地源热泵技术方案

地源热泵系统工程技术方案一、项目介绍1、工程概况本工程为。总用地15322.46㎡。本项目总建筑面积约为，包括，旧楼。空调系统需满足建筑物冷、热负荷要求。2、设计依据2.1参考资料《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003（2009）《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005《公共建筑节能设计标准》DB13(J)81-20092.2设计参数采用负荷指标法估算建筑物的冷、热负荷：夏季冷指标为94.5w/㎡，冷负荷为3130.82kw；冬季热指标为81.7w/㎡，热负荷为2706.75kw。二、设计方案描述1、设计思路本项目埋孔面积有限，土壤换热器的数量仅能满足部分建筑物冷热需求，所以空调系统采用地源热泵+户式空调的组合方式，新增建筑的七层以下（含七层）及原有培训楼（旧楼）采用地源热泵系统，新增建筑的八层以上（含八层）采用户式空调。地源热泵系统采用集中温控系统实现自动控制。2、热泵主机配置描述本方案配置2台美国美意公司生产的MWH2800CC型地水源热泵机组。MWH2800CC型地水源热泵机组是以地能即地下水(井水、地埋管或其他地表水)为主要能源辅以电能，通过先进的设备将地下取之不竭但不易利用的低品位再生能源开发利用，使其变为高品位能源。MWH2800CC型地水源热泵机组的性能参数如下：机组制冷参数制冷量KW883制冷输入功率KW196蒸发器负载水水流量m³/h152蒸发器水压下降KPa66冷凝器源水水量m³/h186冷凝器水压降KPa53机组制热参数制热量KW1288制热输入功率KW225蒸发器源水水流量m³/h186蒸发器水压下降KPa70冷凝器负载水水量m³/h152冷凝器水压降KPa50压缩机性能型式半封闭螺杆式亚说几能量调节范围%12.5—100电源3Ph-380V/50Hz台数2启动方式Y-△启动最大工作电流A604启动电流A1736运行控制方式数字化操作系统，微电脑全自动控制保护功能高压、低压、防冻、流量、过载、逆相、缺相等蒸发器进出口管径mmDN200冷凝器进出口管径mm2*DN125R22充注量Kg185冷冻油填充量L2*13标准外形尺寸长*宽*高4750*1600*2250mm机组重量Kg6050运行重量Kg69503、室外地埋孔描述目前普遍采用的有垂直埋管和水平埋管两种基本的配置形式。水平埋管是在浅层土壤中挖沟渠，将PE管水平的埋置于沟渠中，并填埋的施工工艺。水平埋管占地面积较垂直埋管大，效率较垂直埋管低。垂直埋管是在地层中垂直钻孔，然后将地下热交换器（PE管）以一定的方式置于孔中，并在孔中注入填充材料的施工工艺。地下热交换器型式和结构的选取应根据实际工程以及给定的建筑场地条件来确定。本方案采用垂直埋管的型式。根据本项目地源热泵空调系统设计负荷，经过计算得土壤换热器总延米数为42000m，单位土壤换热器孔深选100m，则需要布置土壤换热器的数量为420个，孔径φ220mm。换热孔间距4×4m，若单孔占地面积平均以16㎡计，孔位分布总面积为6557㎡室外埋管采用高密度聚乙烯（PE100）塑料管，采用进口原料。垂直管采用抗压1.6MPa，SDR11D32的PE100塑料管，单U下管。室外水平管采用抗压1.0MPa，SDR17的PE100塑料管。室外地埋管为隐蔽工程，使用寿命50年以上，地埋管的管材、管件的选择与土壤热泵系统的使用效果、寿命等密切相关。多年来我公司致力于土壤源热泵技术的发展，在地下埋管方面做了许多研发工作，并在国家《土壤源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005中得以体现。