优势，采用先进施 工机具及新材料和新技术施工，选派技术精、业务强、水平高、经验丰富骨干力量指挥现场 施工

55、管理，确保工程按期优质、安全、快速完成。 成立工程项目管理部，进行统一协调管理，做到职责分明。项目部设置项目负责人、技 术负责人、空调专业施工员、钻井专业施工员、材料员、质安员、资料员等一批现场管理人 员，投入专业施工部门，并设立部门负责。 针对本工程地下换热器施工特点，做好后勤保障工作是保证工程顺利实施的先决条件， 因此，项目部的成立主要从技术及后勤方面为施工一线做好保障工作。在物资供应、人事后 勤、技术支持、调动支援等方面做到一流的服务准备工作。另一方面，在技术把关上更是从 各个方面调集专家，征求意见，汇总观点，统一思想，将地源热泵空调系统工程方方面面的 技术环节考虑周到，保证胜利完成华纳

56、圣龙厂房地下换热器安装施工任务。 1.2施工顺序及施工流向 1.2.1 原则： 1、 坚持由内而外的原则； 2、 坚持由支路到总线的原则； 3、 坚持由垂直到水平的原则。 1.2.2 具体施工顺序及流向安排 1、 首先做好施工准备工作，预制各种管道材料； 2、 根据施工现场特点及设计施工图将地埋管设置于厂房下面，由于施工过程中可能 出现与水泥搅拌桩和桩基施工穿插进行，详见施工进度计划。 3、 按顺序完成各区域的垂直钻井及下管工作； 4、 按顺序完成各区域的水平管道的连接工作； 5、 按顺序完成各区域的试压工作及回填各区域； 6、 将各组总管接入分集水器； 7、 将各自集、分器上的总管接至机房；

57、 8、 清理好场地。 系统原理图 1.3施工方法及施工机械 1.3.1 制作安装原则 1、 按平面图钻凿出每个竖井，并把预备装填和压盖的 u 形管热交换器安装到竖井中， 而且用导管从底部向顶部灌浆； 2、 沿垂直竖井边布置的地沟需适应分隔开的被压盖的供、回循环管道的要求； 3、 将供、回循环管熔接到循环集管上； 4、 连接循环集管和管线，并在分隔开的供、回循环管线地沟内将管线引入集分水器； 5、 在回填地沟之前，将管线和循环集管充水并试压完成。 1.3.2 施工工序 垂直孔： （1（ 放线、定位（以北侧别墅为例） 根据现场情况，依照设计图纸进行施工现场定位，垂直孔的间距为 4m，共分东、 北、

58、西三侧，其中北侧 6 个钻孔，东西两侧各 5 个钻孔，共计 16 个。 （2（ 型管预制 严格控制 pe 管的长度，保证每根管的长度都是垂直孔的设计深度(本次钻孔深 度为 100m)。将型管件与 pe 管相熔接并进行压力试验，以确保型管的完好，无 渗漏。试压后封帽，以免下管和存放过程中的沙土等污物进入型管内。下管前绑 捆 u 型管的前部，使 u 型管头部有 1m-2m 是直的，以便于下管。垂直管采用 d32 塑 料管材和管件. （3（ 钻孔 钻孔是竖直埋管换热器施工中最重要的工序。为保证钻孔施工完成后孔壁保持 完整，孔径的大小略大于 u 型管与灌浆管组件的尺寸为宜，本 工程钻机的钻头的直径 1

59、30mm，钻孔深度为 100m。采用常规的 正循环钻进方法。钻机就位后，用水平尺测量钻机机座的水平, 测量钻机立轴的垂直度，以保证成孔的垂直度。钻井过程中产 生的泥浆除一部分作为回填材料回填到孔内，其余的集中处理， 用车拉到指定存放泥浆地点。 （4（ 下管 下管是地源热泵工程中关键之一，因为下管的深度决定采取热量的多少，所以 必须保证下管的深度。下管前应将 u 型管与灌浆管捆绑在一起，在钻孔完毕后，立 即进行下管施工。 钻孔完毕后孔洞内有大量泥浆，由于泥浆的浮力影响，将对下管造成一定的困 难；而且由于泥浆中含有大量的泥沙，泥沙在静止时沉积会减少孔洞的有效深度。 为此，每钻完一个孔，应及时把型管

60、连同灌浆导管一同放入，并采取防止上浮的 固定措施。在安装过程中，应注意保持套管的内外管同轴度。 （5（ 回填。 回填工序也称为灌浆封井，正确的回填要达到两个目的：一是要强化埋管与钻 孔壁之间的传热，二是要实现密封的作用，避免地下含水层受到地表水等可能的污 染。为了使换热器具有更好的传热性能，用钻孔过程中产生的泥浆沉淀物回填。 u 型管孔回填物中不得含有大粒径的颗粒，回填时必须根据灌浆速度的快慢将 灌浆管逐步抽出使混合浆自下而上回灌封井，确保回灌密实，无空腔，减少传热热 阻。当上返泥浆密度与灌注材料的密度相同时，回填过程结束。封孔。 2.水平接管 （1 水平连接施工。 待基坑开挖到接近完成面时，