热泵空调系统设计方案

1污水源热泵空调系统设计方案2012年7月30日2目录1.综述....................................................................................................................................31.1背景.............................................................................................................................................31.2国内水地源热泵发展简史........................................................................................................31.3水地源热泵发展趋势................................................................................................................21.4国外水地源热泵的发展............................................................................................................31.5水地源热泵技术在中国的发展优势........................................................................................31.6水地源热泵技术在中国推广过程中可能遇到的问题............................................................52.初步设计方案..................................................................................................................52.1工程概况及暖通空调设计条件................................................................................................52.2气象和地质资料........................................................................................................................62.3水地源热泵系统简介................................................................................................................62.4初步设计....................................................................................................................................72.4.1污水源热泵系统地下换热器型式确定.........................................................................72.4.2空气处理方案与设备选择.............................................................................................72.4.3系统划分与气流组织.....................................................................................................72.4.4设备与管路布置.............................................................................................................72.4.5空调系统控制原理简述.................................................................................................73.负荷计算..........................................................................................................................93.1负荷计算....................................................................................................................................93.2水平换热管.......................................................................................................................114.投资和经济分析............................................................................................................124.1水地源热泵机组造价和运行费用..................................................................................124.2方案设计技术经济分析...........................................................................................................124.2.1技术分析.......................................................................................................................1212.2.2经济性分析.................................................................................................................1331.综述1.1背景水地源热泵中央空调系统是利用水与水地源(地下水、土壤或废热水)进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源，冬季把水地源中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时水地源为“热泵”；夏季把室内热量“取”出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时水地源为“冷源”。水地源热泵中央空调系统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。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％的燃料内能转化为热量供用户使用，因此水地源热泵中央空调系统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；由于水地源热泵中央空调系统的热源温度全年较为稳定，一般为9—16℃，其制冷、制热系数可达3.5—6.3，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％。水地源热泵中央空调系统的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40％以上，与常规电供暖相比，相当于减少70％以上，如果结合其他节能措施减排会更明显。虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25％的充灌量。该装置的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，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。1.2国内水地源热泵发展简史水地源热泵并不是一种新的空调系统，早在20世纪30年代，欧洲就已经出现了工程的应用，当时主要用于冬季的供暖。20世纪70年代，出现能源危机，水地源热泵系统的工程应用形成高潮，技术日趋成熟。由于中国空调技术应用较晚，水地源热泵作为传统空调的一个分枝，对大多数人说，确实较为陌生。我国在水地源热泵领域的研究始于20世纪80年代初的天津大学和天津商学院。自此，其他少数单位也先后在地热供暖方面进行了一系列的理论和试验研究，但是，由于我国能源价格的特殊性，以及其他一些因素的影响，水地源热泵的应用推广非常缓慢。20世纪90年代以后，由于受国际大环境的影响以及水地源热泵自身所具备的节能和环保优势，这项技术日益受到人们的重视，越来越多的技术人员开始投身于此项研究。1995年，中国国家科技部与美国能源部共同签署了《中华人民共和国国家科学技术委员会和美利坚合众国能源部效率和可再生能源技术的发展与利用领域合作协议书》，并于1997年又签署了该合作协议书的附件六--《中华人民共和国国家科学技术委员会与美利坚合众国能源部地热开发利用的合作协议书》。其中，两国政府将水地源热泵空调技术纳人了两国能源效率和可再生能源的合作项目，这一举措极大地促进了该技术的国际合作和推广应用。1998年是我国在·该领域的一个里程碑，从这一年开始，国内数家大学纷纷建立了水地源热泵的实验台。其中，1998年重庆建工学院建设了包括浅埋竖管换热器和水平埋管换热器在内的实验装置；1998年青岛建工学院建设了聚乙烯垂直水地源热泵装置；1998年湖南大学建设了水平埋管水地源热泵实验装置；1999年同济大学建设了垂直水地源热泵装置等。同时，我国也成立了一些专门的生产厂家，开始批量生产相关产品。这些科研单位和企业互相合作，在开发利用水地源热泵技术方面取得了很大的进展，做了许多实验研究和工程示范，产生了很多有效数据，这些宝贵的经验教训势必将大大加快我国发展水地源热泵的步伐。1.3水地源热泵发展趋势水地源热泵与中央空调相连接的供热／制冷系统是目前的发展趋势。综合利用低品位热能、高效率利用热能、简单化和一体化的水地源热泵系统等都是目前水地源热泵系统技术的前沿课题。根据水地源热泵20年来的发展趋势，其系统技术的发展大致有如下三个方向：(1)综合利用热能的趋势。将来的水地源热泵系统不仅用于一般住宅、办公用户的供热和制冷，更趋向于将供热的废弃能量(冷能)和制冷的废弃能量(热能)综合利用，比如用供热的废弃冷能运转冷藏库、自动售货机等，用制冷的废弃热能供应温室养殖、种植和生活热水等。(2)一体化趋势。随着新材料和新工艺的开发，将来的水地源热泵系统可能将热泵的转换系统与地上散热系统一体化，使采热和传热的效率更高。(3)实地建造的趋势。随着人们对居住和生活环境要求的不断提高，越来越多的建筑物需要常年供暖、制冷、热水和冷藏的功能。因此，充分利用建筑物的空间和周边的自然环境和自然能源，因地制宜地设计、制造和配套安装相应的水地源热泵系统也将是一个发展方向。1.4国外水地源热泵的发展地能热泵系统在北美和欧洲都应用的比较普及，根据国际地热联合会（Thegeothermalheatpumpconsortium）的统计，到2003年底，采用地能热泵技术制冷供热的建筑面积美国为3720万平方米，瑞典为2000万平米，德国为560万平米，加拿大为