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上海市XX某高楼地源热泵设计

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上海市XX某高楼地源热泵设计上海市XX 某高楼地源热泵设计 一、热泵系统运行原理图(地藕换热井）地源热泵系统运行原理图二、设计选型图纸为上海市XX 某高楼。

该建筑物是一幢五层高的高楼，层高5.1m,总建筑面积约为15000m ²。

该学校处在上海市，本建筑所在地区，地下约80m 以上的地层，为粉质粘土、粘土和砂砾堆积层，没有坚硬的岩石层，较适于地下换热器的安置.选用土壤源热泵作为空调系统冷热源的设计方案1、建筑物冷热负荷及冬夏季地下换热量计算气象资料（上海）1室外设计参数冬季空调：—1.2℃，夏季空调:34.6℃，夏季空调室外计算湿球：28.2℃，冬季空调室外计算相对湿度：74%。

2室内设计参数冬季为：18℃—22℃，夏季为：24℃—28℃3深井取水设计参数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，kW1Q ——夏季设计总冷负荷，kW'2Q ——冬季从土壤吸收的热量，kW2Q ——冬季设计总热负荷，kW1COP ——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1COP 、2COP 。

若样本中无所需的设计工况，可以采用插值法计算。

根据图纸求得建筑物总冷负荷：674KW ；建筑物冷负荷指标:103 W/m2；建筑物总热负荷:665 KW ；建筑物热指标:99W/m2 。

Q1＇=678×(1+1/5.3)=805.9kw；Q2＇=625×(1-1/4.3)=481kw2、地埋管的选取地下热交换的性能和质量是保证地源热泵系统长期的稳定性和可靠性的关键。

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。

本系统综合场地和费用等各方面的考虑，采用立式双管同程系统。

3、确定管径在实际工程中确定管径必须满足两个要求：（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。

显然以上两点矛盾，需要综合考虑。

一般并联管路用小管径，集管用大管径，地埋管常用的管径有20mm、25mm、32mm、40mm、50mm，管内流速控制在0.6 m/s以下，对更大的管道，管内流速控制在2.0m/s以下或把管道压力损失控制在4mH20/100m当量长度以下。

选用聚乙烯管材PE63（SDR11），并联环路管径为DN25，集管管径分别为DN32、DN40、DN50、DN 70、DN 80、DN 100、DN 110、DN 140。

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：3510001⨯'=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最低进口流体温度MIN T 下热泵机组的的制热性能系数H COP 也根据热泵机组数据而确定。

MIN T 不小于当地冬季室外气温再加上4.4℃。

根据《空气调节设计手册》，武汉市的冬季室外气温为-5℃，这里确定MIN T 为-1℃，符合土壤源热泵系统对最低进口流体温度的要求。

经计算得H L =17156.3m5、 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:HL N ⨯=2 （4） 其中N ——竖井总数，个L ——竖井埋管总长，mH ——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。

可计算得孔深为86m.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。

7、水泵选型热泵的选择计算:总冷量=维护结构冷负荷＋新风冷负荷=669kw总热量=维护结构热负荷＋新风热负荷=613kw由于夏天采用冷却塔加热泵的形式，所以选热泵时应根据冬天的热负荷。

可选两台GSHP430。

GSHP430性能参数：制冷量：430KW;制热量519KW；输入功率：制冷：81.13KW; 制热：117KW容量调节范围：25%-100%蒸发器性能参数：水管尺寸：DN125;制冷实用工况冷却水流量：84.2m3/h制热实用工况热源水流量：48m3/h冷凝器性能参数：水管尺寸：DN125制冷实用工况冷却水流量：50m3/h制热实用工况热源水流量：86m3/h机组阻力：45000pa1.地下盘管循环水泵：冷却水流量：Q=W/（4.2×t∆）式中：W—地下盘管承担的冷负荷，由前计算可得805kwt∆—由所选机组决定，在这为100C计算可得Q为19kg/s系统总阻力：P=地下盘管沿程阻力+热泵机组阻力=61+45=106kpa水泵扬程：P’=1.2P=127.2KPa =12.7mH20;水泵水量: Q’=1.2Q=82 m3/h选三台苏州制泵公司的KLW50-125（I）A：流量29 m3/h；扬程14.4m;电功率2.2kw2.冷却水循环水泵：水流量：Q=W/（4.2×t∆）式中：W—冷却塔承担的冷负荷，由冬夏两季的负荷差可得324 kwt∆—由所选冷却塔决定，在这为50C计算可得Q= 54 m3/h水泵扬程为：冷却塔系统的沿程阻力X1.2=8582X1.2=10298.4pa水泵流量为：54X1.2=64.8 m3/h选择两台北京制泵公司生产的KQL 80/300-30/2：流量32.5 m3/h；扬程9m; 电功率2.2kw8 冷却塔型号根据参考文献得冷却塔流量计算公式GT =Q/ △t CP式中：Q——冷却塔需处理的冷负荷在本系统中为冬夏两季地下盘管承担负荷之差。

