地源热泵原理与工程设计

1、一、地源热泵原理地源热泵是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、 土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地源热 泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位 转移。如冬季室外气温低达一 1LC,夏季高达40C,而地下土壤温 度常年恒定在14C左右。利用2（TC左右的温差，消耗少量的电能， 冬季把地能中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采暖，节能40%,夏季，把室内的热量取岀来，释放到地能中去，节能60%。二、热泵系统的优缺点优点:1）利用可再生能源，环保无污染，不产生废气、废渣、废水等，完 全遵循国家节能减排的政策。2）高效节能经济3)运行费用低,

2、维护简单:4）智能控制，操作简单5）系统灵活，可靠性强6）功能完善，易于管理1） 相比传统的供热系统初投资偏髙2） 地下换热系统需要占用一定的空间，系统完成后地上面积除了不能建永久性的建筑外其它使用都可以。三、地源热泵系统的安全稳定性据世界环境保护组织EPA的一份有关空调未来的报告所得出的 结论：地源热泵技术在为家庭居民带来舒适、可靠和高效节能的同时, 将成为降低国家能源消耗和环境污染的一个主要力量。国外已经运用地源热泵系统30年，中国从1997年开始使用地源 热泵系统，此项技术已经在国内及国外得到验证并大力推光使用，如: 在中国鸟巢、奥运村、上海国际节能环保园等大型项目中应用的非常 成功。我

3、们公司己经在全国部分地区安装使用了 60万平方米，单体面 积达到10万平方米，有的项目已经运行达到5年之久，系统性能安 全可靠、稳定。该项目选用的高温螺杆系列机组采用智能操作，根据使用负荷的 大小机组自动调节启动和停止运行，完全能满足用户使用效果，达到 节能降耗的目的。四、设计方案1工程概况1、工程概述木工程为胜利油田船舶中心地源热泵中央空调空调工程。该工程包括办公楼建2500 m%公寓900 rnS消防中心1900 mS 食堂500 m2,会议室262 nf,船修队163 m2,溢油队120 mS四合院 572 nf,总建筑面积6917 施工的主要内容为室外埋管热交换系 统的埋设工作、机房及

4、地源热泵机组的安装、部分空调末端的安装。夏季为空调末端提供7/121的循环水,使各房间内温度达242t.最低温度可以达到18t冬季为空调末端提供45/40r的循环热水，使各房间内温度达1326C,最高可以达到26所设计达到的效果 将在合冋中严格体现2技术方案2、1相关设计规范木工程根据建设方提供的相关资料，并依据现行有关国家颁发的有关规范、标准进行设计，具体为;采暖通风与空气调节设计规范GBJ19-87采暖与卫生工程施工及验收规范GBJ242-82室内空调舒适温度GB57O1-83公共建筑节能设计标准GB50189-2005地源热泵系统工程技术规范GB50366-2005民用建筑热工设计规范G

5、B50176 一 932、2系统方案设计2、3冷热负荷计算根据建筑特性，冷负荷指标为100W/mS负荷为691. 7KW,热负荷指标为80 W/m2,总热荷为553.36KW；24换热量计算夏季总冷负荷为691. 7KW,则夏季向土壤排放的总热量约为830. 04KWo （机组 COP 值取 5.0）冬季总热负荷为553. 36KW,则冬季从土壤吸收的总热量约为442.6KW。（机组 COP 值取 4. 5）2-3 土壤换热系统设计2-3-1 土壤换热系统简介土壤换热系统主要由地下U型埋管和水平埋管组成。地下U型埋 管作为热泵机组的热源，用来完成热量的交换。地下型埋管换热器 主要使用PE100

6、材料制作，以保证地下换热系统使用寿命达50年以 上。换热系统示意图见下图：草坪去热泵机房乙 斗 弓 9 W 寸 卜 +斗 + 卜 鼻 4 十 M斗2参参怎2心2能源井数量计算根据地区的地质情况，建筑分布情况，建筑物特点进行估算，设计能源井井深120m能源井直径150200lllll井间距4米。能源井内换热器设计为单U型，换热器材料设计使用PE100管材根据计算结果系统设计建造能源井的数量为82 口。2-3-3换热器管路长度计算根据能源井的数量，井深,单位井深换热量的取值，则换热器管路长度约为19680m。根据能源井的布局情况进行核算，水平连接管路长度约为2200m。2心4能源井分布设计及管路连

7、接安装设计地下换热器在地下1.53米Fit水平管完成连接至机房，保证不 影响小区道路铺设、绿化。在整个地下换热管路系统中加装调节阀，来调节热交换液体的流 动，能源井中的换热器管路将与能够调节流量变化的汇管相连。通过 以上工艺方法，可以保证所有换热器管路中循环介质的均衡等量流动 和热量交换平衡的要求，地下换热管路系统采用同程管路设计。2-4机组选型本着舒适、高效、节能、环保、运行费用低、为客户节省投资的 原则，根据相关资料与规范标准，选用4台HLSR0200W水源热泵 机组。机组单机名义制热量231.2kW,名义制冷量202kW,可满足室内取暖要求，热泵机组性能参数表型号工况能量输出(K W)地

8、源侧供/回水温度 flc)空调侧供/回 水度代)耗申量 KW/h)HLSR0200W制热231.211/645/4048.13制冷20223/287/1234.982-5空调侧循环系统设计食堂、会议室室内空调末端设计为风机盘管机组，该种风机盘管形式具有样式美观，不占用室内空间，制冷、制热迅速运行定，控制灵活等特点3运行费用对比分析本项目机组按每年夏季运行120天、每天运行8小时f机组功率为139.92KW ;冬季运行120天、毎天运行10小时机组功率为 192.52KW ,电价0.56元/度，水泵及附件功率为50KW冬、夏季室 外气温变化量及室内人员变化系数0.7计算.夏季:(139.2 + 50x0.6)x8xl20x0.7x0.56=63673.34 元平均费用(元/平米天)：63673.34/6917/1200.0768元/平米天冬季：(192.52x0.6+50x0.6)xlOx 120x0.7x0.56=68448.84元平均费用(元/平米.天)：68448.84/6917/1200.0.0825元/平米.天地源热泵系统运行受外境影响小，运行费用低，没有