2014.8.22地源热泵方案设计

1地源热泵设计方案书2目录1第一章地源热泵原理介绍...........................................................................12第二章系统选型方案概述...........................................................................32.1项目概述........................................................................................................32.2方案简介........................................................................................................32.3地源热泵系统设计依据................................................................................32.4设计原则........................................................................................................32.5冷热负荷估算................................................................................................32.5.1建筑负荷估算.......................................................................................33第三章地源热泵系统技术方案....................................................................53.1地源热泵方案设计........................................................................................53.1.1热泵机组选型.......................................................................................53.1.2地埋管设计...........................................................................................53.1.3地源热泵机房主要设备选型...............................................................711第一章地源热泵原理介绍地源热泵是一种从浅层土壤资源中提取热量的高效、节能、环保的供热（供冷）系统，是目前可以利用的对环境最友好和最有效的供冷、供热方式。系统是以水作为冷热量载体，水在埋于土壤中的换热管道内与热泵机组间循环流动，实现机组与大地土壤之间的热量交换。冬季循环水通过埋在土壤中的高密度聚乙烯管环路，从土壤中吸收热量，使循环水温度升高，供给地源热泵机组，同时将富余的冷能存于地层中以备夏用。夏季循环水通过地埋管将热量排放到土壤中，使循环水温度降低供给地源热泵机组。通过地源热泵机组给室内供冷，同时将富余的热能存于地层中以备冬用。图2.1地源热泵空调系统夏季工况基本工作原理图2图2.2地源热泵空调系统冬季工况基本工作原理图夏季地源热泵机组制冷模式：通过蒸发器内冷媒的蒸发将由风机盘管循环所携带的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环同时再通过冷凝器内冷媒的冷凝，由水路循环将冷媒所携带的热量吸收，最终由水路循环转移至地表水、地下水或土壤里。在室内热量不断转移至地下的过程中，通过风机盘管，以13℃以下的冷风的形式为房间供冷。冬季地源热泵机组制热模式：在供暖状态下，压缩机对冷媒做功，并通过换向阀将冷媒流动方向换向。由地下的水路循环吸收地表水、地下水或土壤里的热量，通过冷凝器内冷媒的蒸发，将水路循环中的热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过蒸发器内冷媒的冷凝，由风机盘管循环将冷媒所携带的热量吸收。在地下的热量不断转移至室内的过程中，以35℃以上热风的形式向室内供暖。32第二章系统选型方案概述2.1项目概述一层：办公室；彩钢；7间；126平米恒温仓库；1间；260平米二层：宿舍；砖混；40间；680平米2.2方案简介根据项目建设地的水文地质条件及建筑使用需求，本项目拟采用地源热泵系统为冷热源，满足建筑冬季供暖、夏季制冷的要求。2.3地源热泵系统设计依据《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012《建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002《地源热泵冷热源机房设计与施工》06R115《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-97《实用供热空调设计手册》《全国民用建筑工程设计技术措施（暖通空调·动力）》2.4设计原则贯彻环保，节能，资源综合利用的设计理念。按照相关规范和要求进行设计。综合考虑投资、运行费用，设备的使用寿命等因素，优选系统方案。在系统的可调节性及可操作性方面，合理选配设备容量并配套相应自控设施以保证不同负荷时的可靠调节并达到运行节能之目的。2.5冷热负荷估算2.5.1建筑负荷估算冬季热负荷：Qr=F·q1/1000kW4式中：F—供暖面积（m2），q1—供暖热指标（W/m2）夏季冷负荷：Ql=0.85·F·q2/1000·nkW式中：F—供冷面积（m2），q2—冷指标（W/m2）估算建筑的冷热负荷见表2.5.1-1。表2.5.1-1建筑的冷热负荷表建筑名称建筑面积㎡冷指标W/m2总冷负荷KW热指标W/m2总热负荷KW办公室126100138010仓库260130348021宿舍68090619061汇总106610892注：此负荷为估算负荷。53第三章地源热泵系统技术方案3.1地源热泵方案设计3.1.1热泵机组选型选择热泵机组时，同时考虑到了以下几个因素：热泵机组要采用环保制冷剂。热泵的实用工况符合当地的地质状况。综合以上因素，采用TWS-MCG2模块化地源热泵机组。选用TWS-MCG2系列的地源热泵机组，夏季实际空调冷水进出水温度为12/7℃，冷却水进出水温度为25/30℃；冬季实际热水进出水温度为40/45℃，冷却水进出水温度为10/5℃。选择1台TWS-MCG2系列的热泵机组，型号为TWS-30MCG2。TWS-30MCG2单台主机参数如下：制冷量为111.8KW，制冷功率20.4KW，COP=5.5。制热量为125.3KW，制热功率26.1KW，COP=4.8。末端侧水流量为19.2m3/h，冷热源侧水流量为22.7m3/h（均为修正后参数）3.1.2地埋管设计项目设计采用双U型管形式，确定竖孔深度为150米；钻孔直径考虑施工方便、热短路等原因，钻孔直径152mm；钻孔间距设计为4米；内下管径为dn32的PE双U换热管，同时在U型管之间加设支架，保证地下换热管道的换热效率。地下换热器设计计算如下：A、冬夏季地下换热量分别是指夏季向土壤排放的热量和冬季从土壤吸收的热量。可以由下述公式计算：11111COPQQkW（1）22211COPQQkW（2）6其中1Q——夏季向土壤排放的热量，kW1Q——夏季总冷负荷，kW2Q——冬季从土壤吸收的热量，kW2Q——冬季总热负荷，kW1COP——设计工况下地源热泵机组的制冷系数2COP——设计工况下地源热泵机组的供热系数根据本项目选用的设备，地源热泵机组的制冷系数1COP=5.5，供热系数2COP=4.8。B、确定竖井总长度夏季：总制冷量为108KW.冬季每延米双U地埋管换热器换热量为65W,则制冷需要向地下排放的热量为：Q1=108×（1＋1÷5.5）=127.6KW需要地埋管的总长度为：L=127.6×1000÷65=1963.6m钻孔深度按照150m计算，夏季需要钻孔数为14眼。冬季：总制热量为92KW.冬季每延米双U地埋管换热器换热量为42W,则供热需要从地下吸收的热量为：Q1=92×（1-1÷4.8）=72.8KW需要地埋管的总长度为：L=72.8×1000÷42=1743.1m钻孔深度按照150m计算，冬季需要钻孔数为12眼。因此在本项目中，为了满足冬冬季热负荷的使用要求，钻孔14个，单孔深度150m。具体方案设计根据热物性分析报告确定。73.1.3地源热泵机房主要设备选型表3.1.3地源热泵机房主要设备选型表序号设备名称设备参数（单台）功率（kW）数量单位地埋管系统1.1地埋管孔深150m，具体数量依据热物性分析报告确定14孔1.2地源热泵TWS-30MCG2；制冷量111.8kW,制热量125.3kW制冷20.4;制热26.11台1.3末端循环泵流量19.2m3/h,扬程24m31台1.4地源循环泵流量22.7m3/h,扬程22m31台1.5末端定压补水装置补水泵流量1.0m3/h，扬程为16m；定压罐容积为24L，压力0.6MPa1套1.6地源定压补水装置补水泵流量1.0m3/h，扬程为16m；定压罐容积为24L，压力0.6MPa1套