平米别墅地源热泵设计办法

800平米别墅地源热泵设计方案编制单位：北京晟江地源空调安装有限公司

编制时间：2014年10月

目录

1工程概况 (2)

1.1工程名称 (2)

1.2项目概况 (2)

2设计依据 (2)

2.1设计规范 (2)

2.2室外设计参数 (2)

2.3设计负荷 (3)

3设计方案 (3)

3.1工作原理 (3)

3.2方案特点 (4)

3.3冷、热源 (5)

3.4系统设计 (5)

4地源热泵系统简介 (10)

5系统功能及特点 ·······································错误!未指定书签。

屯办公楼旧楼地源热泵设计方案

1工程概况

1.1工程名称

800平米别墅地源热泵工程

1.2项目概况

800平米别墅地源热泵工程位于北京市，空调总面积为800m2。

2设计依据

2.1设计规范

1、《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003；

2、《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2008；

3、《民用建筑热工设计规范》GB50176-93；

4、《建筑设计防火规范》GBJ16-87；

5、《实用供热空调设计手册》第二版；

6、《建筑工程设计文件编制深度规定》2003年4月；

2.2室外设计参数

冬季采暖室外计算干球温度（℃）-7.5

冬季通风室外计算干球温度（℃）-9

冬季空调室外计算干球温度（℃）-9.8

夏季空调室外计算干球温度（℃）33.6

夏季空调室外计算湿球温度（℃）26.3

2.3设计负荷

根据业主提供图纸和资料，建筑平均冷指标取为100W/m2，平均热指标取为80W/m2，确定空调负荷如下：

3设计方案

3.1工作原理

该方案以地源热泵作为冷、热源实现夏季制冷、冬季供暖。用户末端侧夏季采用风机盘管系统，冬季采用风机盘管采暖系统。户外侧设置地埋管换热器系统；系统

工作原理图见下图1所示。

图1系统工作原理图

3.2方案特点

1、本方案冷、热源采用地埋管换热器系统，不影响建筑物的外形美观、节能、环保，实现了与建筑的有机结合。

2、本方案采用地源热泵机组供热、制冷系统。在夏季，通过地源热泵机组与地源换热器进行热量交换传递，使地源热泵机组为房间提供冷冻水，实现制冷；在冬季，地源热泵机组吸收地源换热器的热量，为用户提供采暖热水。

3、利用大地浅层地下恒温的低品位热能，实现冷热的交换和能量的传递，使系统可以冬夏季都能正常的运行。

4、系统的自动控制系统配置合理，自动化程度高，热泵自动切换，10～100%无级调节，24小时无人值守运行。

3.3冷、热源

该建筑采用地源热泵系统。冷热负荷量按热负荷指标确定。采暖热水供、回水温度为45/40℃，制冷冷冻水供回水温度7/12℃主要由地埋管换热器系统承担。户外侧布置地源换热器井系统。

3.4系统设计

3.4.1系统形式

地源热泵空调系统主要有地源热泵机组、地埋管换热器、循环管道、自动控制系统、电气系统五部分组成。

3.4.2主机选型

根据上述技术参数，整个项目设计配置国际知名品牌意大利克莱门特涡旋式地源热泵机组一台为建筑供冷供热。

机组型号AQSW-H0262，其中制冷量为83.3KW，输入功率为15.7KW，制热量为87.2KW，输入功率为21.3KW。

机组制冷量及压缩机耗功标定工况：冷凝器进水温度25℃，出水温度30℃，蒸发器进水温度12℃，出水温度7℃。

机组制热量及压缩机耗功标定工况：冷凝器进水温度40℃，出水温度45℃，蒸发器进水温度10℃，出水温度5℃。

机组尺寸为：1055×649×1255

3.4.3水泵选型

根据主机流量及系统压损选择地源侧循环泵和末端循环泵：

循环泵选择南方泵业管道循环泵3台（一台为备用泵）：

水泵型号TD40-25/2，额定流量20m3/h，额定扬程25m，额定功率3kw，尺寸为340×160×600。

3.4.4补水系统

循环系统采用一套落地式膨胀水箱定压补水系统为空调循环水和地源侧循环水系统进行定压补水，采用囊式定压罐1个，补水泵1台。

为保证系统水质及设备的使用寿命，空调系统补水采用软化水，机房内设置全自动软水器1套。

3.4.5地源换热器系统

该小区的冷、热负荷均由地埋管换热器井承担，根据业主提供地勘地资料，埋管采用双U型垂直埋管形式，管材选用高密度聚乙烯管材HDPE100，管径为DN32，地埋孔孔深100m，孔径150~180mm，在制冷工况下时，地埋管单位延米放热量为45W/m；在制热工况下地埋管单位延米取热量为40W/m。地埋管换热器井布置在中间篮球场及建筑周围绿化带，本次设计考虑长期稳定的运行，在进行地源换热器井设计时考虑了地源热器井的衰减。

该工程采用集中垂直式地埋管换热器系统，地埋管换热器系统与土壤之间进行冷热交换，通过地源热泵机组进行冷热量的提取，达到制冷与制热的目的。制冷工况为：7/12℃，制热工况为:45/40℃。

地源热泵系统的最大释热量为：

Q1＇=Q1（1＋1/COP1）kW

式中：Q1＇——夏季向土壤排放的热量，kW

Q1——夏季设计总冷负荷，kW

COP1——设计工况下水地源热泵机组的制冷系数

地源热泵系统的最大吸热量为：

Q2＇=Q2（1－1/COP2）kW

式中：Q2＇——冬季从土壤吸收的热量，kW

Q2——冬季设计总热负荷，kW

COP2——设计工况下水地源热泵机组的供热系数

通过最大吸热量与最大释热量的计算比较得知。按其中较大者进行地埋管换热器的设计计算。

3.4.6地埋管换热器设计计算

地源侧换热管道选择双U换热管，根据业主提供地勘地资料，按照每延米夏季放热量45W，冬季吸热量40W进行估算。则地下换热器所需长度L为:

按照夏季负荷估算埋管总长度为2200m，按照冬季负荷估算埋管长度为1647.5m，埋管长度考虑余量，钻井深度取为100米，则需要钻井数量为22口。

按埋设深度不同分为浅埋（≤30m）、中埋（31～80m）和深埋（>80m）,对竖直U型管，一般为中埋，本方案取埋深为100m，则钻井数量见下表。对于竖埋管，考虑一定的水平间距，尽量减少各埋管单元之间温度场的相互影响。短时间和间歇运行的换热管间距为1.5m较适合，长时间连续运行的间距为3～6m较适合，本次设计取孔间距为5m，地源换热器井回填采用细沙回填。

3.4.7空调水系统

该空调末端水系统简单，为了节省初投资，空调水路采用异程式系统。

3.4.8管道循环系统

1、管道管件：采用国标热镀锌钢管，铸铁或冲压管件。