地源热泵空调系统设计培训教程讲解

2. 按照上述指标确定的冷负荷,即是制 冷机容量,不必再加系数.
3. 博物馆可参考图书馆,展览馆可参考 商店.其他建筑物可参考类似的建筑.
4. 由于地区差异较大,上述指标以北京 地区为准.南方地区可按上限采取.
5. 全年用空气调节系统冬季负荷可按 下述方法估算:北京地区为夏季冷负 荷的1.1～1.2倍,广州地区为夏季冷 负荷的1/3～1/4.
由公式(3)、(4)计算地下水流量，取较 大值46.9m3/h作为所需要的地下水流量。
(4) 井深的选择
抽灌水井的深度主要由项目所在地的水文 地质条件、取水层位决定；
水井的深度一般在100m左右，否则会导 钻打井成本的升高。
如果地下水位埋深较浅，浅部有较好的含 水层，如单层厚度大于5m的粗砂以上地 层，也可以减少井深只取上部含水层的水 ，井深可在50~60m之间。
(3) 水量的确定
根据供暖制冷工况下，水环路的最大放热量和最大吸热 量计算。初步估算流量时的可参照如下公式进行：
a、夏季制冷工况下： q1=3600Q1/ρcp(t2-t1) (3)
式中：q1为夏季制冷时所需地下水量(m3/h)；
Q1为夏季设计工况时换热器最大换热量(kw)，据公式(1)求得； ρ为水的密度(kg/m3)，可取1000kg/m3； cp为水的定压比热容，可取4.18kJ/(kg·℃)； t1为进入机组换热器的地下水温度(℃)； t2为出换热器的地下水温度(℃)。
代入值公式简化为：
q1=Q1/[1.163 (t2-t1)]
例题
• 某建筑夏季总冷负荷500Kw，机组EER 为5.0，根据（1）式计算 Q1＝500（1+1/5）＝600(Kw)
• 最大需水量计算为(温差为11℃)： q1＝600/（1.163×11）＝46.9(m3/h)
该建筑物热泵系统夏季需地下水最大抽水 量为46.9m3/h。
二、 地源热泵机组的选择
EK水（地）源热泵机组型式
1.EKSC水源螺杆机组 2.EKWD水-水机组 3.EKWS\WH水-风机组
EKSC水源螺杆机组
特点及适用场合
单机冷量大，效率高，可以分段调节或无级调节，可用于夏季制冷冬 季制热。适用于影剧院、酒店、办公楼、商场等大型场所.。
注: 地下水式可采用大温差小流量设计。
最大放热量Q1=[建筑冷负荷×(1+1/EER)] (1)
最大吸热量Q2=[建筑热负荷×(1-1/COP)] (2)
（注：COP为机组制热性能系数，EER为热泵机组制冷性能系 数，机组COP值与工况有关，在计算时应考虑地下水温度和末端形 式。）
得出最大吸热量与最大放热量相当时，应分别计算 供热、制冷工况下所需地下水量，并取其大者；当两者 相差较大时，根据项目规模，可采用辅助设备调峰解决 ，使系统更经济合理。
摘自《暖通空调.动力》
空调负荷估算指标
在需要进行工程方案的初步设计及报价时, 可通过下表对空调负荷进行估 算，以下为部分EK常用单位面积空调负荷估算指标。
顺序
1
2
3
4
5
6
旅
游
7
旅
8
馆
9
10
11
12
13
14
15
16
17
建筑类型及房间名称
客房（标准层）
西餐厅、咖啡厅
酒吧
大
中餐厅、宴会厅
会议室
中
小
中厅、接待室、商店、小卖部
2、设计程序及思路
(1) 收集地质、水文地质资料
• 首先应Fra Baidu bibliotek集项目地的地质、水文地质资料，结合 项目负荷情况以及场地条件，初步判定是否能采 用该系统。
• 规模较大、没有水井资料的项目，在设计前应钻试验 水井，评价单井的出水能力和回灌能力。
(2) 计算地下换热器的负荷
地下换热器的负荷与建筑物的供热、制冷及供生活 热水的设计负荷有关，其换热量应满足系统正常运行工 况时的最大吸热量或最大放热量的要求，计算公式如下 ：
