住宅小区地源热泵空调系统设计方案书

住宅小区
【地源热泵空调系统设计方案书】
目录
01、某公司及主要产品简介....................03-05
02、工程概况......................................06-06
03、设计依据及原则................................06-06
04、设计方案......................................07-08
05、室外换热孔设计................................09-11
06、项目初投资费用分析............................12-16
07、运行费用分析..................................16-18
08、地源热泵与其它空调初投资与运行费用分析... .. 18-19
09、地源热泵简介........................... ..... 20-26
10、地源热泵系统简介...................... .... . 26-32
11、产品出厂检验..................................33-34
12、技术及售后服务承诺............................34-35
13、部分用户名录..................................36-39
一公司及主要产品简介
1、公司简介
某新能源有限公司，是集科研、生产、销售、服务于一体的专业制作中央空调、净化空调的高科技技术企业。

先后与全国著名高等学府、合肥通用机械研究院等单位进行技术合作，科研攻关，通过把高科技成果产品化，坚持技术创新，发展具有自主知识产权的专利技术，生产研发出了高效能的中央空调系列产品。

公司定位于节能减排的可再生能源和新能源产业领域。

公司主导产品地源热泵、污水源热泵、工业废热余热型热泵、海水源热泵、水冷冷水机组、水冷离心机组、空气源热泵机组等热泵系列产品及中央空调、净化空调末端系列产品，是利用浅层地热能、污水热能、工业废热余热、海洋热能、空气能等低品位的可再生能源和新能源的重要技术装备产品。

公司生产制造的热泵系列产品已为超过4000万平方米的建筑提供可再生能源供热热源和供冷冷源，年运行节能量超过40万吨标准煤。

十二五期间，某新能源有限公司将为社会提供10000台热泵机组，以年节约100万吨标准煤为目标，有效降低温室气体和有害气体的排放，为祖国节能减排事业贡献力量！
我们珍惜每一个客户的选择和认可，敬重每一个客户的批评和建议，感谢关心和支持某的每一个朋友和合作伙伴。

我们将继续以优良的售后服务，巩固并拓展销售市场，真诚地希望与您携手共创辉煌。

2、产品简介
某新能源有限公司专业生产经营热泵型中央空调系列，目前公司产品已发展到第四代、拥有十大系列一百五十多个型号。

公司产品主要分为中央空调主机和空调末端设备两大单元；
中央空调主机单元主要包括：水源热泵、地源热泵和空气源热泵三大板块；
空调末端设备单元主要包括：风机盘管、射流风机、组合式空调器、新风换气机和组合式净化空调等。

（1）中央空调主机单元
从热源利用上：既可利用地下水，又可利用河水、湖水等地表水、工业废水、城市污水、洗浴污水以及油田回注水等；从压缩机选型上：既有半封闭螺杆式机组、全封闭涡旋式机组，又有离心式机组；从换热器选型上：既有钎焊板式换热器、干式、满液式换热器，又有套管换热器。

从形式上：既有风冷式，也有水冷式。

（2）空调末端单元
公司空调末端设备单元共分为四大系列，两百多个产品规格，从形式上可分为：风机盘管、射流风机、组合式空调器、新风换气机和组合式净化空调器等；从送风方式上分为：独立送风设备和集中送风设备；从送风质量上分为：室内自然风循环设备和净化加湿设备；从静音方式上可分为：普通型和高静音型；
二工程概况
1、工程地址：某省
2、工程范围：
本工程为某省住宅小区地源热泵中央空调系统工程。

建筑总面积为500000㎡，拟采用概算法进行负荷的计算，单位面积热负荷60W/㎡，计算空调最大热负荷30000KW，单位面积冷负荷70W/㎡，计算空调最大热负荷35000KW。

