杭州千岛湖别墅地源热泵方案总说明

1、杭州千岛湖别墅地源热泵空调系统方案书前 言 现国家大力提倡和鼓励可再生、可持续能源的开发和利用，并颁布了国家新能源法。作为可再生、可持续、新型环保的地源能，是完全符合国家能源政策的新型能源。每到夏季和冬季，居民用电量猛增，面临限时用电的尴尬境地，给未来经济发展带来了一定不利影响。现中央政府正大力提倡节约能源和节能产品的使用，并提出在“十二五”期间，单位GDP节能20%的目标，任务非常艰巨。那么，要实现该节能目标，一个重要的方面就是要利用可再生、环保、经济型能源，而国际能源大会WEC、国际能源署IEA、国际制冷学会IIR等国际组织及从事热泵的研究者都普遍认为地源热泵是：在目前和将来最有前途的节能

2、装置和系统；国际空调和制冷行业前沿课题之一；地热利用的重要形式。1998年美国暖通空调工程师学会 ASHRAE技术奖就授予地热源热泵系统。地源热泵被称为：“ 21世纪的一项以节能和环保为特征的最具有发展前途的绿色空调技术 ”故我们建议贵项目采用节能环保的地源热泵中央空调系统。目 录目 录3第一章 地源热泵简介4第二章 工程简介5一、项目分析5二、项目概况5三、设计依据61、参考资料62、设计参数6第三章 设计计算8二 新风量及负荷计算10三、生活热水计算11四、地源热泵机组的计算选型12五、水泵的计算及选型14七、地暖布置19第四章 工程总览20一、工程材料清单及报价表20二、 系统比较分析2

3、1第一章 地源热泵简介 水源（地能）热泵技术是利用地球表面浅层水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源,并采用热泵原理,通过少量的高位电能输入,实现低位热能向高位热能转移的一种技术. 地源热泵系统原理图第二章 工程简介一、项目分析此项目为杭州千岛湖别墅的空调系统，项目所在地有良好的自然资源，周围有大量绿化地带，无高层建筑，地下有50米的土壤，50米以下为常规岩石。户主追求绿色的健康生活环境，对空气洁净度要求较高，且需环保节能。二、项目概况空调面积： 426 m2设计冷负荷： 69.49Kw设计热负荷： 32.78Kw工程预算： 50万 该项目使用本公司成熟的地源热

4、泵空调系统，室内末端采用风机盘管加新风系统，并配有热回收装置，节能效果明显。同时系统全年全天候提供生活热水，提供地埋管采用单U型地埋管，埋深50米，初投资较小。三、设计依据1、参考资料 1采暖通风与空气调节设计规范2简明空调设计手册3公共建筑节能设计标准GB50189-20054民用建筑供暖通风与空气调节设计规范GB50736-20125全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调动力20096第四代KQL/KQW系列单级单吸离心泵样本7风机盘管机组末端产品样本8水/地源热泵机组模块机型样本9地源热泵系统工程技术规范GB50366-2005业主提供的图纸及资料，以及业主的技术要求2、设计参数2.1 室

5、外设计参数海 拔: 41.7m 冬季大气压力: 1021.1hPa夏季大气压力: 1000.9hPa夏季室外平均风速: 2.4m/s夏季空调室外计算温度: 35.6夏季空调室外计算日平均温度: 31.6夏季空调室外计算湿度: 64%冬季室外平均风速: 2.3m/s冬季采暖室外计算温度: 0.0冬季采暖室外计算湿度: 76%2.2 室内设计参数 夏季：温度 261 ， 湿度 60%冬季：温度 201 ， 湿度 50%第三章 设计计算1、 建筑负荷计算 本负荷计算采用概算指标的方式，对个房间的负荷进行单独计算，概算指标可查5全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调动力2009，其计算结果见下表。楼层房

6、间名称面积(m2)冷指标(w/m2)热指标(w/m2)冷负荷(w)热负荷(w)负一层酒窖吧台18.6 240.0 80.0 4464.0 1488.0 媒体室26.8 220.0 60.0 5896.0 1608.0 游戏室32.0 220.0 60.0 7040.0 1920.0 卫生间6.0 200.0 50.0 1200.0 300.0 负荷小计18600.0 5316.0 一 层西卫生间4.4 80.0 50.0 348.8 218.0 客卫16.4 80.0 50.0 511.2 319.5 客卫26.0 80.0 50.0 476.8 298.0 公共卫生间3.4 80.0 50.

