展示中心地源热泵系统技术方案

地源热泵系统技术方案＜一＞、总说明1、项目技术方案概述建筑类型：公共建筑；建筑面积：4600m2；空调设备：主机选用地源热泵机组；机房占地：约10x10m；项目功能：建筑需要冬季采暖、夏季制冷。技术方案：采用地源热泵系统为本项目夏季冷源、冬季热源，末端采用风机盘管。该项目总投资199.995万元，冬季采暖运行费用16.12元血2,夏季制冷运行费用10.67元/m2，机组维护费用为0.913元/m2，年运行总费用12.743万元。采暖系统热（冷）量来源以土壤为低温热冷源。整个热泵机房供暖系统工艺流程通过热泵提取土壤中的热（冷）量传递给系统水并提升（降低）系统水温度后进行供暖（制冷）。热泵主机选型本设计没有选用现很多用户所采用的能效比较低的十式热泵机组，而是选用了能效比较高的满液式热泵机组，其技术先进性和成熟性都比较高，代表了未来数年热泵发展方向。根据建筑类型计算冬季供暖热负荷和天气的实际情况，确定选用1台制冷量为450KW、制热量为454KW的地源热泵机组满足冬季采暖夏季制冷需求，冬季采暖供水温度可达到45r，夏季制冷供水温度为7°C。自动控制部分通过该工程的实施，其自动化部分能实现以下功能：a、 定温运行b、 定时运行c、 定时温控组合控制2、 预期成果的经济效益经济效益a、 冬季采暖16.12元/m2,夏季制冷10.67元/m2。b、 总投资：该项目总投资199.995万元，年可节省运行费用30.313万元。3、 设计优势a、 我单位为有能力、有经验的专业地质勘察和钻井队伍，保证了地埋管竖直井的施工。b、 热泵主机选用了目前较先进的满液式常温机组，降低了运行费用。c、 室外管线采用聚氨脂保温地埋方式，使站内整齐有序，同时减少散热损失。»各功能建筑内，按室内要求和根据位置等的不同，采用风机盘管末端，且均可自动调节运行温度。e、 为了明确运行电量，便于运行调节，同时也为将来技术调研准备完整的电量分析资料，选用了智能网络电力仪表。f、 采用土壤为低温热源运行费用较低。＜二＞、编制说明1、 本设计方案采用地源热泵系统，可完整解决建筑物的采暖、制冷需求。2、 本设计方案各末端系统选用风机盘管。建筑类型：公共建筑，展示中心建筑面积：约为4600廿。功能概况：建筑需冬季采暖、夏季制冷。采用地源热泵系统为本项目夏季冷源、冬季热源，末端采用风机盘管。＜四＞、设计参数及依据1、室外设计参数：

季节大气压室外设计十球温度室外设计最低日平均十球温度室外平均风速室外计算相对湿度室外设计湿球温度夏季998.5hPa34.8°C31.3C2m/s13%26.7C冬季1020.2hPa-10°C-13.7C1.9m/s54%2室内设计参数:建筑类型夏季室内设计参数冬季室内设计参数温度C湿度％温度C湿度％展示中心25〜2850〜7018〜2030〜503、编写依据的规范或标准：《民用建筑节能设计标准》(JGJ26—95)《地源热泵系统工程技术规范》(GB50366-2005)《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019—2003)《锅炉房设计规范》(GB50041-2008)《采暖通风与空气调节设计技术规程》(DL/T5035-2004)《全国民用建筑工程设计技术措施》《通风与空调工程施工质量验收规范》(GB50243-2002)《暖通空调规范实施手册》《空气调节设计手册》暖通空调设计应遵照的规范、规定和标准及相关数据。＜五＞、方案设计范围和空调形式根据建筑的位置和实际情况，现在确定选择热泵为制热和制冷设备，其可供选择的冷源（热源）主要有土壤、地下水、地表水、空气、太阳能，根据实际情况，选择土壤源作为冷（热）源，因此该项目的设计范围包括地耦换热器部分、热泵机房部分、末端空调部分，以及三者之间和各内部的连接管线部分。选用的空调形式：采用土壤源热泵机组+风机盘管，夏季将室内的热量转换后送入地下，同时将地下的冷量转换后送入室内；冬季将土壤中的热量转换后送入室内，同时将在室内换热的冷量转换后送入土壤；热量和冷量都是通过地下换热器与土壤进行交换。该系统同时解决了空调系统冷、热源，代表了目前空调行业的先进水准，可为用户创造优异的室内空气环境。＜六＞、土壤地质情况根据现场实际情况，本工程采用土壤源热泵系统。对于土壤源热泵空调技术的设计和应用中，热泵系统的整体性能与当地土壤的导热系数等土壤的热物性参数密切相关，准确获得当地岩土的热物性参数，不仅影响地埋管换热器，同时也是决定整个土壤源热泵空调系统设计成功与否、系统能否长期稳定运行的关键因素。根据该工程的地质资料，汇总在此地施工单位所掌握的数据，该层岩土材料一致，不考虑土壤垂直分层，根据岩土的物性参数，确定夏季每延米换热量大致在40〜70W/m（双U结构）之间冬季每延米换热量为30〜50W/m；实际情况以热物性实验为准，根据以上情况，认为本工程可以采用竖直理管土壤耦合换热器，该地区钻孔深度在100m以内较为有宜。