三设计依据及原则
01、《全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调动力》（2009）
02、《通风与空调工程施工质量验收规范》 GB50243-2002
03、《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003)
04、《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）
05、《建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范》（GB50242-2002)
06、《通风与空调工程施工规范》（GB50738-2011)
07、《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736-2012)
08、《实用供热空调设计手册》
09、国家现行的其他相关规范及措施
10、利用地热资源，做到热能综合利用，达到最佳经济运行状态。

11、整个空调系统采用全自动控制，自动调节负荷，自动调节温度。

12、本工程设计方案遵循技术先进、投资省、效率高、经济实用、节省能源、无污染、运行管理简便的原则。

四设计方案
1、系统说明：
根据本项目建筑性质和热源情况，拟采用地源热泵式中央空调，为整个建筑冬季供暖提供热源。

2、负荷设计：
本项目设计标准，遵循空调系统高效节能的原则，冬季室内温度按照18-20℃，夏季因末端形式，暂时不考虑制冷模式。

3、设备选型：
3-1 机组选型：
本项目根据实际情况，主机选用某新能源有限公司生产的LSSDR-4100（螺杆）型地源热泵机组九台，满足建筑整体夏季冬季末端风机盘管制冷供暖方式的采暖需要。

3-2水泵选型：
本项目机房内水源侧均配置单级单吸立式离心泵，该水泵优点：
（1）泵体结构紧凑、体积小、外形美观。

其立式结构重心较低且重和于泵脚中心，增强了泵的运行稳定和寿命。

（2）安装方便。

进出口径相同并在同一中心线上，可像阀门一样安装在管路任何部位。

电机加上防雨罩可置于户外使用。

泵设有安装底脚，以便泵的安装稳定。

（3）运行平稳、噪音低、组件同心度高。

电机采用低噪音轴承，并设有不停机加油装置，泵叶轮具有极好的动静平衡，运行无震动，改善使用环境。

（4）无渗漏。

轴封采用耐磨硬质合金机械密封，解决了离心泵填料渗漏严重的问题，延长了使用寿命，确保了机房场地干净整洁。

（5）维修方便。

勿需拆卸管道，只要拧下泵盖螺母，取出电机及传动组件即可进行检修维护。

（6）可根据现场使用条件，泵机可立式、卧式、多方式安装，依据流量杨程要求，可采用并、串联方法，增加所需流量和杨程。

（7）所有空调机房内均配置备用水泵，均采取一用一备或两用一备方式，以便于用户在保持运行的状态下，进行维修或维护
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4
地埋管侧补水泵 SLS40-160（I)
一用一备 2
Q=12.5m3/h , H=32m N=3KW
五 室外换热孔设计
住宅建筑总热负荷35000KW ，室外选择垂直双U 型管埋管方式，管材选用PE （聚乙烯）管材，管径为De32，钻井直径为:φ150mm ，深度为120米。

双U 型埋管的换热量约为77W/m,每口井可从地下土壤中提取9.24KW 左右的热量。

L=Q1/77
其中L ——竖井总长，m
Q 1——冬季向土壤排放的热量，W 分母“77”是冬季每米井长散热量，W/m 所以：L=35000000/77=454546（米） 根据下式计算竖孔数目: 根据下式计算竖孔数目:
H L
N
其中 N ——竖孔总数，个
L ——竖井总长，m H ——每口竖孔的长度，m
竖孔个数不能太多，否则施工难度和施工成本大大增加。

454546/120=3787眼
根据我公司多年地埋管工程施工经验，在取热井深度为120米时，井与井之间的横向间距为4米，纵向间距为4米，相当于每口井的占地面积为4米×4米=16㎡，钻井的占地面积按16口井计算，可留出调整的余量，需要的占地面
积为60600㎡。

六项目初投资费用分析
1、机房系统:
特别说明：上述初投资费用不包含设备土建基础及配电房至空调末端或机房的配电费用2末端系统:
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3地埋管系统
地埋管系统造价（北）
七、运行费用分析：
1、某新能源有限公司地源热泵机组，配有微电脑自动控制系统，运行中，机组并非全天候满负荷运行，机组可以根据冷暖区域的负载状态，自动进行能量调节，用户可以自定温度上下限，当达到温度下限时机组会自动加载运行，当达到温度上限时机组会自动卸载直至停机，以达到最大节能目的。

