地源热泵空调系统设计(详细)114页

无锡市XX科技园温室地源热泵空调系统设计方案1. 工程概况本项目位于无锡市东部XX区XX科技园内，构筑物南北长120米，东西宽40米，坡顶高度4.8米，天沟高3.9米，四周及顶部均采用4mm单层玻璃做为围护材料，整个玻璃温室由钢结构骨架支撑，总面积4800平方米。

2. 空调冷热源2.1 设计参数室外设计参数夏季：空调室外计算干球温度 35℃冬季：空调室外计算干球温度 -3℃室内设计参数夏季：25～30℃，湿度不控制冬季：8～15℃，湿度不控制2.2 空调设计负荷夏季根据围护结构进行逐项逐时冷负荷计算，选取峰值负荷；冬季耗热量由围护结构耗热量、冷风渗透耗热量及冷风侵入耗热量组成，计算结果如下：夏季：336.5 kW 冬季：442.2 Kw由于夏季室内温度保持在30℃左右，且该温室设有遮阳设施及通风换气设备，对空调温度要求不高；而冬季主要靠地源热泵系统加温，无其它辅助设备，且室温须严格保持在8～15℃。

因此，本设计以冬季供热负荷为计算依据。

2.3 空调冷热源温室供暖系统常用两种形式：热风系统和热水系统。

热风系统一般采用燃油锅炉，将温室内的回风加热后，经暖风机通过塑料薄膜风管送出。

送风管的壁面上有规律地排列了很多小风口，能较均匀的送出热风。

采用塑料薄膜风管的好处是造价低廉，对光照影响不大，但热风温度控制困难。

热水供热系统采用室内布设光管或管道绕翅片做为散热面，与热风系统相比，最大的优点是室内温度场均匀，温度波动小，缺点是当冷风大量渗透时加热较慢。

本工程以垂直地埋管换热器替代锅炉作为冬季空调的热源，并兼做夏季空调的冷却水水源。

室内地源热泵机组均匀吊装在温室内，直接送出热风，去除了常规温室供热系统中的风管或者散热管道。

该系统吸收了热风采暖的优点，又省去了大量的散热管道，室内温度控制均匀。

地源热泵系统中的换热器垂直埋放在温室东侧的绿化带内。

3. 空调系统设计3.1 空调水系统水系统采用两管制，整个温室为一个闭式水系统。

第一部分地源热泵工作原理地源热泵是利用水与地能（地下水、土壤或地表水）进行冷热交换来作为热泵的冷热源，冬季把地能中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地能为“热源”；夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地能为“冷源”。

地源热泵供暖空调系统主要分三部分：室外地能换热系统、水源热泵机组和室内采暖空调末端系统。

其中地源热泵机组主要有两种形式：水—水式或水—空气式。

水源热泵与地能之间换热介质为水，与建筑物采暖空调末端换热介质可以是水或空气。

第二部分地源热泵系统的分类和应用方式按照室外换热方式不同又可分为四类：1. 埋管式土壤源热泵系统，2. 地下水热泵系统，3.地表水热泵系统。

1、埋管式土壤源热泵系统也称地下耦合热泵系统，包括一个土壤耦合地热交换器，它或是水平地安装在地沟中，或是以Ｕ形管状垂直安装在竖井之中。

通过中间介质（通常为水或者是加入防冻剂的水）作为热载体，使中间介质在土壤耦合地热交换器的封闭环路中循环流动，从而实现与大地土壤进行热交换的目的。

1）水平埋管地源热泵系统（Horizontal ground-coupled heat pump）当室内负荷比较小,土壤换热器长度比较短,可以把与单回路管子随开挖土方施工直接埋入地下.当室内负荷比较大,土壤换热器长度比较长,就需要考虑换热器的布置问题,常有的布置方式有以下两种.（a）串联式水平埋管（b）并联式水平埋管2）垂直埋管地源热泵系统（Vertical borehole ground-coupled heat pump）（a）当室内负荷比较小,土壤换热器长度比较短,换热器井数比较少可以直接接入机房（b）当室内负荷比较大,土壤换热器长度比较长,就需要考虑换热器井群的布置问题,一般是若干口井汇集到集水器中，然后统一由干管接入机房。