Q=324kwCP——水的定压比热 4.174 kj/kg.0C△t——冷却塔进出水温差 6 0C根据参考文献的公式可计算得冷却塔的流量为15kg/s根据流冷却塔的选型与冷却塔的循环水量GT (m3/h) ,冷却塔进水温度t1,进出水温差△t,室外湿球温度t选金日冷却水塔低噪音型。

根据流量，由于武汉的湿球温度为28℃，选KLN—70（空调型）9、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，Pa0p ——建筑物所在的当地大气压，Paρ——地下埋管中流体密度，kg/m 3g ——当地重力加速度，m/s 2 h ——地下埋管最低点与闭式循环系统最高点的高度差，mh p ——水泵扬程，Pa经计算本设计符合要求。

三、 可行性分析（1）地源热泵的环保性没有尾气排放,不污染大气，噪音低，能耗小，使用寿命长，不消耗水资源。

（2）地源热泵的经济性地源热泵空调系统总投资为每平方米投资为290元左右,采用大地的能量来作为供热的能源,运行费用省。

（3）地源热泵的稳定性大地收集了47%的太阳能量,是取之不尽、用之不竭的廉价能源,大地土壤的温度(10米以下)常年恒温,温度恒定在13-15℃之间，使用地源热泵空调系统就可以在夏天制冷时,把热量排到地下贮存起来,冬天供热时,再把热量取出来使用，因此,地源热泵空调系统耗电功率小,不受环境空气环境温度的影响,稳定性特别好。

四、参考文献：［1］蒋能照，刘道平.水源·地源·水环热泵空调技术及应用.机械工业出版社，2007.03［2］徐伟等译.地源热泵工程技术指南,2001.［3］陆耀庆. 实用供热空调设计手册. 中国建筑工业出版社.2008.05［4］谢汝镛 . 《地源热泵系统的设计》.2001 .［5］周亚素，张旭 .土壤源热泵系统垂直U形管埋地换热器传热过程及合理间距的分析.2001.［6］付祥钊.流体输配管网.中国建筑工业出版社.2001.09。

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上海某会员地源热泵系统设计方案_secret

上海某会员地源热泵系统设计方案_secret

XX会所地源热泵系统设计方案工程概述本项目是位于上海浦江镇，会所共三层。

地下一层为设备用房，泳池，健身房，瑜伽，浴室，篮球馆等，夹层为超市。

一层为大厅，乒乓球室，办公等。

二层为西餐。

总建筑面积约3,200平方米，空调面积约2,600平方米。

空调冷热负荷总冷负荷为525.09kW，总热热负荷353kW。

热水根据设计院提供的生活热水及泳池加热量可知：该项目游泳池初始加热时间48小时，初始加热量为270kW，泳池日常维护需要110kW热量；另外泳池淋浴小时耗热量需要150kW。

机组选型空调末端选型空调方式采用欧洲成熟的“天棚采暖和制冷热辐射系统+置换新风”系统，这种采暖和制冷的系统构造是：房间的砼楼板内都埋有水管，其直径为16～20mm，间距在200～300mm 之间。

水管中的水在寒冬保持30℃左右，在盛夏保持18℃～22℃，“天棚采暖和制冷热辐射系统”承担室内显热负荷，“置换新风”承担室内全部潜热负荷通，通过散热和吸热，确保室内环境处于舒适范围。

