金坛地源热泵(酒店)技术方案

技术目录第一章工程方案设计11.工程概括12．气象资料13.设计原则14.空调负荷25.埋管负荷45.1设计空调负荷45.2热水负荷45.3埋管负荷确定46.土壤换热器设计46.1土壤换热器管冬季工况取热性能46.2土壤换热器埋管形式的确定56.3土壤换热器数量的确定5A.计算条件与数据5B.地下换热器热工计算5C.换热井数量计算66.4土壤换热器埋管间距分析6A.地源热泵管群模拟工况7B.土壤换热器设计技术资料8C.地下换热器的材质9D.地下换热器回填料9E.保证地下换热器水力平衡措施10F.地埋系统故障确定方法10G.回填技术116.5土壤换热器使用安全性分析11A.设计合理性11B.布管方式11C.施工保证11D.材料保证127.土壤热平衡137.1空调累积荷13第1页7.2热平衡模拟148.热泵机房设备配置169投标主要设备性能介绍169.1机组选型分析169.2机组运行费用分析179.3热泵机组电脑选型参数表179.4关键元件材料配置清单189.5产品寿命(包括易损件)219.6主要检测设备清单229.7设备包装、标识、运输方案209.8投标设备性能介绍2110.售后服务2510.1技术服务2510.2美意售后服务30附：项目相关图纸资料第2页第一章工程方案设计1、工程概况江苏省金坛天誉物流有限公司酒店总建筑面积约为10000M2，其中一层1500M2为商业及接待大厅，二、三层2800M2为餐饮，四至六层4200M2为客房及会议，其中客房共计100间。设计使用地源热泵中央空调系统，中央空调使用面积约为8500M2，该建筑为地下一层，地上六层。本工程夏、冬两季均需要空调，根据要求，夏季总冷负荷为850KW/H，冬季热负荷为600KW/H，卫生热水按20T/天计；空调机房在建筑地下一层室内，机房面积需要约为80平方米，机房标高不低于3.5米，主机、定压补水装置、循环泵以及蓄热水箱等设备均设于机房内。本工程范围为所有空调内部空调主机设备、附属设备、管道联结以及地下埋管部分。2、常州气象资料：地理北纬：(度)32.2地理东经：(度)118.6拔海高度：(米)12采暖室外计算温度（℃）1.2冬季通风室外计算温度（℃）3.5夏季通风室外计算温度（℃）30.8夏季通风室外计算相对湿度（％）69冬季空气调节室外计算温度（℃）-1.2冬季空气调节室外计算相对湿度（％）74夏季空气调节室外计算干球温度（℃）34.6夏季空气调节室外计算湿球温度（℃）28.2夏季空气调节室外计算日平均温度（℃）31.3冬季室外平均风速（m/s）3.3冬季室外最多风向的平均风速（m/s）3.0夏季室外平均风速（m/s）3.4冬季室外大气压力(Pa)102647夏季室外大气压力(Pa)100573最大冻土深度：(cm)8.03、设计原则本工程需夏天空调制冷、冬天制热供暖以及全年供应卫生热水。过去，要解决这几种功能，至少需要用冷水机组和锅炉两套设备来完成，系统复杂，操作繁琐，值班维护人员多，运行费用较高，第3页日干球温度统计-100102030401-12-13-14-15-16-17-18-19-110-111-112-1干球温度（℃）日平均温度(℃)日最高温度(℃)日最低温度(℃)各月平均干球温度051015202530123456789101112月份月平均干球温度(℃)还会因为烧煤、油、气带来环境污染。本项目以环保节能为指导思想，采用先进可靠的地源热泵解决方案。冬季使用地源热泵系统供暖，夏季利用地源热泵制冷。空调系统的节能是建筑节能的主要部分，通过对空调的负荷模拟可预测系统的性能，以便利用模拟结果修改空调和建筑的节能设计；也可通过模拟研究负荷组成的各因素对负荷和能耗的影响，从而实现空调系统的最优设计和运行。相对常规的空调系统来说，采用地源热泵系统初投资较高。因此，空调能耗模拟对土壤换热器的优化设计和系统节能运行管理都有着重要的意义。