地源热泵设计方案

地源热泵设计方案**地源热泵中心空调方案

二0一0年六月

目

录

财政部、建立部地热空调建筑应用产业化基地---**集团1

一、空调系统总体设计方案

1.1

工程概况3

1.2

设计依据4

1.3

主机选型4

1.4

地埋管系统设计4

1.5

初投资概算7

1.6

运行费用分析错误！未定义书签。

二、地源热泵系统介绍11

2.1

地源热泵的概念11

2.2

国家能源政策支持11

2.3

地源热泵的优势12

2.4

地埋管式热泵系统简介14

三、地源热泵技术的优势23

3.1

机组技术先进性24

3.2

机房设备掌握系统26

四、技术及售后效劳体系29

附一：可再生能源示范工程一览表错误！未定义书签。

附二：公司获国家专利产品一览表错误！未定义书签。

财政部、建立部地热空调建筑应用产业化基地---**集团

山东**环境科技集团是国内热泵行业的骨干企业、国家热泵系统工程技术讨论中心筹建组织单位、建立部建立科技常务副理事长单位、山东省热泵工程技术讨论中心依托单位，位于潍坊市国家级高新技术开发区惠贤路中段，是国家科技部认定的“国家火炬规划重点高新技术企业”。

集团占地面积400余亩，建筑面积6万多平方米，资产2亿多元，年产力量5亿元，员工1000余人，其中教授、博士等工程技术人员300人。公司具有国

际一流的热泵生产设备和国际化标准厂房，建有山东省科技厅定点的山东省热泵

技术讨论中心和国家级热泵工程试验室，是专业生产热泵产品的国家级高新技术企业，是热泵热水系统全国标准图集和公共建筑节能标准及地源热泵、水源热泵科普书籍、《地源热泵》月刊协办单位。

公司主导产品有：模块化地源热泵冷热水机组、模块化风源热泵冷热水机组、模块化复合源热泵冷热水机组、双工况太阳能冷热水机组、大型螺杆水源热泵机组等。其中，风源热泵空调机组、地源热泵空调机组、地温热泵空调机组均为国家科技部、国家环保总局等五部委认定的“国家重点推广新产品”；模块化地源热泵机组填补国内空白，居国际先进水平；复合源热泵空调机组是国家创造专利产品，属国际首创，填补国际空白，居国际领先水平；高温水源热泵机组技术处国内领先水平。2023年12月，双工况太阳能热泵系统经建立部科技中心组织的科技成果评估，“到达国内领先水平，具有广泛推广应用价值”。

2023年12月，地源热泵冷热水机组被建立部评为“中国科技地产优选技术品牌”。

2023年1月，地源热泵空调机组被山东省经贸委、山东省科技厅列入“山东省50项重大节能技术装备”。

2023年12月，在人民大会堂召开的全国建立科技自主创新表彰大会上，**公司被评为“中国地热能利用自主创新技术优势企业”八强之首。同时，“**艾尼维尔”地源热泵空调机组被评为“山东省名牌产品”。

2023年7月，**地源热泵机组、空气源热泵机组被列入建立部《“十一.五”建筑科技节能可再生能源应用技术名目》，占该名目公布的8项建筑可再生新能源技术中的2项。

2023年1月**被建立部评为“2023年中国建筑节能（地热能）十大影响力企业”第一名。

自2023年至2023年，**公司先后担当了建立部、财政部浅层地热能可再生能源示范工程三十余项，2023年7月，**太阳能热泵、地热能热泵空调机组获得“省经贸委节能减排新技术产业化嘉奖基金”，有力的推动了我国地热能技术