一般顶棚辐射系统制冷功率可达到50-60W/?，因此在篮球馆、游泳池等自身负荷相对较大的房间，顶棚辐射系统无法承担室内全部的显热负荷，需另外配置空气处理器（风机盘管等）辅助处理。

会所所有房间空调房间地下室采用风机盘管加新风系统，地上部分采用风机盘管加全热交换器。

篮球馆新风依靠外窗解决。

空调主机选型本项目空调设备采用美意的水源热泵产品，由于末端顶棚辐射、风机盘管及新风系统对于水温的要求不同（顶棚辐射系统夏季进水温度需要18℃，冬季进水温度30℃；新风系统及风机盘管系统进水温度为7℃，冬季进水温度45℃），为了便于控制，分开选择空调主机。

采用一台MWH060水水式地源热泵模块机组供室内顶棚辐射系统，选用两台MWH050水水式地源热泵模块机组供新风及室内风机盘管系统。

另外热水采用两台MWH040水水式地源热泵模块机组专门供应。

泳池初始加热时两台主机全开专供泳池热水，泳池平时维护时一台供泳池，一台供泳池淋浴。

地源热泵地埋管单双U选择探讨

地源热泵地埋管单双U选择探讨

摘要：以上海佘山某别墅地源热泵项目为例，分析了地下换热器系统单U 、双U 及管径的选择对其各年进出水平均温度的影响。

首先，对该项目基本情况进行了简要的介绍；然后简要回顾了地埋管内热阻计算方法，而后分别采用EED2.0和EHPD1.3软件，在给定的系统条件下分别就采用双U32、单U32、双U25及单U254种工况进行了大量的计算分析,得到了其对应的各年各月地下换热器进出水平均温度；进而得出该项目地埋管选用17口单U25井和选用16口双U25井在技术和经济上均基本等价，其中17口单U25井的形式略优的结论。

关键词：地源热泵；地下换热器；U 形管；换热量；比较分析1引言近几年随着暖通行业的发展，地源热泵作为一种节能、环保的空调系统受到越来越多的关注和应用。

其中竖直埋管的形式在我国的工程中应用较多。

竖直埋管一般有单U 、双U 两种形式，每种形式又有DE32和DE25两种选择，以上四种条件交叉组合是我国目前应用最多的地埋管配置形式。

随着计算机技术的发展，FLUENT 软件作为建立数学模型和数值计算的工具在地源热泵的计算分析中得到了越来越多的应用，文献[1]中通过对某30m 埋深的U 形管进行FLUENT 建模分析得出“排热工况下，埋深30m 时，单Ｕ形管换热器的单位井深换热量约为86W/m ，而双Ｕ形管换热器的单位井深换热量达到120W/m ，较单Ｕ形管高约40%”等结论。

文献[2]采用FLUENT 对某60m 井深的U 形管三维建模后得出“对外径25mm 和32mm 的单Ｕ形地埋管换热器及外径25mm 的双Ｕ形地埋管换热器换热性能的模拟对比表明，后两者换热量分别比前者提高了8%和22.4%”等结论。

文献[3]同样采用FLUENT 软件，对某100m 井深的U 形管三维建模后得出“双U 型换热器的换热性能不一定大于单U 型换热器。

当流量较小时，双U 型换热器支管间热短路现象比单U 型换热器严重，双U 型换热器换热性能小于单U 型换热器;随着流量的增大，支管间热短路现象减轻，双U 型换热器的换热性能大于单U 型换热器”等结论。