4、空调负荷图1：常州地区逐时气象参数图2：常州地区各月平均温度图3：常州地区最冷月温度变化图图4：常州地区最热月温度变化图第4页最冷月干球温度变化图-10-5051015201月1日1月3日1月5日1月7日1月9日1月11日1月13日1月15日1月17日1月19日1月21日1月23日1月25日1月27日1月29日1月31日干球温度(℃)日平均温度(℃)日最高温度(℃)日最低温度(℃)图5：常州地区月总辐射变根据计算提供的数据夏季空调负荷为820KW/H（95W/H.M2），冬季空调负荷为580KW/H（68W/H.M2）。机组选配方案：选配两台螺杆式地源热泵机组，一台全热回收机组，一台部分热回收机组，夏季两台同时开启制冷提供空调，部分热回收机组免费提供卫生热水，在冬季开一台部分热回收机组用于采暖，全热回收机组专门由于制取卫生热水，部分热回收机组制冷量约为560KW/H，制热量约为580KW/H，热回收量大于80KW/H；全热回收机组制冷量约为270KW/H，制热量约为280KW/H，全热回收量为200KW/H；可满足需要。太阳日总辐射年变化图051015202530351-12-13-14-15-16-17-18-19-110-111-112-1日总辐射(MJ/m2)第5页埋管负荷设计空调负荷地源热泵中央空调系统的总冷负荷为：820kw/H，总热负荷为800kw/H（含卫生热水）。夏季土壤总热负荷为995kw/H；冬季土壤总热负荷为595kw/H（计算方式如下）。热水负荷计算：20×1000×（55-5）=1000000kcal=1150KW初次加热以6小时计，则热水机组制热量大于190kw/H即可满足需要。年平均热水负荷以20×1000×（55-15）=800000kcal=920KW计。5、土壤换热器设计5.1土壤换热器管冬季工况取热性能在地源热泵设计工程中需要对土壤换热器进行冬夏两季的取散热分析，以此来确定土壤换热器的数量及形式，根据我公司多年从事地源热泵系统工程的经验，确定本工程中单、双U土壤换热器在冬夏季工况的取热量如下：表1：土壤换热器形式夏季换热量（W/m井深）冬季换热量（W/m井深）De32单U型土壤换热器6042De25双U型土壤换热器70505.2土壤换热器埋管形式的确定计算条件与数据（本系统采用De32单U管设计）a)计算时，初步设定埋管布置方式为矩阵布置，钻孔半径0.055m，钻孔间距4×4m，设定填充材料的导热系数为1.6W/(m·℃)。b)岩土类型为致密湿土，初始平均温度为18度，进机组的温度比土壤温度高或低10度左右，夏天计算工况37/32度，冬天计算工况5/8.34度。c)对热响应分析，并单U管的散热系数为60[w/m井深]，取热系数为42[w/m井深]。d)本工程埋管负荷根据夏季冷热负荷计算。地下换热器的热工计算根据《地源热泵系统工程技术规范》（GB50366-2005），在夏季供冷和冬季供热时，垂直埋管地下换热器系统的排热和吸热量计算公式如下：制冷工况下，竖直地埋管换热器钻孔的长度可按下式计算：第6页EEREERttFRFRRRRQLcspcsbpefcc111000max（B.0.2-1）Fc＝Tc1/Tc2（B.0.2-2）式中Lc——制冷工况下，竖直地埋管换热器所需钻孔的总长度（m）；Qc——水源热泵机组的额定冷负荷（kW）；EER——水源热泵机组的制冷性能系数；tmax——制冷工况下，地埋管换热器中传热介质的设计平均温度；t∞——埋管区域岩土体的初始温度（℃）；Fc——制冷运行份额；Tc1—一个制冷季中水源热泵机组的运行小时数，当运行时间取一个月时，Tc1为最热月份水源热泵机组的运行小时数；Tc2—一个制冷季中的小时数，当运行时间取一个月时，Tc2为最热月份的小时数。