在全国的推广应用及行业的进展，为我国建筑节能减排工作作出应有的奉献。

在行业内，**领先通过ISO9001国际质量治理体系认证和ISO14001国际环境治理体系认证，拥有31项具有独立自主学问产权的专利技术，其中2项创造专利，29项有用新型专利，公司主编的《地源热泵标准》、《高温热泵标准》、《太阳能热泵标准》成为我国最早的行业标准和地方标准，并备案山东技术监视局。**公司是山东省科技厅认定的“省科技型企业”、“制造业信息化示范企业”和“中国专利.山东明星企业”。2023年7月，**公司主导产品复合源热泵机组、水冷机组、风源热泵分别作为国家Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅳ级能效空调产品通过中国能效标识治理中心备案。这是**公司为协作国家节能减排要求，促进“十·一五”节能目标的实现做出的积极努力。

以山东**空调设备有限公司为依托的山东省**技术讨论中心是山东省首家以企业为载体的热泵讨论开发基地，对山东省热泵行业的进展起到了积极的带动作用，也为公司高水平快速研发热泵技术供应了良好的平台。由潍坊市政府、科技部、**集团三方拟投资2亿元建立的国家热泵系统工程技术讨论中心正在积极筹建中，该中心的投建必将推动我国热泵行业的技术水平，并将成为国际热泵技术沟通的平台。

一、空调系统总体设计方案

1.1

工程概况

1.1.1工程建筑概况

本工程名称为**居住小区，建立用地88.71亩，总建筑面积为11.52万m2。

建筑物拟使用空调面积状况

序号

建筑名称

设计住户数（户）

空调建筑面积(m2)

1

多层住宅

280

35300

复式住宅

36

7800

高层住宅

232

33500

沿街商业

5

单身公寓

6800

6

协作公建

7

车库

8

合计

548

83400

1.1.2系统总冷热负荷计算

根据居住建筑节能设计标准，经负荷系数计算法，同时考虑外界环境不行预见因素，本工程总体夏季冷负荷指标60w/㎡，冬季热负荷指标50w/㎡；

工程总设计负荷：

住宅夏季总冷负荷：60w/㎡×83400㎡=5004kw；

住宅冬季总热负荷：50w/㎡×83400㎡=4170kw；

依据住宅整体利用率，按70%配置负荷，则该工程夏季总冷负荷：3502.8kw，冬季总热负荷：2919kw。

1.1.3用热水量计算

共548户，每户每天用热水量为150L，总每天最大用热水量为80吨。

1.2

设计依据

1）《采暖通风与空气调整设计标准》

（GB50019-2023）

2）《地源热泵系统工程技术标准》

（GB50366-2023）2023版

3）《通风与空调工程施工及验收标准》

（GB50243—2023）

4）《给排水管道施工及验收标准》

（GB50286-97）

5）《建筑给水排水设计标准》

（GB50015-2023）

6）《电气装置安装工程施工及验收标准》（GB50254/9-1996）

7）《建筑安装分项施工技术操作标准》

（DB21-900-1996）

8）《外墙外保温工程技术规程》

（LGL144-2023）

1.3

主机选型

本工程设计依据实际状况设置两个机房。主机选用山东**空调设备有限公司的大型螺杆式土壤源热泵机组SM（D）-160LR六台，总制冷量3768kw，总制热量4392kw，满意建筑制冷、采暖的需要。

1.4

地埋管系统设计

根据《地源热泵系统工程技术标准》GB50366-2023（2023版）的要求，当建筑面积大于5000m2时应做岩土热响应试验。由于本工程还没有做岩土热响应试验，所以以下设计和计算均依据：（1）现有图纸和甲方供应的资料；（2）四周类似胜利案例相关的试验数据。

依据工程现状和建筑场地条件，采纳竖直双U埋管的形式。换热管采纳外径25mm

PE100聚乙烯管，设计在小区空地范围内打孔，孔径150mm，设计打孔深度100m，孔间距4.0m，每口井占地面积20㎡，依据总平面图纸，空地面积约算为28000㎡，理论可布置686口井。每6个孔为一组（局部因便于水平管敷设做相应调整）。考虑避让其他专业管线，如给排水管、电缆等，同时考虑管路热量损失、成孔困难、预留进出重型设备及车道位置等状况，暂按成孔率90%计算。由于埋管数量比拟多，为便于检修，将换热孔分为多个分区，并设检修井。埋管区域地埋管水平干管埋深在地下1.8m以下（避开其他专业管线）。

