土壤源热泵系统的设计计算方法
摘要：本文主要介绍了土壤源热泵系统的设计方法和步骤，重点论述了地下热交换器的设计过程。并举例加以说明。
0 引言
随着我国建筑业持续发展，对建筑节能的要求越来越高，而供热系统和空调系统是建筑能耗的主要组成部分，因此，设法减小这两部分能耗意义非常显著。地源热泵供热空调系统是一种使用可再生能源的高效节能、环保型的系统[1]。冬季通过吸收大地的能量，包括土壤、井水、湖泊等天然能源，向建筑物供热；夏季向大地释放热量，给建筑物供冷。相应地，地源热泵系统分土壤源热泵系统、地下水热泵系统和地表水热泵系统3种形式。
土壤源热泵系统的核心是土壤耦合地热交换器。
地下水热泵系统分为开式、闭式两种：开式是将地下水直接供到热泵机组，再将井水回灌到地下；闭式是将地下水连接到板式换热器，需要二次换热。
地表水热泵系统与土壤源热泵系统相似，用潜在水下并联的塑料管组成的地下水热交换器替代土壤热交换器。
虽然采用地下水、地表水的热泵系统的换热性能好，能耗低，性能系数高于土壤源热泵，但由于地下水、地表水并非到处可得，且水质也不一定能满足要求，所以其使用范围受到一定限制。国外（如美国、欧洲）主要研究和应用的地源热泵系统以及我国理论研究和实验研究的重点均是土壤源热泵系统。目前缺乏系统设计数据以及较具体的设计指导，本文进行了初步探讨，以供参考。
1 土壤源热泵系统设计的主要步骤
（1）建筑物冷热负荷及冬夏季地下换热量计算
建筑物冷热负荷计算与常规空调系统冷热负荷计算方法相同，可参考有关空调系统设计手册，在此不再赘述。
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[2]计算： ???????
?+×=′11111COP Q Q kW （1）
???????
??×=′22211COP Q Q kW （2）
其中——夏季向土壤排放的热量，kW
′1Q 1Q ——夏季设计总冷负荷，kW
′2Q ——冬季从土壤吸收的热量，kW
2Q ——冬季设计总热负荷，kW
1COP ——设计工况下水源热泵机组的制冷系数
2COP ——设计工况下水源热泵机组的供热系数
一般地，水源热泵机组的产品样本中都给出不同进出水温度下的制冷量、制热量以及制冷系数、供热系数，计算时应从样本中选用设计工况下的、。若样本中无所
1COP 2COP
需的设计工况，可以采用插值法计算。
（2）地下热交换器设计
这部分是土壤源热泵系统设计的核心内容，主要包括地下热交换器形式及管材选择，管径、管长及竖井数目、间距确定，管道阻力计算及水泵选型等。（在下文将具体叙述）
（3）其它
2 地下热交换器设计
2.1 选择热交换器形式
2.1.1 水平（卧式）或垂直（立式）
在现场勘测结果的基础上，考虑现场可用地表面积、当地土壤类型以及钻孔费用，确定热交换器采用垂直竖井布置或水平布置方式。尽管水平布置通常是浅层埋管，可采用人工挖掘，初投资一般会便宜些，但它的换热性能比竖埋管小很多[3]，并且往往受可利用土地面积的限制，所以在实际工程中，一般采用垂直埋管布置方式。
根据埋管方式不同，垂直埋管大致有3种形式：（1）U型管（2）套管型（3）单管型（详见[2]）。套管型的内、外管中流体热交换时存在热损失。单管型的使用范围受水文地质条件的限制。U型管应用最多，管径一般在50mm以下，埋管越深，换热性能越好，资料表明[4]：最深的U型管埋深已达180m。U型管的典型环路有3种（详见[1]），其中使用最普遍的是每个竖井中布置单U型管。
2.1.2 串联或并联
地下热交换器中流体流动的回路形式有串联和并联两种，串联系统管径较大，管道费用较高，并且长度压降特性限制了系统能力。并联系统管径较小，管道费用较低，且常常布置成同程式，当每个并联环路之间流量平衡时，其换热量相同，其压降特性有利于提高系统能力。因此，实际工程一般都采用并联同程式。结合上文，即常采用单U型管并联同程的热交换器形式。
2.2 选择管材
一般来讲，一旦将换热器埋入地下后，基本不可能进行维修或更换，这就要求保证埋入地下管材的化学性质稳定并且耐腐蚀。常规空调系统中使用的金属管材在这方面存在严重不足，且需要埋入地下的管道的数量较多，应该优先考虑使用价格较低的管材。所以，土壤源热泵系统中一般采用塑料管材。目前最常用的是聚乙烯（PE）和聚丁烯（PB）管材，它们可以弯曲或热熔形成更牢固的形状，可以保证使用50年以上；而PVC管材由于不易弯曲，接头处耐压能力差，容易导致泄漏，因此，不推荐用于地下埋管系统。
2.3 确定管径
在实际工程中确定管径必须满足两个要求[2]：（1）管道要大到足够保持最小输送功率；（2）管道要小到足够使管道内保持紊流以保证流体与管道内壁之间的传热。显然，上述两个要求相互矛盾，需要综合考虑。一般并联环路用小管径，集管用大管径，地下热交换器埋管常用管径有20mm、25mm、32mm、40mm、50mm，管内流速控制在1.22m/s以下,对更大管径的管道，管内流速控制在 2.44m/s以下或一般把各管段压力损失控制在4mH
O/100m当量长度以下[1]。
2
2.4 确定竖井埋管管长
地下热交换器长度的确定除了已确定的系统布置和管材外，还需要有当地的土壤技术资料，如地下温度、传热系数等。文献[2]介绍了一种计算方法共分9个步骤, 很繁琐，并且部分数据不易获得。在实际工程中，可以利用管材“换热能力”来计算管长。换热能力即单位垂直埋管深度或单位管长的换热量，一般垂直埋管为70～110W/m(井深)，或35～55W/m(管长)，水平埋管为20～40W/m（管长）左右[3]。
设计时可取换热能力的下限值，即35W/m（管长），具体计算公式如下：
35
10001×′=Q L （3） 其中L ——竖井埋管总长，m
′1Q ——夏季向土壤排放的热量，kW
分母“35”是夏季每m 管长散热量，W/m
2.5 确定竖井数目及间距
国外，竖井深度多数采用50～100m [2]，设计者可以在此范围内选择一个竖井深度H，代入下式计算竖井数目:
H
L N ×=2 （4） 其中——竖井总数，个
N L ——竖井埋管总长，m
H ——竖井深度，m
分母“2”是考虑到竖井内埋管管长约等于竖井深度的2倍。
然后对计算结果进行圆整，若计算结果偏大，可以增加竖井深度，但不能太深，否则钻孔和安装成本大大增加。
关于竖井间距有资料指出：U型管竖井的水平间距一般为 4.5m [3]，也有实例中提到DN25的U型管，其竖井水平间距为6m，而DN20的U型管，其竖井水平间距为3m [4]。若采用串联连接方式，可采用三角形布置（详见[2]）来节约占地面积。
2.6 计算管道压力损失
在同程系统中，选择压力损失最大的热泵机组所在环路作为最不利环路进行阻力计算。可采用当量长度法，将局部阻力件转换成当量长度，和管道实际长度相加得到各不同管径管段的总当量长度，再乘以不同流量、不同管径管段每100m 管道的压降，将所有管段压降相加，得出总阻力。
