精编地源热泵筑龙网课件资料

2.3地源热泵系统优势
2.4地源热泵系统限制因素
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2.1.1、水源热泵概念
水源热泵技术是一种利用地球表面或浅层 水源（如地下水、河流、湖泊或海水）， 或者是人工再生水源（生活污水、工业废 水、地热尾水等）的低温低位热能资源， 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，既可供热 又可制冷的高效、环保、节能的空调系统。
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二、地源热泵中央空调:
地源热泵中央空调分为水源热泵和土壤(地)源热泵两类形式
2.1水源热泵空调系统
2.1.1水源热泵概念 2.1.2水源热泵原理 2.1.3水源热泵的分类
2.2土壤(地)源热泵空调系统
2.2.1土壤热交换器地源空调概念 2.2.2土壤热交换器地源空调分类 2.2.3工作原理 2.2.4机组运行过程 2.2.5土壤热交换器埋管形式
户型
机组型号机 输出冷量/输 输出热量/输 热最大回收 最大输入功
组型号
入功率KW
入功率KW
量KW
率KW
数量
HRHNDHW0091
28/6.7
28.4/8.3 29.4 10.7
1
HRHNDHW0071
24.4/8.3
24.4/6.7
24.5
9.7
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4.1.2 空调冷热负荷及主机选型 4.1.2.2设备布置及风管设计
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2.4地源热泵系统限制因素
初投资较高（打井、钻孔、埋管等） 需要有一定的空间埋设埋管系统 施工要求较高，需要专业施工队伍和设备 注意冷热负荷平衡的问题
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三、 上海地区别墅建筑采用地源热泵系统的可 行性分析
上海地区属于夏热冬冷地区,近几年最热月平均气温已 达30. 2 ℃、最冷月平均气温为4. 2 ℃,最冷月与最热 月平均相对湿度分别为75 % ,83 % ,高于35 ℃的酷热 天气长达半个月至一个月,日平均温度低于5 ℃的天数 长达两个月以上,因此每年传给土壤的冷热量基本相同, 其气候条件适合推广地源热泵。
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2.2.2土壤(地)源热泵空调分类
按土壤热交换器形式分为
设备间 草坪 地耦管土 回水管 土壤层 壤换热器 出水管 岩石层
垂直埋管地源热泵系统
水平埋管地源热泵系统
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设备间 土壤层 回水管 草坪 回灌井 地耦管
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2.2.3工作原理
供暖时，它吸取地热向用户排放，此过程只消耗少 量电能，如图1所示。
温度0C
夏季 冬季
25
20
25
20
25
20
26
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相对湿度%
夏季
冬季
噪音dB(A)
≤65
≤35%
≤45
≤65
≤35%
≤45
≤65
≤35%
≤45
≤65
≤35%
≤45
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4.1.2 空调冷热负荷及主机选型 4.1.2.1 空调冷负荷计算
因为上海地区冷负荷大于热负荷，机组选型以冷指标计算。根据 装修户型图，P型别墅空调面积为550M2。因为别墅对空调使用的 特殊性，满负荷运行的时间比较短，根据别墅图纸及各房间的使 用性质 ，别墅总制冷量74KW ，同时使用率80%。
设计方法与风冷系统相同,主要内容是合理 设计室内机组位置,使水管接入方便,还要 保证气流送/回风合理,减少室内各处温差.
