地热联合水源热泵供暖工程设计方案

地热联合水源热泵供暖工程设计方案二0一九年十二月目录前言 (3)第一章工程基本情况 (4)一、工程概况 (4)二、方案设计理念 (4)三、热泵的优良特性 (5)第二章地源热泵工程配置设计 (9)一、方案设计依据 (9)二、负荷计算 (9)三、机房设备配置 (9)四、系统自动化控制 (10)第三章系统投资预算及运行成本分析 (12)一、机房系统整体投资概算 (12)三、系统运行成本分析 (13)第四章工程设计施工与售后服务保障 (14)一、产品质量保障 (14)二、技术服务保障................................................... 错误!未定义书签。

前言本工程是地热水联合水源热泵采暖工程，工程位于********。

本方案按本工程特点，采用地热水和地下水式地源热泵实现整体供暖的设计方案。

通过总体技术方案论证与分析，主要经济技术指标如下：第一章工程基本情况一、工程概况1、项目简介本工程为位于******，总建筑面积为130000㎡，末端采用地板辐射采暖。

根据甲方提供的信息，现有65℃的地热井水80m³/h可供使用，为小区供暖。

2、气候条件清苑区年平均气温12℃，年降水量550毫米，属于温带季风性气候。

四季分明，冬季寒冷有雪，夏季炎热干燥，春季多风沙，秋季凉爽舒适。

冬冷夏热，雨热同期，来此旅游一般以夏秋季为宜。

3、工程要求设计冬季室温18℃-20℃。

二、方案设计理念本工程为居住建筑，设计与施工必须符合我国现行建筑节能措施的节能型建筑规范。

按地质条件，本工程具备采用热泵新能源绿色环保空调采暖供热的热源条件，在保证室内环境舒适度的条件下，保障小区清洁与低碳人文环境。

因此，本工程设计方针是环保、节能、高效、稳定、耐用。

设计原则是充分、合理、安全利用岩土层自然资源。

设计宗旨是实现国家可再生能源综合应用绿色建筑要求，达到最佳投资性价比。

依据地理位置、气象条件、建筑类型、建筑规模、岩土层、舒适度条件等要求：第一，按照负荷指标法计算冷热负荷；第二，按地下水源热泵系统特有的比压、比焓、比熵参量计算热泵机组理论循环焓值与理论动力配置，计算热泵机组理论能效比。

系统方案将全程贯穿科学有据、节能节省、实效优化的设计理念，达到用户满意的最佳设计与施工效果。

本工程冬季供热拟采用高效、节能、节省运行成本，且国家推广应用的可再生新能源“地下水源热泵中央空调系统”。

本工程采用地源热泵机组供热，机组系*****空调设备有限公司制造，是列入住建部“地源热泵推广应用产品目录”的我国领先技术的“国家级新产品”产品，获中国发明和实用新型专利的产品。

三、热泵的优良特性热泵是国际公认的节能设备。

空气、地下水、土壤、排放水、排放热、太阳能光热等热源多为热量较低的低品位热源，热泵使用少量高位能量作为驱动，是唯一将低品位热能提升为高品位热能的装备，兼备有高效节能、稳定可靠、环保清洁、一机多用、无需特殊建筑配合的建造等优良特性。

热泵是唯一具有制热制冷双效功能的装置。

因此，热泵是可再生能源利用的优良技术与装备。

热泵是热能提升装备，不是电热设备。

热泵的蒸发器将可再生能源中的热量经过冷媒的等压相变得到蒸发热，再经压缩机等熵压缩和冷凝器等压冷凝由冷媒释放井水的热能加热供暖循环水，实现稳定的不间断的供热采暖。

热泵具有制热与制冷双效功能，以相同运行机理与模式，不同的自动化控制与调节，夏季实施制冷空调。

根据热泵热力学，热泵在标准工况下其收益与付出比值是热泵性能系数（简称COP），公式：COP=Q h/P；式中Q h是制热量，P是输入功率，单位均是w或J。

其中：Q h= Qc＋P；Qc是热泵的冷媒在热泵循环中产生的制冷量；因此：COP=Q h/P=(Qc＋P)/P；推理得到COP=1＋(Qc/P)；根据上述论证，热泵理论换热效率=供暖理论总热量÷热泵理论总功率。