2、该空调系统全年供冷暖期的冷热负荷调节系数按照0.55计算。

冷热负荷调节系数指：在供冷暖初末期，室内外温差较小，因此，室内初期和末期需求的冷热负荷量也相对较少，设备运行的频次自然缩短；在供冷暖中期，室内外温差较大，因此，最冷或最热的时间段内室内需求的冷热负荷量较大大，设备运行的频次相对较高，因此取0.55。

3、本冬季供暖时间为11.15-3.15日，共计120天。

夏季90天。

4、系统运行电价按照0.50元/度计算。

5、每天运行时间按照15h/日
6、计算公式：运行费用=额定功率×设备运行台数×每天运行时间×运行天数×全年平均负荷系数×电价。

北区市场
冬季运行总费用：1266元/天×120天=15.19万元夏季运行总费用：994.5元/天×90天=8.95万元
南区市场
冬季运行总费用：1464.7元/天×120天=17.57万元
夏季运行总费用：1143.2元/天×90天=10.28万元
八水/地源热泵与其它空调方式初投资及运行费用分析
九地源热泵简介
地源热泵是一种利用地下浅层地热资源
（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）
的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。

地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电
能），实现低温位热能向高温位转移。

地能分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在冬季，把地能中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。

通常地源热泵消耗1kW的能量，用户可以得到4kW以上的热量或冷量。

与锅炉（电、燃料）供热系统相比，锅炉供热只能将90%以上的电能或70～90%的燃料内能转为热量，供用户使用，因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省二分之一以上的能量；由于地源热泵的热源温度全年较为稳定，一般为10～25℃，其制冷、制热系数可达3.5～4.4，与传统的空气源热泵相比，要高出40%左右，其运行费用为普通中央空调的50～60％。

因此，近十几年来，尤其是近五年来，地源热泵空调系统在北美如美国、加拿大及中、北欧如瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展，中国的地源热泵市场也日趋活跃，可以预计，该项技术将会成为21世纪最有效的供热和供冷空调技术。

地源热泵是利用大地（土壤、地层、地下水）作为热源。

由于较深的地层中在未受干扰的情况下常年保持恒定的温度，远高于冬季的室外温度，又低于夏季的室外温度，因此地源热泵可克服空气源热泵的技术障碍，且效率大大提高。

此外，冬季通过热泵把大地中的热量升高温度后对建筑供热，同时使大地中的温度降低，即蓄存了冷量，可供夏季使用；夏季通过热泵把建筑物中的热量传输给大
地，对建筑物降温，同时在大地中蓄存热量以供冬季使用。

这样在地源热泵系统中大地起到了蓄能器的作用，进一步提高了空调系统全年的能源利用效率。

地下水源热泵系统的热源是从水井或废弃的矿井中抽取的地下水。

经过换热的地下水可以排入地表水系统，但对于较大的应用项目通常要求通过回灌井把地下水回灌到原来的地下水层。

最近几年地下水源热泵系统在我国得到了迅速发展。

但是，应用这种地下水热泵系统也受到许多限制。

首先，这种系统需要有丰富和稳定的地下水资源作为先决条件。

因此在决定采用地下水热泵系统之前，一定要做详细的水文地质调查，并先打勘测井，以获取地下温度、地下水深度、水质和出水量等数据。

地下水热泵系统的经济性与地下水层的深度有很大的关系。

如果地下水位较较低，不仅成井的费用增加，运行中水泵的耗电将大大降低系统的效率。

水资源是当前最紧缺、最宝的资源，任何对水资源的浪费或污染都是绝对不可允许的。

地源热泵冬季供暖原理
1、地
源热
泵供
热供
暖系
统的经济性分析
地源热泵系统可实现对建筑物的供热和制冷，还可供生活热水，一机多用。

一套系统可以代替原来的锅炉加制冷机的两套装置或系统。

系统紧凑，省去
了锅炉房和冷却塔，节省建筑空间，也有利于建筑的美观。

地源热泵系统的另一个显著的特点是大大提高了一次能源的利用率，因此具有高效节能的优点。

地源热泵比传统空调系统运行效率要高约40-60%。

另外，地源温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，整个系统的维护费用也较锅炉－制冷机系统大大减少，保证了系统的高效性和经济性。