确定送回风管路的走向,确定截面形状、尺 寸及材料,确定送回风口形式、位置、个数、 尺寸,进行风管的阻力计算,校核机组所需 的机外余压。
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4.1.3生活热水热负荷计算
2.2.1土壤(地)源空调概念
土壤(地)源空调系统是把热交换器埋于地下，通过 水在由高强度塑料管组成的封闭环路中循环流动，从而 实现与大地土壤进行冷热交换的目的。夏季通过机组将 房间内的热量转移到地下，对房间进行降温。同时储存 热量，以备冬用。冬季通过热泵将土壤中的热量转移到 房间，对房间进行供暖，同时储存冷量，以备夏用，大 地土壤提供了一个很好的免费能量存贮源泉，这样就实 现了能量的季节转换。
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2.1.2、水源热泵原理
地球表面浅层水源（一般在1000米以内），像地 下水、地表的河流、湖泊和海洋中，吸收了太阳 进入地球的相当的辐射能量，地壳也向井水,地表 水的传热,使水源的温度提高,而且水温一般都较 稳定。水源热泵技术就是：在夏季将建筑物中的 热量“取”出来，释放到水体中去；而冬季，则 是通过水源热泵机组，从水源中“提取”热能， 送到建筑物中采暖。
根据装修提供的图纸，根据《全国民用建筑工程设计技术措施给水排水2003年》，查卫生器的小时热水用水定 额及水温，得盥洗槽水嘴30L/h，水温30℃；淋浴器150L/h，水温40℃。
热水设计小时耗热量计算公式 Qh=∑qh（t2-t1）np.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（℃），按卫生器的小时热水水温； tl——冷水温度（℃），上海地区可选为5℃； ρ ——热水密度（kg/L）。 按照盥洗槽水嘴同时使用率为30%；淋浴器每户按同时使用3只，计算设计小时耗热量 21KW。 容积式小时耗热量设计（蓄水罐） 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500L的储热水罐来减小设计小
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1.2 VRV及多联机空调系统
该空调系统由1 台变频变制冷剂流量的室 外机、若干台室内机、冷媒管、冷凝水管 等组成。与1. 1 节（风冷冷热水机组加风 机盘管空调）系统不同的是室内外机之间 用紫铜冷媒管连接,不需要膨胀水箱、循环 水泵。这种系统能对各空调房间实现较精 确的温控,使用方便,运行节能。但无新风 供给,安装要求高,如发生冷媒泄漏,很难找 出漏点,不易维修。
地表水源热泵 （ SWHP ）
地表水热泵系统。通过直 接抽取或者间接换热的方式， 利用包括江水、河水、湖水、 水库水以及海水作为热泵的冷 热源。 2019/7/9
草坪
设备间
土壤层
回水管 出水管 岩石层
回灌井 抽水井 地下水
岩石层
设备间 草坪 回水管 池塘 出水管 换热器
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2.2土壤(地)源热泵空调系统
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目前常用空调系统存在的问题
上述3 种空调系统均为空气源热泵系统，室 外机组均要求暴露于大气中，所以对建筑立 面有影响,破坏了建筑的整体美观；系统夏 季制冷运行,将大量的热量排放至室外大气， 会造成周围环境空气温度的升高,加剧城市 的温室热岛效应；冬季低温下制热运行效率 低;冬季当室外温度低于零度时,还需要运行 制冷循环来除霜，增加了能量损失，制热效 果会大大降低。
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2.3地源热泵系统优势
可再生能源：利用浅层地热能作为冷热 源，实现冷热联供
节能：（高温/严寒季节）性能系数高， 节省运行费用30～50％；
环保：取消锅炉，减少热污染； 一机多用：一套系统实现三种用途，制
冷,供热及卫生热水.节省建筑空间
性能稳定：温度波动小，不受环境影响 美观：无室外机，不影响建筑外观
别墅建筑地源热泵中央空调系统工程的设计主要 分四个方面，即负荷计算及设备选型 、土壤换 热器系统方案、末端设备、自动化控制。
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4.1负荷计算及设备选型
4.1.1设计参考资料 4.1.2空调冷热负荷及主机选型 4.1.2.1空调冷负荷计算 4.1.2.2主机选型 4.1.3生活热水热负荷计算 4.1.4冬季最大热负荷及校核 4.1.5系统工作原理
7）室外空气计算参数 夏季室外干求温度tw=34.00C
湿球温度ts=28.20C
冬季室外干求温度tw=-40C 相对湿度φ ≤75% 8）室内空气设计参数（见表）
卧室 家庭室 客厅
9）地源热泵GLD计算软件
楼梯厅
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）
别墅部分房间冷负荷计算及汇总表
序号
层数
用途
空调面积 (m2)
冷指标(W/m2)
合计冷负荷(W/m2)
1
地下室
保姆房
9
2