（c）垂直埋管地源热泵系统有一种特殊形式叫：桩基换热器，即在桩基里布设换热管道。

（d）地热智能桥：类似桩基换热器，在桥板中埋管，雪落到桥面后，这些盘管利用地热将雪融化。

笔名：admi n 性别：保密注册时间：2006-10-05[HYPERLINK"javascript:AddFrie nd('Admin')"加为好友]年龄: 99 积分：100 最近登录时间：2006-10-0514:45[HYPERLINK"javascript:Se ndMsg('Admi n')"给我留言]专业：00400001 行业：0003所在地区：-等级：经验值：10•简介：通过国税局办公大楼采用土壤源（垂直埋管）热泵的空调设计，介绍土壤源热泵的设计方法、施工工艺。

同时根据该空调工程实际运行模式的参数测量、数据处理，得出土壤源（垂直埋管）热泵是一种节能、环保的空调能源。

•关键字：土壤源热泵，垂直埋管，节能近年来随着能源和环境的问题日益严重，在满足人们健康、舒适要求的前提下，合理利用能源，保护环境，减少常规能源消耗、节约能源已成为暖通空调行业需要面对的一个重要课题。

土壤源热泵热泵空调系统是通过吸收大地（包括土壤、井水、湖泊等）的冷热量，冬季从大地吸收热量，夏季从大地吸收冷量，再由热泵机组向建筑物供冷供热而实现节能，是一种利用可再生能源的高效节能、无污染的既可供暖又可制冷的新型空调系统。

为了合理利用能源、减少常规能源消耗、节约能源，大力推广这种新型节能空调系统，对设计、施工运行指导，国家建设部相继颁布了民用建筑及公共建筑节能设计标准，地源热泵系统工程技术规范。

本文对宁波鄞州区国税局土壤源（垂直埋管）热泵空调设计、施工、调试及运行情况作了较详细的论述，供同行借鉴参考。

一、工程简况宁波市鄞州区国税局办公楼坐落在风景优美的宁波鄞州区鄞县大道旁，它是一幢办公性质综合楼。

本建筑地上十九层，地下一层（主要为设备层及车库）。

其中一至三层主要功能区为大厅、纳税大厅、办公室、餐厅、活动室，四至九层以及十一至十九层主要功能区为办公室、会议室、多功能厅、招待所，十层为信息中心、办公室，总建筑面积约为26000平方M,空调面积约为19000平方M。

地源热泵空调系统的设计解析一前言地源热泵（Ground-source heat pump）是一种利用地下浅层地热资源既可供热又可制冷的高效节能空调系统。

地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温热源向高温热源的转移。

地源热泵的闭合回路部分由埋于地下的长塑料管组成，该管道埋在地下与土壤耦合，管内的流体与土壤之间进行换热。

热泵在闭合回路和室内负荷之间传递热量。

该系统由闭式埋管系统，水源热泵和室内分配系统组成。

其中分配系统用来对加热和冷却的空气和水在房间内进行分配。

由于较深的地层在未受干扰的情况下常年保持恒定的温度，远高于冬季的室外温度，又低于夏季的室外温度，因此地源热泵可以克服空气源热泵的技术障碍，且能效比大大提高。

二地源热泵的优点地源热泵由于其技术上的优势，推广这种技术有明显的节能和环保效益。

地源热泵系统具有以下优点：(1)节能、运行费用低。

深层土地资源的温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源。

这种温度特性使得地源热泵系统比传统空调系统运行效率要高约40%。

另外，地源温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，整个系统的维护费用也较锅炉-制冷机系统大大减少，保证了系统的高效性和经济性。

(2)一机多用，节约设备用房。

地源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置。

机组紧凑、节省建筑空间，减少一次性投资。

(3)保护环境。

开发推广地源热泵空调技术可彻底废除中小型燃煤锅炉房，该装置没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，没有任何污染，不会影响城镇的环境质量。

(4)利用再生能源，可持续发展。

地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源作为冷热源，进行能量交换的采暖空调系统。

地表浅层地热资源量大面广，无处不在，它是一种清洁的可再生能源。

因此，利用地热的地源热泵，是一种可持续发展的“绿色装置”。

三地源热泵系统的设计地源热泵早在20世纪50年代就已经在一些北欧国家的供热中得到实际应用。

摘要该别墅系一栋集文化娱乐，办公，客房等一体的多功能综合别墅。

该别墅选择地源热泵为空调冷热源, 空调系统的室内部分采用风机盘管加独立新风系统，末端设备为风机盘管, 新风处理到室内等焓线，过渡季节只供新风,部分房间采用地板辐射供暖。