2.7 水泵选型
根据上述计算最不利环路所得的管道压力损失，再加上热泵机组、平衡阀和其他设备元件的压力损失，确定水泵的扬程，需考虑一定的安全裕量。根据系统总流量和水泵扬程，选择满足要求的水泵型号及台数。
2.8 校核管材承压能力
管路最大压力应小于管材的承压能力。若不计竖井灌浆引起的静压抵消，管路所需
承受的最大压力等于大气压力、重力作用静压和水泵扬程一半的总和[1]，即：
h p gh p p 5.00++=ρ
其中p ——管路最大压力，Pa
0p ——建筑物所在的当地大气压，Pa
ρ——地下埋管中流体密度，kg/m 3
g ——当地重力加速度，m/s
2h ——地下埋管最低点与闭式循环系统最高点的高度差，m
h p ——水泵扬程，Pa
3其它
3.1与常规空调系统类似，需在高于闭式循环系统最高点处（一般为1m）设计膨胀水箱或膨胀罐，放气阀等附件。
3.2在某些商用或公用建筑物的地源热泵系统中，系统的供冷量远大于供热量，导致地
下热交换器十分庞大，价格昂贵，为节约投资或受可用地面积限制，地下埋管可以按照设计供热工况下最大吸热量来设计，同时增加辅助换热装置（如冷却塔＋板式换热器，板式换热器主要是使建筑物内环路可以独立于冷却塔运行）承担供冷工况下超过地下埋管换热能力的那部分散热量。该方法可以降低安装费用，保证地源热泵系统具有更大的市场前景，尤其适用于改造工程[1]。
4 设计举例
4.1 设计参数
上海某复式住宅空调面积212m 2。
4.1.1 室外设计参数
夏季室外干球温度t w ＝34℃, 湿球温度t s ＝28.2℃
冬季室外干球温度t w ＝-4℃, 相对湿度φ＝75％
4.1.2 室内设计参数
夏季室内温度t n ＝27℃, 相对湿度φn ＝55％
冬季室内温度t n ＝20℃, 相对湿度φn ＝45％
4.2 计算空调负荷及选择主要设备
参考常规空调建筑物冷热负荷的计算方法，计算得到各房间冷热负荷并选择风机盘管型号；考虑房间共用系数（取0.8），得到建筑物夏季设计总冷负荷为24.54kW，冬季设计总热符负荷为16.38kW，选择WPWD072型水源热泵机组2台，本设计举例工况下的＝3.3，＝3.7。
1COP 2COP 4.3 计算地下负荷
根据公式（1）、（2）计算得 98.313.31154.2411111=??????+×=???????
?+×=′COP Q Q kW 95.117.31138.1611222=???????×=???
??????×=′COP Q Q kW 取夏季向土壤排放的热量进行设计计算。
′1Q 4.4 确定管材及埋管管径
选用聚乙烯管材PE63（SDR11），并联环路管径为DN20，集管管径分别为DN25、DN32、DN40、DN50，如图1所示。
4.5 确定竖井埋管管长 根据公式（3）计算得
91435
100098.313510001≈×=×′=Q L m 4.6 确定竖井数目及间距
选取竖井深度50m，根据公式（4）计算得
14.950
29142=×=×=H L N 个 圆整后取10个竖井，竖井间距取4.5m。
h 2因此，管路最大压力h p gh p p 5.00++=ρ＝668959 Pa（约0.7Mpa）
聚乙烯PE63（SDR11）额定承压能力为1.0MPa，管材满足设计要求。
5 结论
地源热泵系统在我国长江流域及其周围地区具有广阔的应用前景，但有关影响土壤源热泵系统广泛应用的主要因素（如地下热交换器的传热强化、土壤性质等）的研究还很有限，设计时大致可以遵循以下原则：
（1）若建筑物周围可利用地表面积充足，应首先考虑采用比较经济的水平埋管方式；相反，若建筑物周围可利用地表面积有限，应采用竖直U 型埋管方式。
（2）尽管可以采用串联、并联方式连接埋管，但并联方式采用小管径，初投资及运行费用均较低，所以在实际工程中常用，且为了保持各并联环路之间阻力平衡，最好设计成同程式。
（3）选择管径时，除考虑安装成本外，一般把各管段压力损失控制在4mH 2O/100m（当
量长度）以下，同时应使管内流动处于紊流过渡区。
地源热泵节能技术论文 为了缓解全球能源短缺问题，建筑采暖行业开始引入地下水地源热泵技术，期望能利用该技术所具备的节能。—了地源热泵节能技术，有的亲可以来阅读一下！ 地源热泵节能分析 摘要：利用土壤、地表水和地下水等地表浅层的地源热泵，是夏季制冷以及冬季供暖的空调系统，相对比传统的空调系统地源热泵供暖空调技术因全年恒定的地源温度，所以其有较高的运行效率。地源热泵的经济竞争性还是有待考究的。文章首先对地源热泵技术的概念进行了描述，分析了地源热泵供暖空调技术的现状，阐述的地源热泵技术的优点，同时分析了地源热泵技术在国内发展中存在的障碍。 关键词：地源热泵;节能;分析 ：TE08： A
为了缓解全球能源短缺问题，建筑采暖行业开始引入地下水地源热泵技术，期望能利用该技术所具备的节能。环保性能有效降低能源损耗，实现建筑暖通节能，为建筑节能做出贡献，为了更深入的了解地下水地源热泵系统特性，笔者现结合地下水地源热泵技术特点，对该技术在建筑暖通工程施工中的应用作详细探讨。 一、地源热泵原理与组成 随着经济的发展和生活水平的提高，公共建筑和住宅的供热和空调己成为普遍的需求。在发达国家中，建筑能源耗费量大约占总能耗的三分之一，其中供热和空调的能耗可占到建筑能耗的65%。在全球能源形势日趋紧张的今天，空调节能变得尤其重要。而且大量燃烧矿物燃料所产生的环境问题也己成为各国政府和公众关注的焦点。因此，除了集中供热以外，急需发展其他的替代供热方式。地源热泵就是能有效节省能源、减少大气污染的供热和空调新技术。地源热泵是利用大地“土壤、地表、地下水”作为热源。地源热泵系统一般由地热能交换系统、水源热泵机房系统和建筑内末端散热系统三部分组成。其中，地热能交换系统可以说是地源热泵与其它传统中央空调系统唯一和最大的区别。 二、地源热泵技术的概念及现状 地源热泵技术是指使用地下的岩石作为稳定的蓄热体，将地下浅层热资源，通过少量的高位能源，将低品位能源向高品位能转移，以实现冬