7、0 274.4 171.5 佣人房10.7 100.0 80.0 1070.0 856.0 家务室6.0 150.0 80.0 895.5 477.6 中厨4.8 250.0 80.0 1190.0 380.8 西厨22.8 200.0 80.0 4550.0 1820.0 餐厅19.1 250.0 100.0 4762.5 1905.0 客卧一26.3 150.0 90.0 3951.0 2370.6 客卧二18.1 150.0 90.0 2710.5 1626.3 更衣室一3.0 60.0 50.0 177.0 147.5 更衣室二4.3 60.0 50.0 258.0 215.0 更衣室

8、三2.9 60.0 50.0 175.2 146.0 走廊21.6 80.0 60.0 1728.8 1296.6 门厅4.3 150.0 60.0 645.0 258.0 客厅31.1 300.0 100.0 9336.0 3112.0 负荷小计33060.7 15618.4 二 层主卧51.1 150.0 100.0 7665.0 5110.0 淋浴间20.0 100.0 60.0 2000.0 1200.0 主卧更衣室10.4 80.0 60.0 832.0 624.0 客卧三23.5 150.0 90.0 3525.0 2115.0 客卧三更衣室2.0 60.0 50.0 120.0

9、100.0 客卧三卫生间9.0 80.0 50.0 720.0 450.0 储藏室8.9 80.0 50.0 712.0 445.0 书房22.6 100.0 80.0 2260.0 1808.0 负荷小计17834.0 11852.0 负荷总计69494.7 32786.4 二 新风量及负荷计算按公共建筑节能设计标准GB50189-20053的要求，对个房间的新风量进行逐室计算，其计算结果如下表，系统采用风机盘管加新风的系统，故新风有新风机组处理，每层配备一个新风机组，选择型号见下表。别墅新风负荷计算表楼层房间名称面积(m2)最小新风量(m3/h)人数新风量(m3/h)新风负荷(KW)风机型

10、号负一层酒窖吧台18.60 30.00 3.00 90.00 5.27 XHBQ-D5TP媒体室26.80 30.00 6.00 180.00 游戏室32.00 30.00 4.00 120.00 卫生间6.00 30.00 1.00 30.00 风量小计420.00 一 层西卫生间4.36 30.00 1.00 30.00 13.60 XHBQ-D15TP客卫16.39 30.00 1.00 30.00 客卫25.96 30.00 1.00 30.00 公共卫生间3.43 30.00 2.00 60.00 佣人房10.70 30.00 1.00 30.00 家务室5.97 30.00 1.0

11、0 30.00 中厨4.76 40.00 2.00 80.00 西厨22.75 40.00 2.00 80.00 餐厅19.05 40.00 6.00 240.00 客卧一26.34 30.00 1.00 30.00 客卧二18.07 30.00 1.00 30.00 更衣室一2.95 30.00 1.00 30.00 更衣室二4.30 30.00 1.00 30.00 更衣室三2.92 30.00 1.00 30.00 走廊21.61 30.00 2.00 60.00 门厅4.30 30.00 2.00 60.00 客厅31.12 40.00 5.00 200.00 风量小计1080.00

12、二 层主卧51.10 40.00 3.00 120.00 5.50XHBQ-D5TP淋浴间20.00 30.00 2.00 60.00 主卧更衣室10.40 30.00 2.00 60.00 客卧三23.50 30.00 1.00 30.00 客卧三更衣室2.00 30.00 1.00 30.00 客卧三卫生间9.00 30.00 1.00 30.00 储藏室8.90 30.00 1.00 30.00 书房22.60 40.00 2.00 80.00 风量小计440.00 风量总计1940.00 三、生活热水计算 本设计空调总热负荷47.5KW,设计两台冷热水机组制热量108KW，热水有相当大