R22 制冷量：95~530RT R134a 制冷量：80~400RT
EKWD水-水机组
特点及适用场合
机组主要优点是结构紧凑、体积小、重量轻、运行平 稳、管理方便.而且采用模块化设计，可以进行自动增卸 载调节能量。
具有热回收功能，可提供免费生活热水。
其全热回收型机组，
制
具有制冷，制热，制冷+热水，
形式： 同井抽灌、异井抽灌
目前的项目多 采用异井抽灌
适用范围：
地下水文地质条件比较好区域的项目
设计时应遵循的原则：
地下水换热系统应根据水文地质勘察资料进行设 计。
必须采取可靠的回灌措施，使抽取的地下水能够 全部回灌，且不将受污染的水与未受污染的水混采和 混灌。
地下水的持续出水量应满足水源热泵系统最大吸 热量或放热量的要求。
• b、冬季供暖工况下：
q2=3600Q2/ρ cp (t1-t2) (4) 式中：
q2为采暖时所需地下水量(m3/h)； Q2为冬季设计工况时需要提取的热量(kw)，据公式(2)求得； ρ为水的密度(kg/m3)，可取1000kg/m3； cp为水的定压比热容，可取4.19kJ/(kg·℃)； t1为进入机组换热器的地下水温度(℃)； t2为出换热器的地下水温度(℃)。
第二节 地下换热系统设计
二、地埋管热泵系统 1、概述 形式：水平埋管、垂直埋管
水平埋管因占地面积大、受气候影响大 等缺点，目前应用较少。而竖直埋管因 其占地少、工作性能稳定等优点，已成 为工程应用中的主导形式。
适用范围及优缺点（与浅层地下水源热泵相比）
优点： （1）不依赖地下水，适应区比较广。 （2）该系统不抽取地下水，不干扰地下水管理。 （3）换热层位多，适用范围大，热储量较大。 （4）系统运行维护工作少。 缺点： （1）通过管壁传导换热，而管内外的温差一般不大，因此
按建筑面积估算
序号 房间名称 冷负荷指标(W/m2)
1 旅馆
80～90
2 办公室
85～100
3 图书馆
35～40
4 医院
80～90
5 商店
105～125
6 体育馆
200～350
7 计算机房
190～380
8 数据处理
320～400
9 剧院
120～160
注：
1. 上述指标为总建筑面积的冷负荷指 标,建筑物总面积小于5000m2时,取上 限值.大于10000m2时,取下限值.
• 专用的回灌井应下有回扬泵，其它要求同抽水井。
(7) 井数的考虑
• 要用较少的井完成需要的取水量，单井的出水能力以5m 降深考虑。由系统所需最大水量除以单井出水量得到抽 水井数。
• 回灌井数量应根据各地水文地质条件确定，一般应等于 或多于抽水井数量。
• 根据水源热泵供暖的特点，可以采用适当提高利用温差 的方法减少地下水的用量。提高利用温差的方法有多机 组串联用水和单机混水法或板换隔离法。
• 系统具有灵活的扩展能力
制
• 系统布置紧凑、灵活
冷 量
• 省掉中央机房，减低公共部分管道
：
的占用空间
0
8
• 无需一次投入主机，分散投资压力
35
. ~ HP
主要办公楼、商场、宾馆、医院等 场所.
三、负荷计算
空调负荷估算指标
在没有掌握具体空调房间的面积、性质、使用对象等情况下，仅知 道整个建筑的面积，可通过建筑面积来估算确定空调负荷。
空调负荷
通过 围护 结构 传入 的热 量
透过 外窗 进入 的太 阳辐 射热
量
人体 散热 量
照明 散热 量
设备 等其 他内 部热 源的 散热 量
食品 或物 料的 散热 量
渗透 空气 带入 的热 量
伴随 各种 散湿 过程 产生 的潜 热量
四、地下换热系统设计
地下换热系统设计
一、浅层地下水源热泵系统 1、概述
冷 量
制热+热水，热水五种模式，
：
20
真正“一机三用”功能。
48
0
~ RT
主要用于中、小型
宾馆、办公、医院、药
厂、等场所.