空气源热泵空调系统设计 方案 第1章绪论 改革开放以来，随着国民经济的迅速发展和人民生活水平的大幅度提高，能源的消耗越来越大，其中建筑能源占相当大的比例。据统计，我国历年建筑能耗在总能耗的比例是19%～20%左右，平均值为19.8%。其中，暖通空调的能耗约占建筑总能耗的85%。在发达城市，夏季空调、冬季采暖与供热所消耗的能能量已占建筑物总能耗的40%～50%。特别是冬季采暖用的燃煤锅炉、燃油锅炉的大量使用，给大气环境造成了极大的污染。因此，建筑物污染控制和节能已是国民经济发展的一个重大问题。热泵空调高效节能、不污染环境，真正做到了“一机两用”（夏季降温、冬季采暖），进入20世纪90年代以来在我国得到了长足的发展，特别是空气源热泵冷热水机组平均每年以20%的速度增长，成为我国空调行业又一个引人注目的快速增长点。 所谓热泵，就是靠电能拖动，迫使热量从低位热源流向高位热源的装置。也就是说，热泵可以把不能直接利用的低品位热能(空气、土壤、井水、河水、太阳能、工业废水等)转换为可以利用的高位能，从而达到节约部分高位能(煤、石油、燃气、电能等)的目的。类似于人们把水自低水头压送至高水头的机械称为“水泵”，把气体自低压区送至高压区的机械称为“气泵”（在我国习称气体压缩机），因而把这种输送热能的机械称为“热泵”。因此，在矿物能源逐渐短缺、环境问题日益严重的当今世界，利用低位能的热泵技术已引起人们的关注和重视。空气源热泵的历史以压缩式最悠久。它可追溯到18世纪初叶，可以说1824年卡诺循环的发表即奠定了热泵研究的基础。热泵的发展受制于能源价格与技术条件，所以其历史较为曲折，有高潮有低潮，但热泵发展的前景肯定是光明的。当前热泵研究的方向是向高温高效发展，即开发高温热泵并最大限度提高COP（性能系数 Coefficient of Performance）值，同时积极发展吸收和化学热泵等。空气源热泵热水机组的制造、推广和使用在我国只是最近10年的事，但由于其相对传统制取热水设备的高效节能、环保、安全、智能化控制、不占用永久性建筑空间等优点而引起了市场日益广泛的关注。 热泵热水机组以清洁再生原料（空气＋电）为能源，既不使用也不产生对人体有害的气体，同时也减少了温室效应和大气污染。目前，在我国电力资源短缺
第第一一章章 空空气气源源热热泵泵热热水水系系统统方方案案设设计计文文件件 目 录 第一章 空气源热泵热水系统方案设计文件 一、工程项目概况 二、地理位置及气候 三、工程设计依据 四、设计参数 五、热水系统设计计算 六、热泵设备选型 七、保温储热水箱选型 八、系统运行技术措施 第二章 运行成本分析 一、方案运行费 二、效益 三、不同形式制取热水成本分析
制取生活热水，考虑节约运行费用，新能源——空气源热泵热水机组是目前比较节能、环保的一个产品。 热泵热水器作为一种新型热水和供暖热泵产品，是一种可替代锅炉的供暖设备和热水装置。与传统太阳能相比，热泵热水器不仅可吸收空气中的热量，还可吸收太阳能。热泵热水器通过制冷剂温差吸热和压缩机压缩制热后，与水换热，大大提高热效率，充分利用了新能源，是将电热水器和太阳能热水器的各自优点完美的结合于一体的新型热水器。目前，热泵热水器有空气源热泵热水器系列，是开拓和利用新能源最好的设备之一。 热泵是利用设备内的吸热介质（冷媒）从空气或自然环境中采集热能，经压缩机压缩后提高冷媒的温度，并通过热交换器冷媒放出热量加热冷水，同时排放出冷气，制取的热水通过水循环系统送入用户进行采暖或直接用于热水供应。 热泵在使用低谷电时更能节约用电。 产品特征： 1、高效节能：其输出能量与输入电能之比即能效比（COP）一般在2~6之间，平均可达到3.5以上，而普通电热水锅炉的能效比（COP）不大于0.95，燃气、燃油锅炉的能效比（COP）一般只有0.6~0.8，燃煤锅炉的能效比（COP）更低一般只有0.3~0.7。 2、环保无污染：该产品是通过吸收环境中的热量来制取热水，所以与传统型的煤、油、气等燃烧加热制取热水方式相比，无任何燃烧外排物，制冷剂对臭氧层零污染，是一种低能耗的环保产品，具有良好的社会效益，是一种可持续发展的环保型产品。 3、运行安全可靠：整个系统的运行无传统热水器（燃油、燃气、燃煤）中可能存在的易燃、易爆、中毒、腐蚀、短路、触电等危险，热水通过高温冷媒与水进行热交换得到，电与水在物理上分离，是一种完全可靠的热水系统。 4、使用寿命长，维护费用低：该产品的使用寿命可长达10年以上，设备性能稳定，运行安全可靠，并可实现无人操作（全自动化智能程序控制）。 5、可一年四季全天候运行：热泵机组热源来源广泛，包括空气、阳光、雨水、地下水、工业废气、工业废水和海水等，无论白天、黑夜、室内、室外、地下室，不管晴天、阴天、刮风下雨或下雪都能照常工作。 6、适用范围广：可用于酒店、宾馆、工矿、学校、医院、桑拿浴室、美容院、游泳池、温室、养殖场、洗衣店、家庭等，可单独使用，亦可集中使用，不同的供热要求可选择不同的产品系列和安装设计，从任何角度满中您的要求。
土壤源热泵系统的设计方法 上海工程技术大学 胡建平★ 摘要：本文主要介绍了土壤源热泵系统的设计方法和步骤，重点论述了地下热交换器的设计过程。并举例加以说明。 关键词：土壤源热泵 热交换器 设计 The Design Ways of Ground-coupled Heat Pump System By Hu Jianping ☆ Abstract: In this paper the design ways and steps of ground-coupled heat pump system have been introduced. The design of the underground heat exchanger has been discussed in details, and an example has been taken to illustrate the process of the design. Keywords: Ground-coupled heat pump Heat exchanger Design ☆Shanghai University of Engineering Science ，China 0 引言 随着我国建筑业持续发展，对建筑节能的要求越来越高，而供热系统和空调系统是建筑能耗的主要组成部分，因此，设法减小这两部分能耗意义非常显著。地源热泵供热空调系统是一种使用可再生能源的高效节能、环保型的系统[1]。冬季通过吸收大地的能量，包括土壤、井水、湖泊等天然能源，向建筑物供热；夏季向大地释放热量，给建筑物供冷。相应地，地源热泵系统分土壤源热泵系统、地下水热泵系统和地表水热泵系统3种形式。 土壤源热泵系统的核心是土壤耦合地热交换器。 地下水热泵系统分为开式、闭式两种：开式是将地下水直接供到热泵机组，再将井水回灌到地下；闭式是将地下水连接到板式换热器，需要二次换热。 地表水热泵系统与土壤源热泵系统相似，用潜在水下并联的塑料管组成的地下水热交换器替代土壤热交换器。 虽然采用地下水、地表水的热泵系统的换热性能好，能耗低，性能系数高于土壤源热泵，但由于地下水、地表水并非到处可得，且水质也不一定能满足要求，所以其使用范围受到一定限制。国外（如美国、欧洲）主要研究和应用的地源热泵系统以及我国理论研究和实验研究的重点均是土壤源热泵系统。目前缺乏系统设计数据以及较具体的设计指导，本文进行了初步探讨，以供参考。 1 土壤源热泵系统设计的主要步骤 （1）建筑物冷热负荷及冬夏季地下换热量计算 建筑物冷热负荷计算与常规空调系统冷热负荷计算方法相同，可参考有关空调系统设计手册，在此不再赘述。 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[2]计算： ???? ? ?+?='11111COP Q Q kW （1） ???? ? ?-?='22211COP Q Q kW （2） 其中'1Q ——夏季向土壤排放的热量，kW 1Q ——夏季设计总冷负荷，kW