供热工况下，竖直地埋管换热器钻孔的长度可按下式计算：COPCOPttFRFRRRRQLhsphsbpefhh111000minFh＝Th1/Th2式中Lh——供热工况下，竖直地埋管换热器所需钻孔的总长度（m）；Qh——水源热泵机组的额定热负荷（kW）；COP——水源热泵机组的供热性能系数；tmin——供热工况下，地埋管换热器中传热介质的设计平均温度，通常取－2～5℃；Fh——供热运行份额；Th1—一个供热季中水源热泵机组的运行小时数；当运行时间取一个月时，Th1为最冷月份水源热泵机组的运行小时数；Th2—一个供热季中的小时数；当运行时间取一个月时，Th2为最冷月份的小时数。根据以上的公式计算结果及单U型土壤耦合器布井数量分别如下负荷（kw）换热量（w/m井深）井深井数量井间距占地面积（m2）（m）（个）（m）夏季995609517542800第7页冬季5954215042400结合上表及专业经验分析，建议打井深度为96米（有效深度为95米）。同时土壤换热井180口，完全可以满足本空调系统的需要。5.3土壤换热器埋管间距分析土壤换热器运行原理是利用土壤的热导性进行换热，当土壤换热器长时间运行，井之间换热相互干扰，为避免换热短路，应选择合理的布井间距。垂直地埋管换热器计算的基础是单个钻孔的传热分析，可采用以下公式进行计算：夏季扩散半径（整个空调运行时间约120天）maSRsss465.114.3103680001065.06冬季扩散半径（整个空调运行时间约100天）maSRsss338.114.386400001065.06根据此公式计算，埋管间距大于3.5m时，其大地热阻的干扰影响已经很小，同时为保证埋管间距的准确性，我们联合同济大学对不同埋管间距的土壤换热器进行了模拟，模拟结果如下：地源热泵管群模拟工况a)埋管布置：16排*16排b)工况一.井间距3米c)工况二.井间距4米土壤换热器设计技术资料a)井径为120mmb)换热量按照：夏季60W/m井深c)冬季42W/m井深d)土壤初始温度：19.2℃e)热泵运行时间：夏季运行四个月，冬季运行四个月图15：工况一第8页九个月后土壤温度场十二个月后土壤温度场三个月后土壤温度场六个月后土壤温度场九个月后土壤温度场十二个月后土壤温度场图16：工况二三个月后土壤温度场六个月后土壤温度场九个月后土壤温度场十二个月后土壤温度场第9页结论a)通过土壤换热器热平衡模拟试验，当埋管间距为3m时，年土壤最大温升为0.7℃；埋管间距为4m时，年土壤最大温升为0.4℃；b)同时地源热泵系统工程技术规范（GB580366-2005）4.3.8条建议埋管间距为3~6m，本方案设计埋管间距为4m，如考虑地下水迁移散热影响，基本能够保证土壤换热器冬夏热平衡。c)同时由于热泵主机增加热回收装置，提高了土壤换热器系统安全性，确保整个空调系统始终安全高效运行。第10页地下换热器的材质地下换热器的管材首先要有稳定的化学性能，抗腐蚀耐刮蹭，并且保证要有良好的导热性能，满足承压要求。根据这些要求，地下换热器管材选择高密度聚乙烯（PE80）管，￠25/32，承压1.25MPa，其技术要求如下：地下换热器的回填料回填料的热工性能好坏直接影响到地下换热器周围温度场的分布和局部换热量的大小。因此要求回填料有较好的传热性能，并要求有较好的可塑性、耐压性。根据做热响应实验显示的地质条件，本工程地下基本都是粘土和沙土。为此，我公司采取灌浆回填料为膨润土、细沙以及钻孔时取出的泥沙浆的混合浆，膨润土的比例宜占4％～6％，地埋管换热系统应根据地质特征确定回填料配方，回填料的导热系数不应低于钻孔外或沟槽外岩土体的导热系数。膨润土又名斑脱岩、膨土岩。一种以蒙脱石为主要成分的细粒粘土。含少量长石、石英、贝得石、方解石及火山碎屑物。主要化学成分是SiO2、Al2O3及少量Fe2O3、MgO、CaO、K2O、Na2O和TiO2等。白色，含杂质时呈灰绿色、浅青色、浅白色、粉红色、紫棕色等。颗粒细腻，导热性良好且具强烈的吸水性，吸水后体积膨胀10~30倍，故名膨润土。在埋管回填中应用较多，可充实管内空间；固定管