（1）、设计夏季每米井深放热量为55w，冬季每米井深吸热量为45w；

（2）、夏季冷负荷3768kw，冬季热负荷为2919kw；

（3）、埋管长度68509.09米。

依据类似工程的勘察报告，徐州地区地下土壤平均温度在16.5℃左右。当冬季制热时地源侧运行工况为3～8℃，此工况一般不会结冰，但考虑系统常年吸取地下热量，或特别严寒天气年份时，吸热量增加将会导致土壤温度下降，有结冰的可能性，为确保运行的稳定性与牢靠性，采纳参加20%乙二醇溶液的方法，使凝聚温度降至-10℃，即可保证使用效果又不增加许多投资。

说明：乙二醇的物理化学特性

成分：乙二醇>95%，磷酸氢二钠0.4m/s

换热器材料

PE100

9

PE管连接

热熔

换热器形式

De32单U形管

电熔

De25双U形管

10

地下换热影响因素

土壤热物性

垂直埋管间距

4～6m

土壤温度特性

5

埋管井深

50～180m

地下水渗流

6

回填材料种类

原浆回填

钻孔内热阻

混合料

钻孔回填材料

7

循环液

水

乙二醇水溶液

盐溶液

不同地区地源热泵设计留意事项

地源热泵的使用具有很强的地域性，南方、北方、中原地区各不一样，南方地下温度较高，北方地下温度较低，而南方以制冷为主，向地下排放热量大于吸热量。北方以采暖为主，从地下汲取的热量大于排热量，形成地下热量不平衡的冲突。要解决地下热平衡问题需做到如下几点：

首先是对拟建工程进展全年动态负荷计算，这是设计地下埋管换热器大小的依据，对于北方地区，可以根据夏季冷负荷设计土壤换热器的尺寸，对于南方地区，可以根据冬季向土壤的吸热量来计算换热器的尺寸大小。

系统设计前把握和了解地下埋管换热器四周土壤温度场的分布，借助于数学和工程软件，对埋管四周的土壤温度场分布进展数值模拟，有利于合理设计地下换热器的埋深、数量及间距，对提高热泵系统的性能系数和经济性，降低系统初投资具有重要意义。

对存在冬夏两季从土壤中吸排热不平衡的地区，应对地源热泵系统辅以其它冷热形式来平衡埋管换热器需要多向土壤吸取的热量。而南方地区，平衡夏季向土壤排热量可以采纳帮助冷却塔散热、利用建筑四周的景观喷泉或者地表水来消退峰值负荷。另外就是选取带热回收功能的机组，通过利用制冷机的冷凝废热来制取生活热水而削减了系统对土壤的热排放，也能起到缓解土壤热平衡的目的。

准时对各个地区已建土壤源热泵工程的设计和系统运行状况进展数据和阅历总结，分析土壤源热泵技术在各个地区应用的气候、土壤地质条件，从而为后期的工程应用供应技术参考。

地热换热器方案设计概算指标

工程与数值

每米孔深换热量/(W/m)