工作室
37
228
2052
224
8288
…
…

…
…
…
…
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合计
230
74000
22
4.1.2 空调冷热负荷及主机选型 4.1.2.2主机选型
结合克莱蒙特的机组进行各户型的机组选型如下：
地源热泵地下埋管换热器处于地壳的浅层地表土壤中, 土壤的类型、热特性、热传导性、密度、湿度等对地源 热泵系统的性能影响较大。据地质钻探知上海地区的浅 层土是以黏土、亚黏土及粉砂为主的软土,属于第四纪 沉积层,且土壤潮湿,地下水位高,是埋管系统较合适的 土壤类型。
别墅建筑一般都带有花园,具备供地源热泵系统布管的 土2019壤/7/9 面积,因此在上海地区别墅建筑中采用地源热泵空18 调系统是完全可行的。
夏天热泵中制冷剂逆向流动，与用户换热的冷凝器变为蒸发器从集水器 中的低温水（7-12℃）提取热能，与地下循环液换热的蒸发器变为冷凝 器向地下循环液排放热量，循环液中热量再向地下低温区排放，如此循 环往复连续地向用户提供7-12℃的冷水。
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2.2.5土壤热交换器埋管形式
地下埋管换热器主要有两种形式，即水平埋管和垂直埋管。 选择哪种形式取决于现场可用地表面积、当地岩土类型以 及钻孔费用。尽管水平埋管通常是浅层埋管，可采用人工 开挖，初投资比垂直埋管小些，但它的换热性能比竖埋管 小很多，并且往往受可利用土地面积的限制，所以在实际 工程应用中，一般都采用垂直埋管。（见图4）
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1.1 风冷冷热水机组加风机盘管空调系统
该空调系统由1 台室外机(风冷冷热水热泵 机组) 、若干台室内机(风机盘管) 、水管、 冷凝水管及膨胀水箱、循环水泵等组成。 系统结构紧凑、安装方便、占室内建筑空 间较少,易与建筑装修融为一体。各房间温 度可独立控制,运行节能。缺点是无新风供 给,集水盘内容易集尘滋生细菌,存在漏水 可能。
由于夏季水源温度较室外空气温度低，冬季要高, 所以制冷/热的效率远高于空气源热泵.通常水源 热泵消耗1kW的能量，用户可以得到4kW以上的热 量或冷量。
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2.1.3、水源热泵的分类
井水源热泵（ GWHP ）
井水源热泵系统，也就是通 常所说的深井回灌式水源热泵 系统。通过建造抽水井群将地 下水抽出，通过二次换热或直 接送至水源热泵机组，经提取 热量或释放热量后，再由回灌 井群灌回地下。
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4.1.1设计参考资料
1）节能、舒适原则
2）建筑、装修图纸及对空调系统的要求
3）《空气调节设计手册》（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)
房间名称
6）《建筑设计防火规范》（GBJ16-2001）
地源热泵空调
一、目前上海别墅建筑常用的集中空调系统 及存在的问题
二、地源热泵中央空调介绍 三、上海地区别墅建筑采用地源热泵系统的
可行性分析 四、上海地区别墅建筑地源热泵系统设计 五、地源热泵的施工
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一、上海别墅建筑常用的集中空调系统及 存在的问题:
1.1 风冷冷热水机组加风机盘管空调系统 1.2 VRV 空调系统 1.3 风冷管道式冷热风空调系统
制冷时，它吸取用户室内的热量向地下排放，同样 也消耗少量电能，如图2所示
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2.2.4机组运行过程
冬天热泵中制冷剂正向流动，压缩机排出的高温高压R22气体进入冷凝 器向集水器中的水放出热量，相变为高温高压的液体，再经热力膨胀阀 节流降压变为低温低压的液体进入蒸发器，从地下循环液中吸取低温热 后相变为低温低压的饱和蒸汽后进入压缩机吸气端，由压缩机压缩排出 高温高压气体完成一个循环。如此循环往复将地下低温热能“搬运”到 集水器，从而不断的向用户提供45℃-50℃的热水。如图3所示。
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1. 3 风冷管道式冷热风空调系统
该系统由室外主机、室内管道机、冷媒管、 送风管道和风阀、风口等组成。与1. 2 节 系统相仿,也属冷媒直接蒸发式,只是将1. 2 节（VRV空调）系统的多个室内机改为一 个室内管道机,向各室内提供冷热风。管道 机可进新风,使室内空气清新,无漏水之忧, 相对价格低。但各房间不易独立控制,房间 送风量调节困难,集中回风影响各房间的私 密性,风管布置要占建筑空间。
四、上海地区别墅建筑地源热泵系统实例
以上海大华西郊别墅三层（2/-1）别墅住宅为例 进行介绍。该别墅建筑面积为550 m2 , 总空调 面积为530 m2 。别墅周围仅有一面积约为120 m2 的L 型空地可供地源热泵系统布管。
地源热泵系统:带热回收,制冷,制热,卫生热水三 位一体.冬季采用地板辐射采暖.