空气源热泵机组设计应用及案例分析 空气源热泵机组（简称“热泵机组”）自二十世纪四十年代发明至今，其技术已日臻完善，广泛应用于办公楼、宾馆、娱乐业、厂房、住宅等各行各业不同规模的工程中，市场占有率一直较高，究其原因，皆因其有如下优点：热泵机组夏季供冷，冬季供热，不需另设锅炉房；主机安装在屋顶，可省去冷冻机房、锅炉房土建投资及冷热系统投资；COP值较高，自动化程度高。 一、热泵机组类型及其特点： 1．涡旋式压缩机热泵机组： 涡旋式压缩机为容积式压缩机，具有运转平稳、振动小、噪音低等优点，常用于空气-空气热泵机组，适用于中、小型工程。 2．活塞式压缩机热泵机组： 活塞式压缩机为容积式压缩机，结构复杂、转速低、振动大、噪音大、单机容量较小，多机头组合可拼装成100万大卡/时左右热泵机组，COP=3.0～3.5； 3．螺杆式压缩机热泵机组： 螺杆式压缩机也为容积式压缩机，结构简单、运转平稳、振动小、噪音低、寿命长，COP=3.5～4.5,适用于中、小型工程，多机头热泵机组可用于较大工程。单螺杆为平衡式单向运转，磨损小，无轴向推力，其排气效率比双螺杆略低。 二、热泵机组设计： 1．选用原则： 热泵机组有优点也有缺点，与同容量单冷冷水机组相比，其用电量大，造价高，冬季随室外气温下降制热量衰减严重、结霜严重等，因此，①当某工程有蒸汽源时，空调冷热源应尽量采用“单冷冷水机组加热交换器”方案。无锡市正在形成城市蒸汽热力网，我们应优先采用以上方案。②本人认为医院、宾馆等对冬季采暖温度要求较高的工程不适宜采用热泵机组，办公楼、饭店等工程则较适宜，因为它们一般白天使用，热泵机组制热量衰减小，就算采暖效果差些，室内人员可多穿衣服，影响小些。 2．选型方法：
土壤源热泵系统的设计计算方法 摘要：本文主要介绍了土壤源热泵系统的设计方法和步骤，重点论述了地下热交换器的设计过程。并举例加以说明。 0 引言 随着我国建筑业持续发展，对建筑节能的要求越来越高，而供热系统和空调系统是建筑能耗的主要组成部分，因此，设法减小这两部分能耗意义非常显著。地源热泵供热空调系统是一种使用可再生能源的高效节能、环保型的系统[1]。冬季通过吸收大地的能量，包括土壤、井水、湖泊等天然能源，向建筑物供热；夏季向大地释放热量，给建筑物供冷。相应地，地源热泵系统分土壤源热泵系统、地下水热泵系统和地表水热泵系统3种形式。 土壤源热泵系统的核心是土壤耦合地热交换器。 地下水热泵系统分为开式、闭式两种：开式是将地下水直接供到热泵机组，再将井水回灌到地下；闭式是将地下水连接到板式换热器，需要二次换热。 地表水热泵系统与土壤源热泵系统相似，用潜在水下并联的塑料管组成的地下水热交换器替代土壤热交换器。 虽然采用地下水、地表水的热泵系统的换热性能好，能耗低，性能系数高于土壤源热泵，但由于地下水、地表水并非到处可得，且水质也不一定能满足要求，所以其使用范围受到一定限制。国外（如美国、欧洲）主要研究和应用的地源热泵系统以及我国理论研究和实验研究的重点均是土壤源热泵系统。目前缺乏系统设计数据以及较具体的设计指导，本文进行了初步探讨，以供参考。 1 土壤源热泵系统设计的主要步骤 （1）建筑物冷热负荷及冬夏季地下换热量计算 建筑物冷热负荷计算与常规空调系统冷热负荷计算方法相同，可参考有关空调系统设计手册，在此不再赘述。 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[2]计算： ??????? ?+×=′11111COP Q Q kW （1） ??????? ??×=′22211COP Q Q kW （2） 其中——夏季向土壤排放的热量，kW ′1Q 1Q ——夏季设计总冷负荷，kW ′2Q ——冬季从土壤吸收的热量，kW 2Q ——冬季设计总热负荷，kW 1COP ——设计工况下水源热泵机组的制冷系数 2COP ——设计工况下水源热泵机组的供热系数 一般地，水源热泵机组的产品样本中都给出不同进出水温度下的制冷量、制热量以及制冷系数、供热系数，计算时应从样本中选用设计工况下的、。若样本中无所 1COP 2COP
空气源热泵项目设计方案公司是集科研、生产、销售、服务于一体的专业制作中央空调、净化空调的高科技技术企业。先后与全国著名高等学府、通用机械研究院等单位进行技术合作，科研攻关，通过把高科技成果产品化，坚持技术创新，发展具有自主知识产权的专利技术，生产研发出了高效能的中央空调系列产品。 公司定位于节能减排的可再生能源和新能源产业领域。公司主导产品地源热泵、污水源热泵、工业废热余热型热泵、海水源热泵、水冷冷水机组、水冷离心机组、空气源热泵机组等热泵系列产品及中央空调、净化空调末端系列产品，是利用浅层地热能、污水热能、工业废热余热、海洋热能、空气能等低品位的可再生能源和新能源的重要技术装备产品。公司生产制造的热泵系列产品已为超过4000万平方米的建筑提供可再生能源供热热源和供冷冷源，年运行节能量超过40万吨标准煤。 十二五期间，公司将为社会提供10000台热泵机组，以年节约100万吨标准煤为目标，有效降低温室气体和有害气体的排放，为祖国节能减排事业贡献力量！ 我们珍惜每一个客户的选择和认可，敬重每一个客户的批评和建议，感关心和支持世纪昌龙的每一个朋友和合作伙伴。我们将继续以优良的售后服务，巩固并拓展销售市场，真诚地希望与您携手共创辉煌。 2、产品简介 公司专业生产经营热泵型中央空调系列，目前公司产品已发展到第四代、拥
有十大系列一百五十多个型号。 公司产品主要分为中央空调主机和空调末端设备两大单元； 中央空调主机单元主要包括：水源热泵、地源热泵和空气源热泵三大板块； 空调末端设备单元主要包括：风机盘管、射流风机、组合式空调器、新风换气机和组合式净化空调等。 （1）中央空调主机单元 从热源利用上：既可利用地下水，又可利用河水、湖水等地表水、工业废水、城市污水、洗浴污水以及油田回注水等；从压缩机选型上：既有半封闭螺杆式机组、全封闭涡旋式机组，又有离心式机组；从换热器选型上：既有钎焊板式换热器、干式、满液式换热器，又有套管换热器。从形式上：既有风冷式，也有水冷式。 （2）空调末端单元 公司空调末端设备单元共分为四大系列，两百多个产品规格，从形式上可分为：风机盘管、射流风机、组合式空调器、新风换气机和组合式净化空调器等；从送风方式上分为：独立送风设备和集中送风设备；从送风质量上分为：室自然风循环设备和净化加湿设备；从静音方式上可分为：普通型和高静音型；