根据国外的经验，由于地源热泵运行费用低，增加的初投资可在3-7年内收回，地源热泵系统在整个服务周期内的平均费用将低于传统的空调系统。

2、地源热泵中央空调特点
■超高效率
采用地环水冷或地下水直接冷凝，受环境变化影响小，采用目前引进的最先进的双螺旋管换热器，在制冷制热过程中均能达到超高运行效率，能效比可达4.0以上。

■制冷、制热效果超群
采用地环水冷，地下水温度长年变化不大，所以在制冷制热状态下均能达到较好的效果，同时机组运行可靠性大幅度提高。

在炎热地区，采集来自地下的冷量，室外温度高对冷却效果没有影响，很好地克服了风冷系统在炎热气候条件下制冷效果大大降低的弊病。

在寒冷地区，采集来自地下的热量，低温气候几乎不影响机组的制热效果，很好地克服了风冷系统在寒冷地区制热效果差的弊病。

■地环水冷，安全环保
采用地环水冷，冷、热源系统为封闭水循环系统，封闭水循环系统通过地埋管和大地进行热交换，不会污染水源，不直接抽取地下水，即安全又环保。

■地源水冷，能效更高
也可采用打井直接抽地下水或地下埋管的方式进行冷凝，这样用户可大大节省前期投资，机组能效更高。

■安装美观
所有设备均安装于室内，没有室外机，没有冷却塔，不影响建筑物的外观。

■特点
采用最先进的第三代双螺旋高效套管换热器，能效比高达5.0以上；机组比例协调，美观大方；而且机组既能满足用户空调需要，又能利用余热回收，为用户提供生活热水，真正实现了一机多用的功能。

■系统特点
地源热泵中央空调是以地能(地下水、地下沙土等蕴藏的能量)为主要能源，以电为辅助能源，开发利用地下取之不尽用之不竭的巨大能源、成本低、效果好、性能稳定的一种空调系统。

先进的地源热泵空调将地下取之不尽不能直接利用的低位能开发利用，成为可利用的高位能源，是一种真正节能、环保无污染的好空调。

结合有关地下水井回灌工艺技术，地埋管循环工艺技术，可在地下水源丰富或缺水地区推广使用，广泛适用于商场、宾馆、酒店、洗浴中心、住宅小区、别墅、分层租赁的商务写字楼娱乐场所等各类场所。

■机组特点
★热源稳定，效果显著
1）机组的热源可采用地下水、还可采用地下埋管的形式利用地下土壤进行换热，热源稳定，不受季节影响。

2）具备制冷、制热及生活用水的功能，制冷水温7-12℃，制热水温40-45℃，充分保证了空调使用效果。

★节省投资，经济实用
1）该中央空调形式不需要专门的冷冻水间、冷却塔等相应的配套设施，省去了基建费用。

系统具备极高的能效比，冷凝器常年使用恒定的地下水或土壤，蒸发器利用水作为载冷剂，从而大大提高了制冷量，可达普通空调的2—3倍，其用电费用最多可降低70%，效果显著，是一种高效节能的空调产品。