热泵消耗1kw电量，用户通常得到3～6kw热量。

由于地源热泵系统采取了特殊的换热方式，使它具有传统的空调系统不可比拟的优点：1、高效、节能冬季低温差的取热，使得地源热泵系统换热效率很高。

因此在产生同样热量或冷量的时候，只需小功率的压缩机就可实现，从而达到节能的目的，其耗电量仅为普通中央空调与锅炉系统的40%—60%。

下表为地源热泵与其它几中空调供暖方式的比较:图1 水源热泵与其它空调供暖方式初投资比较2、环保、无污染地源热泵系统在冬季供暖时，不需要锅炉，无燃烧产物排放，可大幅度降低温室气体的排放，既保护了环境，又可遵守《全球气候公约》，符合我国节能减排可再生能源利用的要求；3、低运行费用地源热泵系统的高效节能特点，决定了它的低运行费用。

维修量极少，使用寿命和建筑物同期，折旧费和维修费也都大大低于传统供暖系统。

自动化程度高，无需专业人员操控。

地源热泵系统的供暖和制冷费用只相当于普通技术供暖和制冷费用的30—70%。

图2 水源热泵系统与传统供暖制冷系统运行费用比较4、低维护费用地源热泵系统不带有室外安装的设备，不设冷却塔、屋顶风机，没有室外设备安装维护费用，压缩机工作稳定，不会出现传统设备中制冷剂压力过高或过低的现象。

5、运行灵活、系统可靠性强各个机组独立运行制热，个别机组故障不影响整个系统的运行。

机组的运行工况稳定，几乎不受环境温度变化的影响，即使在寒冷的冬季制热量也不会衰减．更无结霜除霜之虑。

6、智能远程中央控制利于采用全系统可编程智能化远程中央计算机控制，具有随人流变化而自动调整地热泵制冷或供暖出力，实现节能最大化，运行费用最小化。

还可设置显示和打印设备，可存储、分析各种采暖、维修等经济及技术数据，促进系统运行最优化。

7、节省占地空间地源热泵系统除机房外省去了锅炉类设备的煤场、渣场、油气库等附属设施，大大减少占地面积，附加经济效益提高，环境外部形象得到改善。

8、使用寿命长家用空调设计寿命 10年，燃气锅炉为10年；地源热泵机组为 25年，它比所有各种空调系统和采暖设备的寿命都要长。

9、应用灵活、安全可靠灵活性强，可用于新建工程或扩建、改建工程，可逐步分期施工，热泵机组可灵活地安置在任何地方，节约空间，无储煤、储油罐等卫生及安全隐患。

第二章地源热泵工程配置设计一、方案设计依据1、甲方提供的相关技术要求。

2、《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》 GB50736-20123、《地源热泵系统工程技术规范》 GB50366-2005(2009版)4、《地下水工程技术规程》 CJJ101-20045、《设备及管道绝热设计导则》 GB/T8175-20086、《通风与空调工程施工质量验收规范》 GB50243-20027、《建筑给水排水及采暖工程施工及验收规范》 GB 50242-20028、《制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范》GB 50274-98二、负荷计算本工程设计为单供暖系统，末端为地板采暖系统，由于工程具体建筑结构和建筑图纸不详，按照《民用建筑节能设计标准》，在方案初步设计阶段，采用单位面积指标法取值，单位面积热负荷指标取45w。

