地源热泵系统的设计及计算

一说到设计，人们往往想到的是工程技术人员的计算和绘图，当然这些都属于设计领域里的工作，而寻找解决问题的途径，也是设计任务之一。设计本身包括寻找解决问题的途径，所以它不限于事先构思，更不排斥实践，而应是思维活动与实践活动的统一。空调设计的任务及目的，就是把现有能效高的设备组织好、使用好、充分发挥它们的作用。

现代空调系统的不断发展使建筑物内的设施日益增多和复杂，这对改善人们的生活和工作环境有着积极作用，但同时也带来了由于系统设计、工程施工和运行管理不当而造成对自然环境和人体健康有害的因素。所以反过来力求解决这些问题就成为一种主要的推动力，促使空调技术更进一步向前发展。目前，建筑节能的重要性越来越引起人们的关注。从建筑设计方面来看，提高隔热保温性能，采用合理的朝向，增设必要的遮阳等可以减少空调负荷，降低能耗。对于确定的空调负荷，提高设备的效率和优化运行过程提供相应的硬件软件，都成为降低能耗的关健。

空调系统的设计一般采用工况设计法，是以夏季和冬季室外空气设计参数为依据的典型工况进行计算，并且是按最不利情况考虑，按照设备的额定工况选择指标。所以，设备选型较大。空调设备经常处于部分负荷状态下运行，必须要求设备在部分负荷运行时也能高效率运行。避免负荷变化了，而设备不能作相应调节，出现大马拉小车的现象；或设备也能调节负荷，但调节性能差，耗能指标落后。

因此，设计的任务就是要用先进的自控技术将空调全工况下的

性能调整到最佳程度，这就是所谓的过程设计方法。

一、中央空调设计主要参考以下的规范及标准

1、通用设计规范

1)．《采暧通风及空气调节设计规范》（GB50019-2003（2003

年版））；

2)．《采暖通风及至气调节制图标准》（GBJ114－88）

3)．《建筑设计防火规范》（GBJ116－87）

4)．《高层民用建筑设计防火规范》（ GBJ0045－95）

5)．《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》（JGJ26-95）2．专用设计规范：

1)．《宿舍建筑设计规范》（JGJ36-87）

2)．《住宅设计规范》（GB50096-99）

3)．《办公建筑设计规范》（JG67－89）

4)．〈旅馆建筑设计规范〉（JGJ67-89）

5)．《旅游旅馆建筑热土与空气调节节能设计标准》（GB50189-93）

6)．《地源热泵系统工程技术规范》（JGJ142－2004）

7)．《地面辐射供暖技术规范》（GB50366－2005）

8)．其它专用设计规范

3．专用设计标准图集：

1)．《暖通空调标准图集》

2)．《暖通空调设计选用手册》（上、下册）

3)、其它有关标准

二、空调冷、热负荷计算

空调负荷是指为保持室内空气设计条件，单位时间内室内空气输入或排出的热量，前者称为热负荷，后者称为冷负荷。热负荷、冷负荷与湿负荷的计算以室外气象参数和室内要求保持的空气参数为

依据。

冷热负荷的计算是空调工程设计中最基础的计算工作，负荷计算的准确性直接影响到建筑的能耗，工程的投资费用和整个系统的运行费用及使用效果。

在设计时，一定坚持对建筑物作负荷分析计算，只有认真的负荷分析计算，才有热泵机组合理的选型和正确土壤换器的设计。建筑冷热负荷的分析计算依据：建筑物类型、地理位置、环境条件、外围结构、建筑物功能、人员状况、新风量等。可采用能耗分析软件进行适当地优化分析，减少不必要的负荷浪费。

设计院通常采用负荷逐时计算法，专业公司通常采用经验估算。

1、室外空气参数的确定：

室外的计算参数取值的大小，将会直接影响室内空气状态和空调运行费用。除有特殊要外，一律按规范中的规定。

2、室内空气参数的确定

室内计算参数的确定，除了考虑所提出的一定必要外，空调房间的负荷要考虑下列因素：照明和设备散热量、人体散热量和散湿量、新风的热量和湿量。还应根据室外气温、经济条件和节能要求进行综

合考虑各种建筑物室内空气计算参数按国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）的具体规定。

3、冷、热负荷的计算

负荷包括：围护结构传热、外窗太阳辐射、人体散热、照明散热、室内物品的散热、空气的渗入带来的热量等形成的冷负荷。

冷负荷的计算

1）、围护结构传热引起的冷负荷：

其中： F——外墙、屋顶的计算面积 m2，

K——外墙、屋顶的传热系数 W/，查表

——外墙、屋顶的冷负荷温度的逐时值℃，查表。

2）、玻璃窗的冷负荷，

ａ.传热引起的冷负荷：

其中：Ｆ——窗口面积 m2，

Ｋ——玻璃窗的传热系数 W/，查表

t n——室内设计温度℃，

t t ——玻璃窗的冷负荷温度的逐时值℃，查表。

ｂ.玻璃窗日射引起的冷负荷

其中：——玻璃窗对太阳辐射直射的吸收率，

——玻璃窗对太阳辐射散射的吸收率，

——直射太阳辐射强度 W/m2，

——散射太阳辐射强度 W/m2，

——玻璃吸收太阳辐射热传向室内的比率，一般取

3）电热设备发热引起的冷负荷

4）室内湿源形成的湿负荷

ａ.人体散湿、热形成的冷负荷，

人体散热与性别、年龄、衣着、活动强度以及环境条件等各种因素有关，在人体散出的热量中，辐射约占40%，对流约占20%，其余40%.则为潜热。

ｂ.工艺设备散湿：

随着工艺流程可能有各种材料表面蒸发水汽或泄漏，其散湿量确定方法视具体情况而定，可从有关资料查出。

5）冷、热负荷的估算：

在初步设计阶段，由于设计基本数据不是很完备，所以一般是采用负荷指标估算冷热负荷,目的是为了做投资预算的依据。

a、建筑面积估算法