★高效压缩机，高效换热器
1）采用螺杆式压缩机，压机噪音小、运行平稳，经久耐用。

2）利用壳管式冷凝器和蒸发器，结构简单、换热稳定、效率持久、不易冻坏等特点，更加延长了主机的使用寿命。

★科学控制，装备完善
1）联动控制技术，可实现机组柔性便容量。

2）采用大屏幕彩色液晶触摸屏，人性化设计，操作方便快捷；并可实现远程控制。

3）机组具备高低压力保护、过电流保护、反相保护等完善的防护措施，使系统更加完备、可靠。

★维护容易
1）地源热泵系统的设备运转部件要比常规系统少，因而减少了维护，并且更
加可靠。

由于机组安装在室内，不暴露在风雨中，从而免遭破坏，延长了寿命。

2）地源热泵系统在运行中没有燃烧部分。

因此不可能产生二氧化碳、一氧化碳之类的废气，也不存在丙烷气体，因而也不会有发生爆炸的危险。

★高效、节能运行费低
由于地源温度全年相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源，这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%。

因此，要节能和节省运行费用40%左右。

地源热泵系统的效率比燃烧矿物、燃油、天然气和丙烷的设备都高，它只耗用较少的能量，因而其整个使用寿命期的运行费用较低。

★舒适可靠
1）由于地源热泵系统供热、供冷更为平稳，减少了停、开机的次数，避免了空气的过热和过冷的峰值。

这种系统更容易适应供冷、供热负荷的分区。

2）如果安装适当，地源热泵系统将可使用25-30年。

地源热泵系统有一台电动风机、一台小型循环水泵、一台压缩机，如有需要可增设一台生活热水器的循环水泵，这些设备耗电量是传统系统的1/3-1/2(埋管系统如果安装及管道材料适当，在美国、加拿大安装的系统将可使用50年)。

★易于改建
建筑物中现有的供热管道通常可直接连接到地源热泵系统上，埋管环路系统可安装在诸如房前屋后或任何环境的地下。

★改善环境
地源热泵系统所需的制冷量要比普通供热、供冷系统少。

由于安装在室内，在室外就见不到风管，或有噪声的空调机以及庞大的丙烷罐。

★属于可再生能源技术
地表浅层好象一个巨大的太阳能集热器，收集了大量的太阳能，比人类每年利用能量的500倍还多。

这种近乎无限、不受地域、资源限制的低焓热能，是人类可以利用的清洁可再生能源。

并且地能不象太阳能受气候的影响，也不象深层地热受资源和地质结构的限制。

另外地源热泵冬季供暖时，同时对地能蓄存冷量，以备夏用，夏季空调时，又给地能蓄存热量，以备冬用。

因此说地源热泵是可再生能源利用技术。

★环保效应显著
既不破坏地下水资源，又无任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，没有噪音，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量，同时还可以减少污染物的排放。

十地埋管系统简介
地埋管换热系统是地源热泵空调系统的核心和关键，热泵机组冬季需要通过地埋管换热系统从地下提取热量，实现建筑的供暖；夏季又需要通过地埋管换热系统向地下释放建筑内的热量，而实现建筑的制冷。

室外地埋管换热系统是在钻凿成的换热孔内安装高密度聚乙烯管（HDPE管），通过HDPE管内的换热液不断循环，来实现地层与换热液、换热液与机组、机组与房间内空气之间的热交换。

1、现场测试和优化
为了使设计参数更加优化、合理，在项目正式实施之前，我公司将结合首批换热孔的施工，采用测试仪器，对多组采用不同回填料方案和不同PE管安装方案的换热孔进行测试，通过实测对比，对初步设计参数进行校验和优化，使换热
孔的实施方案更加优化、合理。

2、竖直埋管管材及技术参数
本工程的地埋换热管将采用目前最常用抗高压的高密度聚乙烯管（HDPE100），可以保证使用50年以上。

技术参数为：管外径25mm、管壁厚3mm、额定承压能力1.6MPa。

本管材具有接口稳定可靠、抗应力开裂性好、耐化学腐蚀性、水流阻力小、耐磨性好、耐老化、使用寿命长等多种优点，除了应用在地下换热孔中外，还广泛应用于城镇供水、天然气、煤气输送管道、食品、化工等领域。