EKWS/WH水-风机组
制
特点及适用场合
冷 量
：
• 方便独立计费，免除物业管理纠纷
0
8
• 各户独立操作，实现自由制、制热， 达到传达四管效果
6
. ~ HP
• 具有回收建筑物内余热功能
200 130~200 120~160 160~200 120~200
空调负荷估算指标
以下为《技术措施》部分具有代表性的单位面积空调负荷估算指标。
按空调面积估算
序号 建筑物类型及房间名称 冷负荷指标(W/m2)
1
旅游旅馆：客房标准
80～ 110
2
西餐厅
160～ 200
3
中餐厅、宴会厅
180～ 350
4 小会议室（允许少量吸烟）
200～ 300
5
图书阅览室
75～ 100
6
舞厅（交谊舞）
200～ 350
7
办公
90～ 120
8
公寓、住宅
80～ 90
9
医院：高级病房
80～ 110
10
影剧院：观众席
11
餐馆
180～ 350 200～ 350
摘自《暖通空调·动力》
空调负荷详细计算
在做施工设计时，必须进行详细的负荷计算，且详细的负 荷计算有利于准确确定空调的初投资和保证良好的运行效果。 所以详细的负荷计算在设计时是非常有必要的。空调负荷详 细计算通常由以下几部分组成：
(8) 其它
• 井间距：井间距应根据各地水文地质条件确定，一般不 小于50米；
• 水平连接管：目前的设计中一般都将每眼水井均设计为 可抽灌互用型，在水平连接管的设计上一般都采用双管 路系统，通过阀门的切换实现水井功能的转换。
• 在项目实施时，每眼水井在完井后均应做抽水试验和回 灌试验，结合试验数据对设计做进一步校正。
代入值公式简化为：
q2=Q2/[1.163 (t1-t2)]
例题：
• 某建筑物冬季热负荷500Kw，机组COP 值4.0，根据（2）式计算 Q2＝500（1-1/4.0）＝375(Kw)
• 最大需水量计算为(计算温差为7℃) ： q2＝375/（1.163×7）＝46.1(m3/h)
该建筑物热泵系统冬季需要地下水最大循 环量为46.1m3/h。
缺点： • 室外占地面积较 大 一般适用于小型的而且具有足 够占地面积的地方。
1.地埋管
1.2垂直埋管
• 优点： • 运行及维护费用低 • 占地面积较小 • 冬季无需辅助热源 • 不产生任何污染 • 节能效果明显 • 缺点： • 初投资费用稍高
2.地表水
与其他地源热泵系统的比较：
优点： • 运行及维护费用低 • 无需占用土地 • 室外施工费用低 • 冬季无需辅助热源 • 不产生任何污染
• 一般取水井水位以下15或20m之内不应下滤水管，一是 考虑动水位的下降，二是考虑留出潜水泵的长度和位置 ，避免抽空和进水口距滤水段太近（应大于2m）。井内 其它滤水管的位置要视含水层的分布情况而定，一般选 井内较厚的、颗粒较粗的2~3层为主力水层。粉细砂和较 薄的水层（1~2m）不宜保留，以免造成出砂等后患。
EK水地源热泵系统
目录
一、地热能交换系统简介 二、水源热泵机组的选择 三、空调负荷计算 四、地下换热系统的设计 五、中央空调水系统设计
一、 地热能交换系统简介
主要的地热能交换系统形式
1.地埋管
1.1水平埋管 1.2垂直埋管
2.地表水
3.地下水
1.地埋管
1.1水平埋管
优点： • 室外施工费用相对较低
空调负荷估算指标
顺序
18
19 医
20
院
21
22
影
23
剧
24
院
25
体
26
育
27
馆
28
29
30
31
建筑类型及房间名称 病房
一般手术室 洁净手术室 X光、CT、B超诊断
观众席 休息厅 化妆室 比赛馆 休息厅 贵宾室 展览厅、陈列室 图书阅览 科研、办公 公寓、住宅
冷负荷指标（w/m2）
110~160 180~250 300~500 150~200 200~400 180~250 160~200 200~350 180~250
缺点： • 需临近较大面积水域 • 系统效率低于其他方式
3.地下水
与其他地源热泵系统的比较：
优点： • 运行及维护费用低 • 室外施工费用较低 • 冬季无需辅助热源 • 无需占地，受建筑周围环境影
响小 • 不产生任何污染 • 换热效率高，节能效果明显
缺点： • 打井受政策限制 • 系统易受地下水源状况影响
理发、美容
健身房、保龄球
弹子房、棋牌室
室内游泳池
办公室
一般 领导
舞厅、夜总会
首层
商场、百货大楼
二层
按空调面积估算
三层及以上
冷负荷指标（w/m2） 120~160 200~250 250~300 350以上 300~350 200~250 200 180~200 100~200 180 200~320 120~180 200 250~400 350 300 250
(5) 井径和井管
井的直径可以为500~800mm，井管直 径一般为300~500mm，一开到底。井管可 选焊接管或卷焊管，也可选铸铁管，不宜 用水泥管，因为其使用寿命短。滤水管可 用打孔外缠丝钢管或桥式滤水管。
(6) 滤水管的位置
• 钻孔后应进行电阻率和自然电位或自然伽玛测井，根据 测井曲线解释的含水层位置决定排管方案。