13、余量。故做简要计算： 本设计中用水单位数定位10人，热水用水定额为110L/人。55摄氏度热水密度0.983kg/L,小时变化数为4.21.则负荷=4.21*10*110*33.25*（55-5）*0.983/86400=8.9KW. 储水体积计算热水为全体供应，储水时间为90min，则设计小时热水量按下式V=90min*负荷/1.163/(55-5)/0.983/60=0.25M3. 故冬季负荷加上生活热水负荷远小于冷水机组冬季制热量。四、地源热泵机组的计算选型4.1 制冷机型号、容量、台数的确定 强条：电制冷机总装机容量与计算需要的冷负荷比值不超过1.1。 冷水机组一般不考虑备用，台数不宜

14、过多，一般为23台为宜，当制冷系统的设计工况与冷水机组的名牌工况不同时需对冷量进行修正。已知：QC=69.4+24.4=93.8，可知可以选择两台制冷机，每台冷水机组至少需要制冷量为51kw，查博拉贝尔机组的技术参数，制冷机选两台PR015W-GAA型，每台制冷机的制冷量为Q=51kw。其相关的技术参数如下： 附表4-1型号制热量制冷量输入功率制冷效率运行电流制冷剂型号噪音蒸发器KWKwKw制冷量/输入功率A-DB(A)水流量m3/hPR015W-GAA54.3519.95.1516 R410A508.8蒸发器冷凝器重量外形尺寸压降kpa配管尺寸mm水流量m3/h压降kpa配管尺寸mm运行重量

15、kg运输重量kg长 mm宽 mm高 mm5220010.5632004003609227601420备注：1.机组水侧标准设计压力为1.0MPA。 2.冷水机组运行工况：冷冻水进水温度12，出水温度7；冷却水进水温度30，出水温度35。 3.制热水工况：20源水进水温度，和冷水初始温度15，默认热水出水温度45，进水温度40. 4.噪音测试环境：背景噪音24DB的消声室内，按而定水量开机运行，离机组1米处测得。 5.规格参数因产品改良而有所调整，按额定水量开机运行，离机组一米处测得。校核： 1）单台机组制冷量位51Kw,总制冷量Q1=2x51=102Kw,计算所需冷负荷QC=93.8KW，10

16、2/93.8=1.081.1,符合国家规范，故所选机组可行。五、水泵的计算及选型5.1 冷冻水、冷却水系统的流量 查博拉贝尔冷水机组相关技术参数可知单台冷水机组蒸发器的水流量为8.8m3/h，所以冷冻水系统总的水流量为8.8m3/h 2=17.6m3/h ； 单台冷水机组冷凝器的水流量为10.5 m3/h，所以冷却水系统总的水流量为10.5 m3/h2=21m3/h 。5.2 确定冷冻水、冷却水系统各管段的管径并进行阻力计算沿程阻力：由6.1已经得出冷冻水系统和冷却水系统总管和支管的流量，且确定所用的管材为钢管。查钢水管摩擦阻力计算表，并将比摩阻控制在100300pa/m之间，可以得出总管和各

17、支管的管径和流速，再根据所画的管路布置图，确定出各管段的管长L根据公式： ,从而可以计算出两个水系统的沿程阻力。局部阻力：在查相关资料和手册，确定出各个阀件的局部阻力系数，且由前面的计算得知各管段的水流速根据公式：可以确定出局部阻力，并确定出总阻力，将结果列于下表系统流量m3/h 管径d mm比摩阻R pa/m流速v m/s 管长L（m）沿程阻力P1阻力系数局部阻力（pa）设备阻力总阻力 （pa）冷却水17.61003001.551404200017.52102263000 126022冷冻水211502501.851203000025.543637520001256375.3冷冻水、冷却水系