土壤源热泵系统设计方法步骤 佚名 简介：随着我国建筑业持续发展，对建筑节能的要求越来越高，而供热系统和空调系统是建筑能耗的主要组成部分，因此，设法减小这两部分能耗意义非常显著。地源热泵供热空调系统是一种使用可再生能源的高效节能、环保型的系统。冬季通过吸收大地的能量，包括土壤、井水、湖泊等天然能源，向建筑物供热；夏季向大地释放热量，给建筑物供冷。相应地，地源热泵系统分土壤源热泵系统、地下水热泵系统和地表水热泵系统3种形式。 关键字：土壤源热泵系统,地下热交换器 土壤源热泵系统的核心是土壤耦合地热交换器。 地下水热泵系统分为开式、闭式两种：开式是将地下水直接供到热泵机组，再将井水回灌到地下；闭式是将地下水连接到板式换热器，需要二次换热。 地表水热泵系统与土壤源热泵系统相似，用潜在水下并联的塑料管组成的地下水热交换器替代土壤热交换器。 虽然采用地下水、地表水的热泵系统的换热性能好，能耗低，性能系数高于土壤源热泵，但由于地下水、地表水并非到处可得，且水质也不一定能满足要求，所以其使用范围受到一定限制。国外（如美国、欧洲）主要研究和应用的地源热泵系统以及我国理论研究和实验研究的重点均是土壤源热泵系统。目前缺乏系统设计数据以及较具体的设计指导，本文进行了初步探讨，以供参考。 1 土壤源热泵系统设计的主要步骤 （1）建筑物冷热负荷及冬夏季地下换热量计算 建筑物冷热负荷计算与常规空调系统冷热负荷计算方法相同，可参考有关空调系统设计手册，在此不再赘述。 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[2]计算： kW （1） kW （2） 其中Q1＇——夏季向土壤排放的热量，kW Q1——夏季设计总冷负荷，kW Q2＇——冬季从土壤吸收的热量，kW Q2——冬季设计总热负荷，kW COP1——设计工况下水源热泵机组的制冷系数 COP2——设计工况下水源热泵机组的供热系数 一般地，水源热泵机组的产品样本中都给出不同进出水温度下的制冷量、制热量以及制冷系数、供热系数，计算时应从样本中选用设计工况下的COP1、COP2 。若样本中无所需的设计工况，可以采用插值法计算。 （2）地下热交换器设计 这部分是土壤源热泵系统设计的核心内容，主要包括地下热交换器形式及管材选择，管径、管长及竖井数目、间距确定，管道阻力计算及水泵选型等。（在下文将具体叙述） （3）其它 2 地下热交换器设计 2.1 选择热交换器形式 2.1.1 水平（卧式）或垂直（立式） 在现场勘测结果的基础上，考虑现场可用地表面积、当地土壤类型以及钻孔费用，确定热交换器采用垂直竖井布置或水平布置方式。尽管水平布置通常是浅层埋管，可采用人工挖掘，初投资一般会便宜些，但它的换热性能比竖埋管小很多，并且往往受可利用土地面积的限制，所以在实际工程中，一般采用垂直埋管布置方式。 根据埋管方式不同，垂直埋管大致有3种形式：（1）U型管（2）套管型（3）单管型（详见[2]）。套管型的内、外管中流体热交换时存在热损失。单管型的使用范围受水文地质条件的限制。U型管应用最多，管径一般在50mm以下，埋管越深，换热性能越好，资料表明[4]：最深的U型管埋深已达180m。U型管的典型环路有3种，其中使用最普遍的是每个竖井中布置单U型管。 2.1.2 串联或并联 地下热交换器中流体流动的回路形式有串联和并联两种，串联系统管径较大，管道费用较高，并且长度压降特性限制了系统能力。并联系统管径较小，管道费用较低，且常常布置成同程式，当每个并联环路之间流量平衡时，其换热量相同，其压降特性有利于提高系统能力。因此，实际工程一般都采用并联同程式。结合上文，即常采用单U型管并联同程的热交换器形式。 2.2 选择管材 一般来讲，一旦将换热器埋入地下后，基本不可能进行维修或更换，这就要求保证埋入地下管材的化学性质稳定并且耐腐蚀。常规空调系统中使用的金属管材在这方面存在严重不足，且需要埋入地下的管道的数量较多，应该优先考虑使用价格较低的管材。所以，土壤源热泵系统中一般采用塑料管材。目前最常用的是聚乙烯（PE）和聚丁烯（PB）管材，它们可以弯曲或热熔形成更牢固的形状，可以保证使用50年以上；而PVC管材由于不易弯曲，接头处耐压能力差，容易导致泄漏，因此，不推荐用于地下埋管系统。
目录 一、空气源热泵热水系统造价 (2) 二、系统设备详细说明 (6) 三、公司企业优势 (14) 四、广东长菱热泵厂家实力介绍 (16) 五、售后保修服务 (20) 六、近几年部分工程业绩 (23)
一、空气源热泵热水系统造价 序号货物名称规格型号数量单位单价合计品牌 1 空气源热泵热CL-H-120K 额定输入功率： 8.8kw； 制热量：36kw； 谷轮全封闭涡旋式 压缩机； 机组外壳为防腐喷 塑钢板材质。 1 台31410 31410 广东长菱 2 空气源热泵热CL-H-40K 额定输入功率： 4.4kw； 制热量：19kw； 谷轮全封闭涡旋式 压缩机； 机组外壳为防腐喷 塑钢板材质。 1 台16500 16500 广东长菱
3 热泵基础采用4#角钢焊制 1 组300 300 现场制作 4 保温水箱CAP-BS(PE)-10 考虑到该校水质腐 蚀性比较强，故采用 PE材质保温水箱 1 个30000 30000 福建开普 5 水箱基础采用10#槽钢焊制 1 组2000 2000 现场制作 6 全自动控制柜CAP-DK-01 液位显示，且可自动 调节；可以设温度、 时间等保证全自动 运行；面板直观易操 作，无人值守，自动 运行。 1 套5200 5200 福建开普 7 热泵循环泵PH-254E 功率：330w； 扬程：15m； 流量：6t/h； 2 台1350 2700 德国威乐 8 热水供水泵PH-254E 功率：330w； 扬程：15m； 流量：6t/h； 1 台1350 1350 德国威乐 9 冷水补水泵PH-101E 1 台660 660 德国威乐
jil^na*H 广州瑞姆节能设备有限公司简介 美国节能联盟（Allianee to save energy , 简称ATSE是全世界最专业的节能技术和产 品联合体，其总部设在美国纽约，主要在全世界范围内推广最新的节能技术和节能产品。广州瑞姆节能设备有限公司是美国ATSE在中国的战略合作伙伴。通过由美国ATSE提供最先进的热泵节能技术，结合天津大学热能研究所的深入研发，现拥有“热姆热泵” （REALM 自主品牌。在广州和天津分别设立了生产基地和研发中心，主要负责热姆热泵系列产品的研发，制造和中国境内的产品销售，美国ATSE负责国际市场的产品销售。 ?热姆热泵（REALM 系列产品主要有：家用、商用空气源热泵热水机组家用、商用冷暖热三联供机组热泵型冷暖中央空调 水源、地源热泵热水机组 ?我们的企业目标打造中国的节能品牌-- 热姆热泵成为国内先进的热泵新技术研发、新产品实验及生产基地建立国内一流的热泵营销、服务培训基地建立全国性的热姆热泵连锁专卖店及服务保障体系 ?