4、软化水系统描述空调系统末端循环水侧由于要经常运行，同时要适应冷、热两种工况，必须进行软化处理，选用全自动软化水器制取软化水共空调系统末端侧循环系统使用。5、水泵描述本方案水泵采用了上海凯泉泵业（集团）有限公司生产的KQL、KQDP系列水泵。该系列水泵用电机直接连接，振动小、噪音低；电机采用Y2型电机，防护等级IP54全封闭结构，防止粉尘、飞雨、飞溅水滴等进入电机内部，造成电机损坏；F级绝缘，提高了电机使用的最高允许温升，因而抗过载能力高，耐力强，使用安全可靠，寿命延长；泵的进出口相同，并在同一直线，能象阀门一样安装在管路任何位置；用强制环流的不受转向限制的特殊结构配置的机械密封，用于水温80℃、105℃以下免保养，特殊波纹管设计保证了动环的补偿性和密封性能；独特的安装结构大大缩小了泵的占地面积，节约建设投资40%--60%；完美的设计确保泵得无泄漏，长寿命运行，节约运行管理费50%--70%。KQDP型立式多级泵主要过流部件为不锈钢制造，干净卫生。刚性联轴器传动。水泵的性能参数如下：名称型号流量（m³/h）扬程（m）电机功率kw转速台数冷冻水管道离心循环泵KQL150/315-30/4200323014803台（两用一备）定压补水泵KQDP30-4S*64461.128002台（一用一备）6、末端系统描述6.1新楼新楼末端系统设计为风机盘管+新风系统，风机盘管除设备房外均为吊顶内暗装布置。各层分别设置新风机盘管加新风系统，风机盘管除设备用房外均为吊顶内暗装布置。各层分别设置新风机组，通过新风管送至各房间。6.2旧楼旧楼末端系统设计为风机盘管。7、运行模式描述夏季，开启2台热泵机组为建筑物供冷，满足建筑物冷负荷需求。运行模式图如下所示：夏季工况运行模式示意图冬季，开启2台热泵机组为建筑物供热，满足建筑物热负荷需求。运行模式图如下所示：冬季工况运行模式示意图三、自控系统本工程采用集散式数字控制系统（DDC）具体控制内容如下：（1）制冷系统炙热系统采用一次泵变流量控制，冬季供热为恒温控制运建筑物供热热泵机组热泵机组土壤换热器取热取热供热供热建筑物供冷热泵机组热泵机组土壤换热器散热散热供冷供冷行。空调冷、热水循环泵变频控制。（2）空调机组和新风机组冷热水回水管上设动态平衡电动双通调节阀，通过调节表冷器的过水量以控制室内温度或新风机组送风温度。（3）风机盘管设三速开关，可冬夏转换的室温控制器联动风机开停的自动控制配置。四、地源热泵系统主要设备序号设备名称规格型号技术参数功率数量单位备注（kw）机房设备1地源热泵机组MWH280CC制冷：928KW1802台制热：736KW2182冷冻水管道离心泵XHG100-160(I)AL=200m³/hH=28.0m18.53台2用1备3定压装置补水泵XHG32-200AL=4.0m³/hH=44m2.22台1用1备定压装置稳压灌CRNL1000△V=0.50m³P=0.60MPa1台4全程自动软水器TRC-700L=8m³/hH=20.0m40.01台5软化水箱2.0×3.0×2.0V=10.0m³△V=1.50m³1台玻璃钢15000Kg6全程处理器SYS-250B1.0JZD-FL=572.0m³/h△P60KPaP=1.0MPa0.61台7地埋侧离心循环泵KQL150/315-30/4L=230m³/hH=26.0m303台8除污器DN250△P20KPaP=0.60MPa1台360Kg9分水器DN600L=2800mmP=0.70MPa1台3800Kg10集水器DN600L=2800mmP=0.7MPa1台3800Kg11分水器DN600L=2200mmP=0.7MPa2台3000Kg12集水器DN600L=2200mmP=0.7MPa2台3000Kg13定压装置补水泵KQDP30-4S*6L=4.0m³/hH=44m2.21台定压装置稳压灌CRNL1000△V=0.50m³P=0.60MPa1台420kg室外换热孔13打孔、下管、填料孔深100m420个14挖沟、打压、联络1套五、附件地源热泵系统简介近年来由于环保要求的提高，对建筑物的采暖空调方式提出了新的要求。