地源热泵全分析

地源热泵全分析

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1.2 VRV及多联机空调系统
该空调系统由1 台变频变制冷剂流量的室 外机、若干台室内机、冷媒管、冷凝水管 等组成。与1. 1 节（风冷冷热水机组加风 机盘管空调）系统不同的是室内外机之间 用紫铜冷媒管连接,不需要膨胀水箱、循环 水泵。这种系统能对各空调房间实现较精 确的温控,使用方便,运行节能。但无新风 供给,安装要求高,如发生冷媒泄漏,很难找 出漏点,不易维修。
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2.2.5土壤热交换器埋管形式
地下埋管换热器主要有两种形式，即水平埋管和垂直埋管。 选择哪种形式取决于现场可用地表面积、当地岩土类型以 及钻孔费用。尽管水平埋管通常是浅层埋管，可采用人工 开挖，初投资比垂直埋管小些，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 工程应用中，一般都采用垂直埋管。（见图4）
草坪 设备间 土壤层 回水管 出水管 岩石层 回灌井 抽水井 地下水 岩石层
设备间 草坪 回水管 池塘 出水管 换热器
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2.2土壤(地)源热泵空调系统
2.2.1土壤(地)源空调概念
土壤(地)源空调系统是把热交换器埋于地下，通过 水在由高强度塑料管组成的封闭环路中循环流动，从而 实现与大地土壤进行冷热交换的目的。夏季通过机组将 房间内的热量转移到地下，对房间进行降温。同时储存 热量，以备冬用。冬季通过热泵将土壤中的热量转移到 房间，对房间进行供暖，同时储存冷量，以备夏用，大 地土壤提供了一个很好的免费能量存贮源泉，这样就实 现了能量的季节转换。
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2.1.2、水源热泵原理
地球表面浅层水源（一般在1000米以内），像地 下水、地表的河流、湖泊和海洋中，吸收了太阳 进入地球的相当的辐射能量，地壳也向井水,地表 水的传热,使水源的温度提高,而且水温一般都较 稳定。水源热泵技术就是：在夏季将建筑物中的 热量“取”出来，释放到水体中去；而冬季，则 是通过水源热泵机组，从水源中“提取”热能， 送到建筑物中采暖。 由于夏季水源温度较室外空气温度低，冬季要高, 所以制冷/热的效率远高于空气源热泵.通常水源 热泵消耗1kW的能量，用户可以得到4kW以上的热 量或冷量。
上海中心大厦绿色创新设计浅析

上海中心大厦绿色创新设计浅析

上海中心大厦绿色创新设计浅析作者：任宇奇来源：《中国科技纵横》2017年第24期摘要：进入21世纪以来，超高层建筑接连涌现。

随着科技的发展与建筑水平的提升，建筑师们不断刷新着超高层建筑高度的记录，许多挑战也随之而来，其中最大的问题当属能源问题和环境问题。

为了迎合时代的主题，走可持续发展的路线，上海中心大厦采用了许多绿色环保的创新设计。

本文将从上海中心大厦节约土地的手段、节约材料的绿色设计、能源节约与再利用、空中花园环境设计以及BIM技术在的应用这五大方面简要介绍上海中心大厦的绿色创新设计。

关键词：建筑设计；节能环保；BIM中图分类号：TU352.11 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）24-0001-021 工程概况上海中心大厦坐落在中国上海浦东陆家嘴金融区，建筑的高度为632米，是目前我国的第一高、世界第二高建筑。

地上部分共124层，建筑面积38万平方米，分为9个区段，每个区段之间都设置设备层和避难层；地下建筑面积为14万平方米。

裙房高38米，其中地上有7层，地下有5层。

上海中心大厦是一座迎合21世纪绿色创新理念的多功能综合性大厦，集观光、办公、商业及酒店为一体，是以绿色、文化、智慧为核心理念的垂直生态社区。

2 绿色创新设计浅析2.1 节地与室外环境上海中心大厦的建筑面积大约和上海外滩面积相同，是一座在3万平方米的土地上建立出的建筑面积为57万平方米的垂直城市。

这极大的节约了土地面积，减少了人均占有面积。

但是，想盖出这样一座超高摩天大楼并不容易，它所在的区域既是高楼林立的密集区，又是软土区域，所以在地基的设计施工上需要花费很多功夫。

对此，施工人员设置了近千根个长86米的钻孔灌注桩，而后一次性浇筑约6万立方米混凝土，形成一个厚度达6米的基础底板，在其上进行基础的进一步施工，极大程度地减小了软土给大楼带来的潜在危害。

2.2 节约材料的绿色创新设计上海中心大厦迎合绿色的设计理念，所以在保证大楼的各项性能达标的前提下，要尽可能地节约材料，为此，设计师们设计了如下方案：（1）大楼采用了巨型框架-核心筒-伸臂桁架的抗侧结构体系，其主要结构为筒中筒结构，里面为钢筋混凝土核心筒，从核心筒延伸出伸臂桁架与通过环形桁架固定成束的八根巨型钢柱组成的外圈受力体系固定在一起，外面为圆三角形玻璃幕墙筒。