我们的服务及保障产品整机保修一年，保修范围内的故障配件一年免费包换产品正常使用寿命10-15 年每年提供一次免费例行巡检服务 热姆热泵（REALM系列产品严格按照美国ATSE的质量控制体系及工艺要求进行生产，并通过了IS09001认证和美国EMC成员认证，中国CCC认证、全国工业产品生产许可证和节能认证，全国热泵热水器十大著名品牌，全国质量、信誉、服务AAA级会员单位。 目录 空气源热泵系统设计方案 长期以来空气源热泵空调系统，主要应用于长江流域及其以南地区。本文主要介绍低温空气源热泵系统在北方地区的应用案例，并对系统设计的注意事项进行了阐述，对系统初投资和运行费用进行了分析。实际运行证明，低温空气源热泵空调系统在北方制热是可行的，并且运行费用很低。 1 工程简介 XX最大的综合类图书市场。本建筑长49.2m，宽35.1m，总建筑面积6900m2；建筑共计4层，总高度为15.9m。一层、二层、三层是图书市场，四层为办公室。本建筑自2001年6月开始施工，2019年10月完工，2020年11月空调开始调试运行。 2 空调计算设计参数 2.1 室外空调计算参数，见表1。 2.2 室内空调设计参数，见表2。 3 冷热源选择 3.1 冷热源选择依据 秦皇岛市是全国闻名的度假旅游城市，市政府对环境污染问题特别重视，尤其是冬季供暖产生的污染问题。秦皇岛市供暖期较长，约为5个月。供暖资源也很丰富：煤、油、城市集中煤气、电和城市集中供热，由于本项目在开发区，没有城市集中供热，燃煤也被禁止使用，可利用的资源仅为油、城市集中煤气和电。秦皇岛市没有电增容，城市煤气有市政费用。同时在与开发商接触过程中，开发商提出以下几点要求： ①安全、环保、没有污染；②运行费用低；③系统运行可靠；④维护方便。 3.2 冷热源初投资比较 根据开发商提出的要求，提供以下比较方案：方案1，空气源热泵空调系统；方案2，螺杆冷水机组+电锅炉；方案3，螺杆冷水机组+煤气锅炉；方案4，螺杆冷水机组+油锅炉。各种方案初投资，见表3。 3.3 运行费用分析比较 夏季，各种方案的系统制冷系数接近，又由于秦皇岛市夏季制冷期较短，这里不做比较，仅对冬季供热时的运行费用进行分析比较，结果见表4。 3.4 结果分析 通过以上分析可以看出，空气源热泵空调系统不仅初投资较低，其冬季运行费用也优于其他三种方案，所以，本工程选用低温空气源热泵机组作为空调系统冷热源。 4 机房设计 文章编号: 1005—0329(2004)02—0041—05 制冷空调 太阳能—土壤源热泵系统联合运行模式的研究 杨卫波,董 华,周恩泽,胡 军 (青岛建筑工程学院,山东青岛266033) 摘 要: 针对青岛地区的气象条件,对太阳能—土壤源热泵系统联合运行的各种模式进行了模拟计算,并与土壤源热泵作了比较。结果表明,与土壤源热泵相比,联合运行各模式具有明显的节能效果,其节能率在12%以上,可作为实际工程设计、运行的优选方案。 关键词: 太阳能—土壤源热泵系统;联合运行模式;土壤源热泵 中图分类号: T U83211 文献标识码: A R esearch on Approach of Combined Operation in Solar—E arth Source H eat Pump System Y ANG Wei2bo,DONG Hua,ZHOU En2ze,H U Jun (Qingdao Institute of Architecture and Engineering,Qingdao266033,China) Abstract: Based on the climate condition of Qingdao,simulation com putation of various combined operation m odes of S olar—Earth S outh Heat Pum p System were carried out.The result indicates that com pare to G SHP combined operation m odes,have a notable energy conservation effect the energy2saving rate is m ore than12%,and can be used as an optimized scheme in the practical engineering design and operation. K ey w ords: S olar—Earth S ource Heat Pum p System;combined operation approach;G SHP 1 前言 太阳能—土壤源热泵系统(SESHPS)根据热源组合的不同而有多种不同的运行模式,最基本的模式有白天(晴天)采用太阳能热泵、阴雨天或夜晚采用土壤源热泵的交替运行模式和同时采用两热源的联合运行模式。目前,国内外对SESHPS 运行模式的研究并不多见,文献[1]对天津地区SESHPS交替运行进行了实验研究,得出太阳能热泵平均供热率为334W,平均供热系数为2.73,土壤源热泵的相应参数为2298W和2.83,SESHPS 的相应参数为2316W和2.78;文献[2]对寒冷地区SESHPS各运行模式运行时间的分配比例进行了理论研究,得出哈尔滨地区SESHPS中太阳能热泵、土壤源热泵及联合运行模式各自运行的时间比例分别为:48.26%、10.07%及41.67%;但对作为其主要运行模式之一的联合运行模式进行研究的几乎没有看到。本文旨在对SESHPS联合运行的各种模式进行数值模拟计算,以为其实际设计、运行及调试提供理论基础。 2 SESHPS的组成及其联合运行模式 211 系统组成 太阳能—土壤源热泵系统如图1所示。该系统可根据日照条件和热负荷变化情况采用多种不同运行模式,如太阳能热泵供暖、土壤源热泵供暖、太阳能—土壤源热泵联合(串联或并联)供暖 收稿日期:2003—06—20 基金项目:山东省科技发展计划项目“地热综合利用关键技术研究”(011150105)14 2004年第32卷第2期 流 体 机 械 项目空气源热泵系统设计方案 编制单位： 日期： 目录 一、工程概况 (3) 二、地理位置及气侯 (3) 三、工程设计依据 (4) 四、设计参数 (4) 五、热水系统的设计计算 (4) 六、热泵设备选型 (5) 七、保温储热水箱的选型 (6) 八、系统运行技术措施 (6) 九、运行成本分析 (8) 一、工程概况 名称：地址：结构类型：层数：面积：，计划夏季冷水人/天；冬季用热水约人/天。 二、地理位置及气侯 本项目位于中纬度欧亚大陆东岸，面对太平洋，季风环流影响显著，冬季受蒙古冷高气压控制，盛行偏北风；夏季受西太洋副热带高气压左右，多偏南风。气候属暖温带半湿润大陆季风型气候，有明显由陆到海的过渡特点：四季明显，长短不一；降水不多，分配不均；季风显著，日照较足；地处滨海，大陆性强。