＜七＞、实施方案1、设计负荷的确定本方案根据甲方提供的初步建筑方案进行编制，总计4600m2(由于无建筑图纸无法详细计算采暖与空调面积，采用建筑面积计算冷热负荷，并以减小相应冷热指标的方式保证负荷计算的准确性)。建筑面积及冷热负荷见下表:功能建筑面积(m2)热负荷指标(W/m2)总热负荷(Kw)冷负荷指标(W/im2)总冷负荷(kW)展示中心460070322904142、具体方案:本方案包括三个主要部分，分别是地埋管部分的实施方案、热泵机房实施方案和系统水管网和末端管网实施方案。其中系统水管网和末端管网实施方案大略阐述。(1)地埋管换热器实施方案地埋管换热器设计是地埋管系统设计特有的内容和核心。由于地埋管换热器换热效果不仅受岩土体导热性能及地下水流动情况等地质条件的影响，同时建筑物全年动态负荷、岩土体温度的变化、地埋管管材、地埋管形式及传热介质特性等因素都会影响地埋管换热器的换热效果。地埋管换热器有两种主要形式，即竖直地埋管换热器(以下简称竖直埋管)和水平地埋管换热器(以下简称水平埋管)。由于水平埋管占地面积较大，目前应用以竖直埋管居多。地埋管系统能否可靠运行取决于埋管区域岩土体温度是否能长期稳定。地埋管数量和间距的确定：根据该工程所处的地理位置、当地水文地质情况、负荷要求及土壤等综合考虑，100m深度的地埋管，热源水在土壤中换热后的温度设计：冬季制热时回流温度设计为4°C，在土壤中换热后温度为8°C时供给热泵机组，温差4°C；夏季制冷时回流设计为30C，在土壤中换热后温度为26C时供给热泵机组，温差4C，热泵能效

比为夏季制冷工况时COP=7.29，冬季制热工况时COP=5.19。则在实际工况时夏季冷源水流量96.425m3/h，冬季热源水流量97.26m3/h。根据以上负荷计算该工程各建筑冬季供暖和夏季制冷末端装置采用风机盘管室内机及末端装置种类，选用热泵机组可满足冬季供暖夏季制冷的要求。根据以上负荷计算夏季向土壤中排放的热负荷：414kWx(1+1/7.29)=470.79kW冬季向土壤中吸取的热负荷：322kWx(1-1/5.19)=259.96kW确定竖井埋管管长冬季需钻井总进尺：(259.96kWx1000)/40W/m=6499m夏季需钻井总进尺：(470.79kWx1000)/60W/m=7846.5m确定竖井数目选取竖井深度100m，则井数7846.5m/100m=79口取79个竖井，竖井间距取4・5m。#4—^2}—MpM—^2^—M-M—Qj—MjM—■M—MM--M—Mfoivifol*厂#4—^2}—MpM—^2^—M-M—Qj—MjM—■M—MM--M—Mfoivifol*厂.，厂，I厂.厂=-J/■—JIJ■M—M--M—M-M—t-tM—*toTiilol+*tDTSSloTi:M—H-M—M--M—M--M—M-M—M-M—MM—4^*XOT3xfolrioT3ioTi④地源钻井施工换热孔的施工工艺流程：钻换热孔1[不合格换热管打樨换换热管n格 nr下管 重新打压合格1T不合格 换热管打「出并更换换|热管II合格 ][回填料 重新下管打压|合格成孔n换热管联络施工：本项目地埋管的数量较多，分布范围大，但为确保每一个换热孔都能有一定的换热液流过，实现有效、高效换热，同时最大限度增加系统的安全性，根据换热孔的分布区域，按照相对集中的原则，将整个土壤换热器分为几个小的串联系统，每个串联系统内有N口并联井，每个垂直换热孔为一个换热循环单元，供、回水分别集中到单独的分、集水管上；分集水管汇入总管接入机房，使得整个地埋管的联络系统既统一又相对独立，从而实现高效、安全运行。整个土壤换热器系统按同程方式连接，确保各换热孔内循环液的流量、流速一致，为系统的安全运行提供可靠的保障。综上所述，系统需要地下井79眼左右，回填料选用膨润土（6%）加细沙（94%）方案，单口井回填料体积为1.446m3。本项目需要单口井细沙量为：1.446x0.94=1.36m3；需膨润土量为：1.446x0.06=0.086m3。以上需钻地下井数是本方案的设计值，具体数量应在对工程场地进行状况调查，和对浅层地热能资源进行勘察的基础上，经过综合测算最后确定地下井的最终数量。(2)热泵机组机房实施方案①热泵系统工艺流程：a、 冬季供热过程：将位于深100米左右垂直空调井内温度8°C左右，流量97.26m3/h左右较高温度的热源水，在热源循环水泵作用下进入热泵机组中的蒸发器，被提取了热量后温度4C左右的低温热源水又被重新送回到土壤中，进入下一个循环过程；被各用热单元获取了热量后，温度40C左右，流S77.83m3/h的低温二级管网循环水在系统循环水泵的作用下送入热泵机组中的冷凝器，在热泵中获取了热量和被提升了温度后的温度45C左右的高温二级管网循环水再被送至各用热单元，进入下一个循环。