采暖总负荷为5850kw。

取值条件：冬季采暖计算温度-9℃，最冷月月平均湿度55%，冬季室内温度18℃-20℃。

三、机房设备配置1、主机设备配置地热水温度为65℃，水量为80m³/h，经过板换一次换热供暖后尾水再为水源热泵提供热源，满足整个小区的冬季采暖需求。

根据计算公式65℃每小时流量为80m³的地热水，经过板式换热器，提取25度温差，可提供2300kw的45℃热源水，可供暖面积为5万平米。

根据计算公式40℃每小时流量为80m³的地热尾水，经过板式换热器，提取32度温差，可为水源热泵提供3000kw的低品位热源，通过水源热泵机组可供暖面积为8万平米。

即一口地热井通过梯级利用即可满足本小区的采暖需求。

根据上述负荷计算主机配置热负荷。

系统选用两台螺杆式地源热泵机组SM-400LR， SM-400LR机组额定制热量1863kW，输入功率407kW。

2、机房整体设备配置表四、系统自动化控制1、系统机房采用集中管理，群控运行。

智能优化控制，用户可根据实际使用情况自行编制主机运行参数。

使设备达到最佳节能效果。

2、系统控制器采用彩色液晶触摸屏，可操作性强，人机界面显示友好，立体效果强，显示字符和图片，全图形界面控制系统，操作简单，系统软件可在线升级。

3、控制系统由可编程逻辑控制器、电接点压力表、NTC传感器、靶式流量计以及控制柜和软件系统组成。

实现设备启停、水泵启停、机组压机能量控制、故障检测、采暖侧及井水侧潜水泵和末端的供回水温度控制等功能。

第三章系统投资预算及运行成本分析一、机房系统整体投资概算以上概算不包含机房土建及变压器等费用。

三、系统运行成本分析地源热泵中央空调系统运行成本与运行管理模式相关，本工程采用能量调节节能控制技术，即：主机将自动根据室内负荷变化自动调节投入运行的负荷，实现25%～100%的能量调节，采暖侧循环泵与主机运行联动控制。

整个系统实现了最优化的节能效果。

第四章工程设计施工与售后服务保障一、产品质量保障1、采用专用热泵机组置换地下水冷热能量热泵置换冷热能量是通过压缩机闭路循环冷媒，冷媒在循环时产生比压、比焓、比熵的热力学过程，熵累积提高热源的温度，实现热泵制热换冷的功效。

空气源、地下水源、地埋管水源、太阳能源、工业废热热源等不同热源的热物理特性有很大区别，这就要求热泵机组的结构特征以热源不同而有区别，满足冷媒热力学过程的需要。

山东热泵工程技术研究中心研发、山东宏力空调设备有限公司制造的地源热泵机组是专与地下水换热器配套的机组，是国家住建部立项的部级科研项目，专家鉴定为国际领先技术，获国家新产品奖，通过CCC认证、节能认证等重要国家认证。

该地源热泵机组主要特点是低温适应性强，运行稳定性强，换热能效比达到1：5及以上，使用寿命20年以上。

与通用型地源热泵机组比较，除配置了国际先进品牌的高效压缩机之外：第一，地源热泵机组配置了地下水换热器专用型热泵蒸发器，提高了热泵机组对地下水热源热吸收效率，系统能效比通用地源热泵机组高15%左右。

第二，地下水源热泵机组的过热度与过冷度，与通用地源热泵过热度与过冷度相比，平均开度值低30%，导致压缩机回气不足，机组效能降低达50%。

山东宏力空调设备有限公司开发了地下水式地源热泵机组专用的自动化控制装置，通过自动化调控提高过热度与过冷度开度值，满足压缩机回气压力，回复了热泵机组高能效的特性，电耗降低5%左右。

宏力地源热泵机组外观设计（3）专用地源热泵机组的系统性能及部件选用1）机组经过数年优化设计，针对地源热泵运行工况特殊性，通过对压缩机、电子膨胀阀、蒸发器、冷凝器的国际先进技术引入与创新，适应不同工况，稳定可靠运行，保障最佳运行能效。