年平均气温12.3℃。7月最热，月平均气温可达26℃；1月最冷，月平均气温为-4℃。年平均降水量为550～680毫米,夏季降水量约占全年降水量的80％。 三、工程设计依据 1、甲方提供的工程项目概述及要求； 2、《建筑给水排水设计手册》； 3、《建筑给水排水设计规范》； 4、《给水排水常用数据手册》； 5、全国民用建筑工程设计技术措施---给水排水。 四、设计参数 1、夏季冷水的供水温度：7℃； 冷水的回水温度：12℃。 2、冬季热水的供水温度：55℃； 热水的回水温度：45℃。 3、全年平均冷水温度为15℃。 4、用水量，每天需要55℃热水 10*50L/= T。 五、热水系统的设计计算 1、根据《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003 ①全天耗热量计算： 夏季1kcal/kg.℃×0.5吨×( ℃ -℃)1031.05 = KW ； 冬季：1kcal/kg.℃×吨× (55-5℃)1031.05 = KW； 春秋季：1kcal/kg.℃×0.5吨×(55-15℃)1031.05= KW； ②小时耗热量计算：热泵每天运行时间不超过24小时，从节约投资和经济运行最合理考虑，在冬季不利天气下，我们计算按照每天最长18小时计算。 120平米独栋住宅空气源热泵供暖制冷和热水方案 一、方案概况 太原郊区一独栋住宅面积120平方米（非节能建筑），拟采用空气源热泵作为冬季采暖、夏季制冷和四季热水提供设备。 二、供暖和制热水所需热能计算 1.供暖计算依据： 依据《城市热力网设计规范》CJJ34采暖热指标推荐值q（W/m2）： 太原属于温带大陆性季风气候，全年平均气温在4.3-9.2℃之间；冬季采暖期计算温度-12℃，最低气温均值-20℃，极端最低气温-27.8℃，平均温度-2.6℃。 CJJ34采暖热指标推荐值是标准节能建筑按采暖期室外计算温度和室内维持18℃计算的每期平米所需热负荷，在确定具体设计对象的热负荷时，还应考虑房屋的结构、墙体保温、门窗密封、朝向和风力等因素； 采暖热负荷计算工式为：W = c·㎡（kw.h） 式中：w——采暖热负荷量（kw.h）；c——单位采暖负荷。 2. 供暖所需热能计算 考虑到住宅为非节能建筑，采暖热负荷按70W每平方计算，则： 120平米住宅所需热负荷为70х120/1000=8.4KW 3. 制热水所需热能计算 考虑住宅常住5人，每人每天平均需55度热水60升，按冷天平均进水温度10度计算最大所需热能，则： 5х60х（55-10）х1.163/1000=15.7KW 三、功率配置和设备选型 制热水需热能15.7KW，按设备每天工作运行8小时计算，每小时所需功率为1.96KW，加上住宅所需热负荷8.4KW，合计为10.4KW。 对照西莱克超低温空气源各机组零下7-15度输出功率，最佳机型配置为LSQ05RD热水优先型机组。 四、热水优先型LSQ05RD机组介绍 a)产品外观： b)产品特点： （1）制冷、制热、生活热水一体化功能，可24小时提供热水。 （2）冬季低温运行，比普通中央空调热效率高50-80%。 （3）夏季可制冷，与普通中央空调一样。 （4）主要零部件均采用国际著名品牌元件；无污染环境，无排放，环保节能。 （5）全部系统采用智能化电脑控制，用户在室内操作，无需专人看管； （6）运行费用低，后期维护少，运行稳定，易满足建筑设计及安装的需要。 c)技术参数： 土壤源热泵施工工法 一、前言 地源热泵系统是随着全球性的能源危机和环境问题的出现而逐渐兴起的一门热泵技术。它是一种通过输入少量的高位能(如电)，实现从浅层地能(土壤热能、地下水中的低位热能或地表水中的低位热能)向高位热能转移的热泵空调系统，被称为是21世纪的一项以节能和环保为特征的最具有发展前途的空调技术。 目前随着铁路建设水平的提高，越来越多的大型旅客站房采用大跨度网架屋面及玻璃幕墙结构，这种结构散热面大，对空调系统要求高。采用传统分体式空调系统及集中中央空调系统虽然初期投资少，但运营成本高，综合考虑全生命周期成本，地源地泵空调系统具有更大的优势。有研究数据表明，地源热泵系统相对家用分体空调器所增加的投资，在运营中用节约的电费偿还，偿还期只需4～5年。铁路大型旅客站房采用地源热泵空调系统具有一定的技术经济合理性。 二、地源热泵系统特点 1.资源可以再生利用。 2.运行费用低。 3.机房占地面积小，并可设在地下，节省建筑空间。 4.绿色环保，系统利用地球表面的浅层地热资源，没有燃烧，没有排烟及废弃物，清洁环保无任何污染。 5.自动化程度高。 6.一机多用，既可供暖，又可制冷，最大限度的利用了能源。 三、适用范围 可用于工厂、车站、商场、宾馆、酒店、商务办公、娱乐场所、住宅小区、别墅、蔬菜养花大棚等各类建筑。小到一、二百平米大到几十万平米，从单供暖、冷暖双供到冷暖及生活热水三供，都可以完美运行。 四、工艺原理 土壤源热泵是利用地下土壤、地下水温度相对稳定的特性,冬季通过消耗少 量的高位能量(电能)把土壤储存的低品位热能转移到需要供暖的室内;夏季却将室内的热量转移释放到土壤中,从而达到冬季供暖、夏季制冷的目的。地源热泵的工作原理参见图。 五、施工工艺 （一）工艺流程 1.竖直管施工工艺： 2.水平管施工工艺： （二）施工方法 1、测量、放线及钻机就位 空气源热泵系统设计指南 空气源热泵系统设计指南空气源热泵就是利用室外空气的能量，通过机械做功，使得能量从低位热源向高位热源转移的制冷（制热）装置。它以冷凝器放出的热量来供热，以蒸发器吸收热量来制冷。就热力循环的过程而言，制冷机和热泵都是基于逆卡诺循环而实现其功能的，由于这种装置在运行过程中，总是一侧吸热，另一侧排热，所以，一台装置伴生并兼具制冷和制热两种功能。空气源热泵的技术措施：1、具有可靠的融霜控制，融霜时间总和不应超过运行周期时间的20%。 空气源热泵系统设计指南 空气源热泵就是利用室外空气的能量，通过机械做功，使得能量从低位热源向高位热源转移的制冷（制热）装置。它以冷凝器放出的热量来供热，以蒸发器吸收热量来制冷。 就热力循环的过程而言，制冷机和热泵都是基于逆卡诺循环而实现其功能的，由于这种装置在运行过程中，总是一侧吸热，另一侧排热，所以，一台装置伴生并兼具制冷和制热两种功能。 空气源热泵的技术措施： 1、具有可靠的融霜控制，融霜时间总和不应超过运行周期时间的20%。 2、冬季设计工况时机组性能系数（COP），冷热风机组不小于1.8，冷热水机组不应小于2.0。 3、寒冷地区采用空气源热泵机组应注意以下事项： 1）室外计算干球温度低于-10℃的地区，应采用低温空气源热泵机组； 2）室外温度低于空气源热泵平衡点温度（即空气源热泵供热量等于建筑物耗热量）时，应设置辅助热源。 4、机组进风口的气流速度宜控制在1.5-2.0m/s，排气口的排气速度不宜小于7m/s。 