建筑面积与地埋管面积之比

土层

岩土结合

岩石层

土层

岩土结合

岩石层

竖直埋管

单U形管

30～40

40～50

50～60

3：1

4：1

5：1

双U形管

36～48

48～60

60～72

4：1

5：1

6：1

**地源热泵工程技术流程

在工程确定采纳地源热泵或甲方有意图采纳地源热泵工程时，我方将派专业技术人员进展现场勘查，确定是否有足够范围供埋管使用。

现场勘查

热物性试验

不同工程所在地的地质状况不同，为保证系统长期稳定运行，须打测试孔测定单孔换热量。依据工程面积的大小，我方确定试验孔的个数。

软件计算模拟拟

方案初步确定

将测试孔的数据输入“地热之星”模拟计算软件。模拟计算出单井换热量及土壤在15年后的热物性平衡状态。

通过以上三步方案确定，最终确定工程的地源热泵系统方案。

方案论证

方案修改

在工程实施阶段我公司将派出专业安装队伍，严格根据标准、标准执行，确保工程质量。

工程实施

工程验收

在系统投入运行时，我公司将进展不定期回访，为用户解决后顾之忧。

效劳跟踪

热物性测试仪：本热物性测试仪具有多种智能化功能。使用便利，测试结果牢靠，为地源热泵系统的设计和方案优化供应了试验数据，已在国内不同地质和气象条件下的很多工程现场应用，效果良好。

“地热之星”模拟计算软件使地热换热器的设计和施工从凭阅历估算走向理论指导下的分析计算，大大缩短计算时间，便于优化设计。

三、**地源热泵技术的优势

追溯我们的历史：从九十年月初我们公司就联合国内各大院校积极开展热泵技术讨论，96年**第一台风冷热泵诞生。97年第一代地源热泵诞生，98年其次代地源热泵进入实测阶段。自99年开头，**地源热泵产品进入应用阶段。2023年11月12日，**地源热泵系统通过了山东省科技厅组织的专家鉴定，成为国内同类技术中最早通过国家级鉴定的地源热泵系统之一。

以**地源热泵为核心的水源中心空调系统自推向市场以来，以其卓越的工作能效、先进的掌握手段以及精良的工艺博得社会广阔用户的认同，已成为该领域的知名品牌。

2023年国家科技部、国家环保总局等五部委认定的“国家重点推广新产品”；填补国内空白，居国际先进水平

2023年“**尔”被评为闻名商标；2023年12月地源热泵空调机组被评为“山东省名牌产品”；之前获得“中国著名品牌”称号

2023年12月，地源热泵冷热水机组被建立部评为“中国科技地产优选技术品牌”

2023年12月，在人民大会堂召开的全国建立科技自主创新表彰大会上，**公司被评为“中国地热能利用自主创新技术优势企业”八强之首

2023年1月，地源热泵空调机组被山东省经贸委、山东省科技厅列入“山东省50项重大节能技术装备”

2023年1月**被建立部评为“2023年中国建筑节能（地热能）十大影响力企业”第一名。

担当，探究，超越，高新技术的层出不穷奠定了超常规进展的根底，企业以每年业绩翻两番的速度稳定进展，公司在完善自身产品的同时，引导传统空调产业向节能、环保、数字化方向拓展,它必将成为世界一流高科技企业的强者。

3.1

**机组技术先进性

**公司能为用户供应完善的中心空调解决方案，这是由于**地源热泵机组引进欧美最先进的空调部件，加上自己独立学问产权的国家专利技术，有自己独特的优势。

1、机组模块化设计

机组采纳模块化设计，机组单个模块体积小、重量轻，可依据使用面积及冷热负荷单台运转，亦可多台组合，每个模块又可分为两个或多个完全独立的制冷（热）系统，这样一方面能使空调系统更紧凑，更节约空间，且易安装、调整和维护，另一方面，可使系统更节能，尤其在气候变化大时，随着不同的变化负荷，电脑自动掌握功能可依据负荷自动确定压缩机工作台数，有效的减小对电网的冲击，最大限度的节约电能，延长了机组使用寿命，同时对单台机组检修及维护时，其余机组正常工作，不影响建筑整体空调的使用效果。

2、精选压缩机及部件

**地源热泵机组压缩机采纳国际知名品牌，性能优越，制冷（热）系数高，牢靠性高，使用寿命长达30年以上。关键制冷配件如膨胀阀等选用美国ALCO公司或丹麦丹佛斯制冷配件，掌握局部硬件采纳西门子电器元件，掌握芯片采纳荷兰飞利浦电脑芯片，具有多种自动掌握和爱护功能，性能牢靠、节能高效，使用寿命长。