3、地埋管系统的设计方法
地埋管的设计主要是针对所在地区的地质、水文地质条件，结合系统运行工况，计算地埋管的换热量和满足负荷要求所需的换热管长度。

在现场勘测结果的基础上，考虑现场可用地表面积、当地土壤类型以及钻孔费用，确定地下交换器采用的布置方式。

尽管水平布置通常是浅层埋管，可采用人工挖掘，初投资一般会便宜些，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，所以在本工程中，采用垂直竖井埋管布置方式，且采用U型管形式及每个竖井中布置U型管环路。

地下热交换器中流体流动的回路形式有串联和并联两种，串联系统管径较大，管道费用较高，并且长度压降特性限制了系统能力。

并联系统管径较小，管道费用较低，且常常布置成同程式，当每个并联环路之间流量平衡时，其换热量相同，其压降特性有利于提高系统能力。

所有的换热孔通过地面联络管分区连接后，分别汇入机房内的集分水器内。

地埋管、集分水器、埋管侧循环水泵以及机房内管路系统和地源热泵机组形成一
个闭式系统。

地热能交换系统注满水后是一个闭式循环，通过循环水和地下土壤换热，将能量在建筑物内系统和地热能交换系统之间进行转换。

循环液在完全封闭的地下管路中流动，对地下环境无任何污染。

4、地埋管式地源热泵分类
地耦管土壤源热泵系统是一个密闭的闭路循环系统，它保持了地下水水源热泵利用大地作为冷热源的优点，同时又不需要抽取地下水作为传热的介质。

地耦管土壤源热泵系统从根本上解决了地下水水源热泵的种种弊端，是一种真正可持续发展的建筑节能的新技术，而且还具有适用范围广、运行费用低、节能和环保效益显著等优点。

土壤源热泵系统中的土壤换热器埋管方式可分为：水平式土壤换热器，垂直U型式土壤换热器，垂直套管式土壤换热器，热井式土壤换热器，直接膨胀式土壤换热器。

（1）垂直套管式土壤换热器
换热器有内套管和外套管的闭路循环系统，水从外套管的上部流入管内，循环时，水沿外套管自上至下的流动，从外套管的底部经内套管上流到顶部出套管。

套管式土壤换热器适合在地下岩石深度较浅，钻深孔困难的地表层使用。

通过竖埋单管试验，套管式换热器较U型管效率高20～25%。

竖埋套管式孔距在3～5m，孔径在150～200mm，外套管直径Ф63～Ф90～Ф150mm，内套管直径Ф25～Ф32。

目前在欧洲的瑞典采用较多的套管式土壤换，如下图所示：
2）土壤传热性能
地热换热器的传热性能在很大程度上依赖于土壤的热物理性质。

由于岩土类型（包括粘土、砂石或岩土等）、岩土湿度在不同国家、不同地区、不同城市，甚至在同一城市的不同片区都互不相同。

因此，设计和安装地热换热器有许多不确定的因素。

这些不确定因素都不同程度地影响着地热换热器的传热性能，进而影响地源热泵空调系统的正常运行。

设置在不同场合的竖直埋管地热换热器会涉及不同的地质结构，包括各地层的材质、含水量和地下水的运动等，这些必然会影响到地热换热器的传热性能和地源热泵空调系统的正常运行。

在设计过程中应该尽可能地弄清楚这些因素对地热换热器性能的影响，包括进行必要的现场测试，土壤热物性最好在现场用专门的仪器进行测定。

不同岩土热物性参数的单位井深换热量
单位井深换热量[W/m] 岩土类别热导率比热容密度
3
页岩0.835 840 2046.9 33.79
石灰岩0.984 890.4 2281.9 39.31
砂岩 1.838 1008 2616.8 63.78
大理石 3.489 924 3256.4 96.52
由上表可以看出，钻孔地点的岩土物性参数对单位埋管换热量的影响非常大。