作为建筑物，既需要冬季供暖又需要夏季空调。根据这种实际要求，我们推荐采用当今最新技术的热泵系统。地源热泵系统主要由地源热泵机组、土壤型换热器、膨胀水箱、循环水泵、室内风管、水管等组成（见图1）。地源热泵机组有水—水和水—空气两种型式。地源热泵机组与空气源热泵不同的就是主机无需放在室图1地源热泵系统组成图外。地源热泵机组可吊装于卫生间吊顶内、储藏室或室内其他隐蔽处。土壤型换热器是一个由高密度塑料管组成的闭式环路。循环介质为水或加有防冻液的水溶液。系统夏季运行时，通过地下换热管中介质的循环流动，将地源热泵机组冷凝器放出的热量散发给土壤。冬季运行时埋在地下换热管中的介质从土壤中吸收热量并将它传递给地源热泵机组的蒸发器（见图2）。由于在地表两米以下的土壤基本上不受大气环境温度的影响，而常年保持恒定温度。冬季远高于冬季大气环境温度。夏季又远低于夏季大气环境温度。因此地源热泵克服空气源热泵的技术障碍。空调效果不受大气环境温度影响，运行稳定可靠，并且效率大大提高，更重要的是不会对周围环境产生热与噪声等污染。是国家鼓励使用的一种空调形式。图2地源热泵系统工作原理图地源热泵系统特点1.高效节能地下土壤浅层温度一年四季相对稳定，热泵承受的动荷载小，磨损轻，使运行更稳定可靠，热泵寿命可长达20年，保证了系统的高效性和经济性。冬季地下水与土壤浅层温度为16～18℃，大容量地表水体温度为6～14℃，比环境空气温度高，所以热泵供热循环的蒸发温度提高，压缩比小能效比系数提高，与空气源热泵及溴化锂直燃机相比，相当于减少35〜50%以上的能源消耗。夏季地下水与土壤温度为18～20℃，大容量地表水体温度为22～26℃，其温度均比环境空气温度低，冷凝压力降低，压差小效率提高，可以节约用户40～50%的空调运行费用。2.一机多用功能地源热泵系统可供暖气、冷气实现舒适空调，可取代常规的锅炉加空调的两套装置。在热源条件充分情况下特定的热泵机组还可提供生活热水，达到经济实惠，安全可靠，一机多用。3.环境效益显著地源热泵与空气源热泵相比，没有室外机那样热气流污染又破坏建筑物外观形象。与溴化锂直燃机及煤锅炉相比没有燃烧后二氧化硫及温室气体的排放，（是造成大面积酸雨的主要原因）没有为燃料的存储所的引发火灾及爆炸而担忧。更没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地。地源热泵是以水作为传热介质与大地土壤进行热交换，不需要消耗地下水资源，不会对地下水质产生污染。4.优势地源热泵系统能充分利用蕴藏于土壤和湖泊中的巨大能量，循环再生，实现对建筑物的供暖和制冷。因而运行费用较低。地源热泵比风冷热泵节能40%，比电采暖节能70%。比燃气炉效率提高48%。地源热泵系统运动部件要比常规系统少，因而减少维护，系统安装在室内，不暴露在风雨中，也可免遭损坏，更加可靠，延长寿命。地源热泵系统在运行中无需燃烧，因此不会产生有毒气体，也不会发生爆炸。由于地源热泵系统的供冷、供热更为平稳，降低了停、开机的频率和空气过热和过冷的峰值。这种系统更容易适合供冷、供热负荷的分区。地源热泵的地下埋管选用聚乙烯和聚丙烯塑料管，寿命可达50年。地源热泵系统应用地源热泵系统的能量来源于自然能源。它不向外界排放任何废气、废水、废渣、是一种理想的“绿色空调”。被认为是目前可使用的对环境最友好和最有效的供热、供冷系统。该系统无论严寒地区或热带地区均可应用。可广阔应用在办公楼、宾馆、学校、宿舍、医院、饭店、商场、别墅、住宅等领域。