（1）压缩机

螺杆压缩机选用德国比泽尔压缩机，具有特别高效的制冷力量和COP值以及更长的运行寿命。采纳经多年验证的高质量材料和零件，构造牢靠耐用；并且安全爱护功能完备。

（2）高效换热器

冷凝器、蒸发器：机组均采纳高效率卧式壳管换热器，系统流程构造简洁，换热稳定，部件故障点少，修理保养简洁。蒸发器换热管采纳内螺纹管，冷凝器换热管采纳外螺纹管，换热效果大大增加。

（3）制冷管路配件

制冷配件选用世界闻名制冷配件制造商ALCO的产品，性能稳定，牢靠性高。

（4）电磁阀—ALCO阀体构造紧凑，体积小；直接导通，动作快捷，无须外力引导；工作压力范围广，制冷剂经过该阀时的压力损失小；性能牢靠，使用寿命长。

（5）枯燥过滤器—ALCO

枯燥过滤器选用高效过滤芯，对系统内的水分和酸性物质具有极强的汲取力量，保证整个系统安全、牢靠的运行。

螺杆地源热泵中心空调主机配件表

部

件

名

称

产

地

部件名称

产

地

半封闭压缩机

德国比泽尔

壳管蒸发器

江堰恒达

膨胀阀

ALCO

壳管冷凝器

江堰恒达

枯燥过滤器

ALCO

电脑芯片

飞利浦

电磁阀

ALCO

电器元件

韩国LG

触摸屏

广州邦普

3、应用范围广

**地源热泵由于其换热器的独特构造特点，它对水质要求较低。既可冬季供暖，亦可夏季制冷，同时还可以供应生活热水，一机多用，大大提高系统效率，节约了大量的运行费用，从而在削减了投资额的同时，还提高了建筑物的功能和档次。可广泛应用于户用、商用等舒适性中心空调系统和高精度、高干净度工艺性中心空调系统。

4、高效、环保、节能

高效就是制热、制冷力量强，节能就是为用户省钱。模块化机组将整台热泵机组分解成单元组合构造，这种设计以其单元步进的方式解决了其他机组很难解决的难题，即在建筑物负荷从最小到最大的变化过程中，机组电脑掌握系统自动调整其输出与负荷始终保持最正确匹配，从而大大节约了运行费用。空调系统设计良好的地源热泵机组可节省用户30-50%的供热制冷空调运行费用，与电供暖相比，相当于削减70%以上的电力消耗。依据国内外的运行资料，常规模块机组比常规热泵机组年运行费用可节省30-50%。

3.2

机房设备掌握系统

1）、友好的操作界面

在掌握室监控计算机上，操作人员可以对系统设备进展实时监控，向用户供应各个点的历史记录。

2）、系统运行参数实时监控

系统掌握各设备的启停、开闭，记录各设备的运行状态、故障及各管路温度、压力、电流等参数。

制冷主机、系统循环水泵、潜水泵、运行状态及故障报警

系统水的供、回水温度、压力和供水流量检测

检测室外温度、湿度，并通过软件计算室外湿球温度

通过电度表检测末端的能量消耗

补水泵启停、运行状态、故障检测

井水侧进出口温度、压力、流量的检测

3）、运行参数设定

掌握系统可依据实际运行状况，对系统要求参数通过运行界面的系统运行信息，参数再设定。主要由：

系统供、回水温度设定

井水侧供、回水设定

空调系统供、回水压力设定

井水侧供、回水压力设定

机房环境温度监测

压缩机运行工况设定等功能参数供使用者修改。

4）、运行参数记录

掌握系统对各个运行工况系统的模拟量掌握点形成历史数据记录和趋势记录图，以便日后打印和查询。其中，掌握系统的关键曲线有：

空调供、回水温度变化曲线

取热量、排热量曲线

负荷变化曲线

室外温度变化曲线

机组负荷变化曲线

5）、故障记录报告

系统全部的报警大事都在日记中记录，包括报警产生的大事、复位时间及被确认的时间等。