5、热泵机组的基础高度一般应大于300mm，布置在可能有积雪的地方时，基础高度需加高。 重点公式和基本数据： 一、基本耗热量公式：Q=K×F×ΔT 其中： Q—围护结构基本耗热量，W； K—围护结构传热系数，W/(㎡.℃)； F—围护结构传热面积，㎡； ΔT—室外计算温差，℃； 用于计算门、窗、墙、地面、屋面各部分围护结构的基本耗热量 常用围护结构传热系数K（W/(㎡.℃)) 地源热泵工程实例 土壤源热泵系统的设计法 摘要：本文主要介绍了土壤源热泵系统的设计法和步骤，重点论述了地下热交换器的设计过程。并举例加以说明。 关键词：土壤源热泵热交换器设计 The Design Ways of Ground-coupled Heat Pump System By Hu Jianping☆ Abstract: In this paper the design ways and steps of ground-coupled heat pump system have been introduced. The design of the underground heat exchanger has been discussed in details, and an example has been taken to illustrate the process of the design. Keywords: Ground-coupled heat pump Heat exchanger Design ☆Shanghai University of Engineering Science，China 0 引言 随着我国建筑业持续发展，对建筑节能的要求越来越高，而供热系统和空调系统是建筑能耗的主要组成部分，因此，设法减小这两部分能耗意义非常显著。地源热泵供热空调系统是一种使用可再生能源的高效节能、环保型的系统[1]。冬季通过吸收大地的能量，包括土壤、井水、湖泊等天然能源，向建筑物供热； 夏季向大地释放热量，给建筑物供冷。相应地，地源热泵系统分土壤源热泵系统、地下水热泵系统和地表水热泵系统3种形式。 土壤源热泵系统的核心是土壤耦合地热交换器。 地下水热泵系统分为开式、闭式两种：开式是将地下水直接供到热泵机组，再将井水回灌到地下；闭式是将地下水连接到板式换热器，需要二次换热。 地表水热泵系统与土壤源热泵系统相似，用潜在水下并联的塑料管组成的地下水热交换器替代土壤热交换器。 虽然采用地下水、地表水的热泵系统的换热性能好，能耗低，性能系数高于土壤源热泵，但由于地下水、地表水并非到处可得，且水质也不一定能满足要求，所以其使用围受到一定限制。国外（如美国、欧洲）主要研究和应用的地源热泵系统以及我国理论研究和实验研究的重点均是土壤源热泵系统。目前缺乏系统设计数据以及较具体的设计指导，本文进行了初步探讨，以供参考。 1 土壤源热泵系统设计的主要步骤 （1）建筑物冷热负荷及冬夏季地下换热量计算 建筑物冷热负荷计算与常规空调系统冷热负荷计算法相同，可参考有关空调 土壤源热泵系统的热平衡问题 马宏权 龙惟定 （同济大学） 摘 要 本文分析了土壤源热泵热平衡问题的由来与影响，提出了解决该问题的技术思路，并结合几个项目的问题分析和实测讨论了对解决该问题有利的系统的设计原则和运行模式。 关键词 地源热泵 热平衡 优化设计 1 引言 土壤源热泵系统（ground-coupled heat pump ）的研究和项目实施是我国地源热泵系统（Ground Source Heat Pump ）三种形式中开始最晚的一种，其造价和运行费用相对也较地下水（underground water Heat Pump ）和地表水地源热泵系统（surface water Heat Pump ）要稍高。但这些都并不能妨碍土壤源热泵成为迅速发展的一支力量，原因在于土壤源热泵采用土壤换热器内循环水换取土壤中贮存的温差能，没有对自然水源的开采要求和污染的担心，因此适用性更广，安全稳定性更高，尤其在夏热冬冷地区不失为一种新的空调冷热源解决思路。 我国的土壤源热泵系统数量和规模近年来不断增大，全国已经有多个数十万平米的土壤源热泵项目在建。与欧美土壤源热泵主要是布置水平埋管式土壤换热器，通过小型热泵机组承担别墅等小型住宅空调的方式不同，我国的土壤源热泵系统主要服务对象是规模较大的多层住宅和办公建筑，土壤换热器一般采用在一定区域内密集布置的垂直单U 或双U 型土壤换热器群，或者利用建筑物地基内的工程桩或灌注桩密集布置土壤换热器群。这样普遍采用的密集型垂直埋管群和不断增大的土壤源热泵规模使得土壤换热器埋管范围内的土壤热平衡问题得到了越来越多的担心。 作者简介 马宏权，男，1979年1月生，在读博士研究生 201804 上海市曹安公路4800号同济大学嘉定校区13-306信箱 （021）69584901 E-mail: mhqtj@https://www.doczj.com/doc/359966034.html, 2 土壤热平衡问题的由来与影响 土壤源热泵依靠土壤换热器（underground heat exchanger ）从地下土壤中提取温差能，热泵机组的热源和热汇是扩散半径范围内的土壤，因此全年运行的土壤源热泵系统需要考虑全年时从土壤取放热量的平衡问题，这即通常称谓的土壤源热泵热平衡问题。在大多数情况下土壤换热器全年从地下土壤获得的冷热量是不平衡的。在我国夏热冬冷地区，建筑物夏季供冷的时间要比冬天供暖的时间长大约2个月，夏季冷负荷绝对值也比冬季热负荷的绝对值高出近1倍，这样系统冬夏取放热量差异较大，运行一年后多余的热量会积累在地下引起土壤温度逐年上升，严重时土壤换热器内循环冷却水温可以达到40℃以上，造成热泵机组夏季的效率下降和制冷量严重降低。土壤温度升高是我国土壤热平衡问题的的主要可能性，如图1所示的上海某办公楼土壤源热泵系统，由于土壤换热器设置数量过少，每天系统启动后冷却水温度持续上升越6℃，热泵机组效率从启动工况的3.655下降到最不利时的3.155,降幅达13.9%。在我国东北地区由于以供暖为主，也可能出现土壤源热泵连年运行后土壤温度下降，热泵机组冬季制热效率降低和制热量下降，但是相对发生的情况较少。因此土壤源热泵持续运行后的土壤温度上升和下降是土壤热量收支失衡的两种形式，都对系统持续稳定运行不利。 土壤换热器的实际传热过程是一个复杂的非稳态传热过程，它以土壤导热为主，但还同时包括了土壤多孔介质中的空气、地下水体的自然对流以及地下水的迁移传热，因此土壤的热物性、含水量、土壤初始温度以及变化、埋管材料、管子直径、管内流体的物性、流速等都对单个土壤换热器的传热 w w w . z h u l o n g .c o m空气源热泵系统设计方案
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