18、统循环水泵的选择 对于冷冻水、冷却水系统的循环水泵的选择应满足如下要求：(1)泵的流量应等于冷水机组蒸发器（冷凝器）的额定流量，并附加10的余量冷冻泵：L1=17.6m3/h(1+10)=19.36 m3/h冷却泵：L2=21 m3/h(1+10)= 23.1m3/h(2)泵的扬程为克服整个最不利环路的阻力损失，其中包括最不 利环路的管道阻力和设备 阻力，并附加10的余量。 冷冻泵：H1=P3(1+10)=126022(1+10)=138624pa =13.86mH2O 冷却泵H2=P4(1+10)=101604(1+10)=111764pa =11.17mH2O 根据额定流量和最不利环路的总

19、阻力损失可以查伤害凯泉单级水泵样本，可选择以下型号，详细性能参数见下表：名称型号台数尺寸参数mm转速r/min电功率kw重量kg冷却水泵80/235-2.2/4 2590x320x52714802.268冷冻水泵65/200-1.1/4 2502x220x50714801.165 六、 埋管长度计算 6.1 地源侧负荷设计计算换热器设计必须保证运行期内，源侧水温在设计工况上下限内，同时确保地源热泵机组运行效果不下降。系统最大散热量与建筑设计冷负荷相对应。包括：各空调分区地源机组释放到循环水中的热量（空调负荷和机组压缩机功耗），循环水在输送过程中得到的热量，水泵释放到循环水中的热量。最大吸热量与

20、建筑设计冷负荷相对应。包括：各空调分区地源机组从循环水中的吸热量（空调热负荷，扣除机组压缩机功耗），循环水在输送过程中损失的热量并扣除水泵释放到循环水中的热量。6.2 埋管总长度的计算利用单米井深 换热能力 来计算管长。根据相关工程实际资料，单U型地藕管的夏季排换热能力约为55w/m，冬季约35w/m。6.2.1 夏季排热计算公式： L=Q1/55 ; Q1为土壤换热量，kw L为竖井埋管总长，m夏季：地热负荷=空调能量冷负荷*（1+1/EER+0.3*1/EER） =117.5KW冬季：地热负荷=空调能量热负荷*（1-1/COP）=41.6KW全年夏季放热量=117.5KW全年冬季吸热量=4

21、1.6KW.根据以上，可得到： 夏季散热量需要井深：L=117.5*1000/55=2136.4 6.2.2 冬季取热量计算： L=Q2/40 Q2为土壤换热量,KW L为 竖井埋管总长，M 根据以上可得到：冬季取热量需要井深：L=41.6/40*1000=1040.综上所述，井深2136米。打井深度50米，则可确定打井数量43口。且采用单U形式的PE管。七、地暖布置 为提高住户冬季的舒适性，采用地暖供热方式，地板采暖相比与常规采暖有一定的优势主要体现在：不影响室内的空间，干净整洁，节能高效并且热稳定性好，温差较小。地暖系统主要包括主管道，分水器，以及地下盘管系统。跟据房子的结构设置了几路分水

22、器，用户可以通过分水器和阀门调节各个区域的温度，同时满足节能的要求。采用Roth地面辐射系统，系统分为两层： 绝热层 表面附着隔热反射层，采用保温效果良好经久耐用的底面保温板。 水泥覆盖层 可以很好的保护设备，并且可以使地面的温度保持平均，厚度为70mm。第四章 工程总览一、工程材料清单及报价表序号设备名称及型号设备单价 数量单项费用1风机盘管pf-34460元94140元2风机盘管pf-51800元108000元3风机盘管pf-681300元33900元4风机盘管pf-852300元12300元5水泵80/235-2.2/43500元13500元6水泵65/200-1.1/42000元12000元7主机PR150W-HAA-R60000元160000元8新风机组XHBQ-D5TP1900元23800元9新风机组XHBQ-D15TP3000元13000元10地埋管60000元160000元11管道阀门40000元140000元工程时间为一个半月。前期铺设地埋管施工人员20人，后期为15人。2、 系统比较分析1、 运行费用计算比较运行费用计算依据：假定总机组负荷为100KW,杭州地区水费0.6元/度，天然气费2.5元/度。夏天100%负荷运行天数50天，75%负荷运行天数40天，50%负荷运行天数30天，冬天100%负荷运行天数40天，75%负荷运行天数3