b、 夏季制冷过程：将位于深100米左右垂直空调井内温度26C左右，流量96.425m3/h左右较低温度的冷源水，在热源循环水泵作用下进入热泵机组中的冷凝器，在其中获取了热量后温度30C左右的较高温度的热源循环水，热源循环水被重新送回到土壤中，进入下一个循环过程；被各用冷单元获取了热量后，温度12C左右，流量77.14m3/h的高温二级管网循环水在系统循环水泵的作用下送入热泵机组中的蒸发器，在其中释放了热量和被降低了温度后的温度7C左右的低温二级管网循环水再被送至各用冷单元，进入下一个循环。＜八＞、设备选型a、 热泵机组选择：综合考虑将来运行费用情况，本方案选用大多数用户所选用能效比高的满液式热泵机组，其技术先进性和成熟性都比较高，代表了未来几年热泵发展方向。根据以上的设计情况，选择：制冷量为450KW、制热量为454KW的地源热泵机组，数量1台。b、 附属设备选择：冬季系统循环水供水温度45C，回水温度40C，温差5C，流量77.83m3/h；热源水进热泵温度8°C,出热泵温度4°C,温差4°C,流量97.29m3/h。夏季系统循环水供水温度7°C,回水温度12C，温差5C,流量77.14m3/h；冷源水进热泵温度26C，出热泵温度30C，温差4C,流量96.425m3/h。冷热源水循环泵：97.29m3/hx1.2?2=58.347m3/h,扬程估算为18m。选用水泵，流量为58.347m3/h，扬程为18m，功率为3KW。系统水循环水泵：77.83m3/hx1.2?2=46.7m3/h，扬程估算为28m。选用水泵，流量为46.7m3/h，扬程为28m，功率为11KW。＜九＞.经济效益分析1、投资表a设备投资表 单位:万元数单价合价备序号标准规格型号单位量（万元）（万元）注1地源热泵机组制热量454KW台136.3236.32系统水循环泵Q=46.7m3/hH=28m3N=11KW台30.802.40热源水循环泵Q=58.347m3/h4自动定压给H=18mN=3KW台30.551.656（补）水装置套10.800.807不锈钢水箱套10.700.708配电柜套11.601.6010全自动软水器套10.500.5011合 计43.97b项目投资表 单位（万元）

序号工程及费用名称安装费设备费其它费用费用合计一工程费187.315（一）地埋管钻井部分x7918.9665.9653.9588.8751钻井工程费0.20（管材费）0.75（钻井费）2水平环路连接管安装0.040.073回填料（膨润土6%+细沙94%）0.0154土建工程0.05（二）热泵机房部分3.748.1751.875工艺设备安装3.2046.175.1热泵机组1.6036.325.2附属设备0.807.655.3工艺管网0.802.206电气安装工程0.301.007自动控制工程0.201.00（三）室外管网部分1.503.505.008室外管线2.003.80（四）室内风机盘管部分8.1033.4741.578室内末端8.1033.47二其他费用6.311建设单位管理费（1.9%）不取2工程建设监理费（1.21%）不取3勘察费（0.6%）不取4设计费（3.37%）6.315环境评估费（0.17%）不取序号工程及费用名称安装费设备费其它费用费用合计6生产准备费(0.18%)不取7联合试运转费(0.7%)不取8办公设备等购置费(0.5%)不取三税金(3.4%)6.37四建设总投资199.995五单位面积投资434.767元/E注:本次报价不包含热泵机房土建费用。由于材料及人工价格变动此次报价有效期3个月。2、主要技术经济指标分析(1)热泵机组运行成本费用(电费)：冬季制热：70w/m2x24hx120dx0.65H000w/Kwx1/5.19x0.55元/Kwh=13.89元/廿采用分时分温综合控制：13.89x0.8=11.11元/武夏季制冷：90w/m2x24hx90dx0.65H000w/Kwx1/7.29x0.55元/Kwh=9.53元/廿采用分时分温综合控制：9.53x0.75=7.15元/就(2)循环水泵等用电设备运行费用：冬季制热：(28kWx24hx120dx0.55元/kWh/4600^x0.65)x0.8=5.01元/E夏季制冷：(28kWx24hx90dx0.55元/kWh/4600Ex0.65)x0.75=3.52元/E(3)人工工资及维护管理费用(维护费用取热泵运行费用的5%计算)：因本系统设计为全电脑智能性控制可达到无人值守，运行时物业人员可兼职管理，如出现各种技术问题，我院可随时提供服务，详情见附录。维护费用为：(11.11+7.15)x5%=0.913元/就综合每廿成本费用：冬季制热：11.11+5.01=1