本论文从地源热泵工作原理出发，详细地进行了地源热泵空调系统设计和特点分析,并与普通空调系统进行了经济上和技术上的比较。

地源热泵地下换热器采用U 型竖埋管地下换热器;主卧式采用了低温水地板辐射供暖系统。

关键词：别墅；地源热泵；竖直埋管；地板辐射供暖1.1 课题背景地热是一种可再生的自然能源。

尽管目前它的应用还不能像传统能源(煤、石油、天然气、水力能和核能)那样广泛，但由于地壳里蕴藏着丰富的地热能，特别是在传统能源越来越缺乏的今天，地热能利用在许多国家已得到了相当的重视。

地源热泵中央空调系统是利用了地球表面浅层地热资源(通常小于400米深)作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。

地表浅层地热资源可以称之为地源，是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。

地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47％的太阳能，比人类每年利用能量的500倍还多。

它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。

这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地源也成为清洁的可再生能源一种形式。

地源热泵中央空调系统是利用水与地源(地下水、土壤或地表水)进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源，冬季把地源中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地源为“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，此时地源为“冷源”。

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％。

第五章地下水源热泵空调系统的设计5.1 概述地下水源热泵空调系统是我国应用较为普遍的一种地源热泵空调系统，也是国内较早的地源热泵之一。

早在1965年，国内已研制成功首台水源热泵机组。

1985年广州能源研究所首先在广东东莞游泳池开始应用地下水源热泵，用25～40m深井中的24℃的地下水作为热源。

但国内地下水源热泵的发展一直很缓慢，直到1996年，山东富尔达空调设备有限公司开发出水源热泵冷热水机组（水/水热泵机组），以井水为低位热源，通过阀门的启闭来改变水路中水的流动方向，实现机组的供冷工况与供热工况的转换。

而后，井水源热泵冷热水机组很快就成为了国内空调界的热门产品，出现了大规模的地下水源热泵空调工程项目。

到1999年底，全国大约有100套地下水源热泵空调系统［1］。

进入21世纪，中国地下水源热泵的发展势头越来越好，越来越多的用户开始熟悉地下水源热泵，并在山东、河南、湖北、辽宁、河北、黑龙江和北京等地开始大量应用地下水源热泵空调系统。

如同井回灌地下水源热泵自2001年首次在北京某工程上投入运行以来，其技术的推广与应用很快，到2003年底已完成160多个项目，总建筑面积超过200万m2［2］。

但是，根据调查［3］，近十年来，我国地下水源热泵空调系统运行情况并不能让人满意。

这主要是由于设计、施工和运行管理还存在一些问题而造成的。

因此，熟悉和掌握地下水源热泵空调系统的设计方法是十分重要的。

地下水源热泵空调系统的设计包括建筑物内的空调系统的设计和水井系统的设计两大部分。

前者，可参考常规空调系统设计规范、设计标准和设计手册等资料进行。

而后者将是本章重点阐述的问题，主要包括：◆在选择和设计地下水源热泵空调系统之前，如何充分了解和掌握地下水可采用的价值和质量等水文资料以作为科学决策的依据和设计的原始资料。

◆确定地下水换热系统的形式与组成。

◆地下水量的确定。

◆热源井的设计与施工。

◆地下水源热泵机房的设计要点。

◆地下水源热泵空调系统设计和运行中应注意的一些问题。

例析地源热泵空调系统设计1. 工程概况本项目位于武汉市新洲阳逻经济开发区，总用地面积358亩，净用地面积206500㎡，折合310亩。

建筑工程主要分为三部分：⑴生产厂房6栋，总建筑面积18500㎡；⑵生产辅助用房1栋，建筑面积340㎡；⑶办公、生活设施4栋：综合办公大楼1栋，建筑面积3000㎡，职工食堂1栋，建筑面积600㎡，职工宿舍2栋，建筑面积1400㎡。

2. 设计参数及冷热负荷本项目空调系统设计范围为：职工宿舍，职工食堂，综合办公大楼。

同时空调系统采用热回收供应生活用热水热源。

3. 空调系统设计3.1 空调冷热源本项目空调系统采用地源热泵空调系统，地源热泵是目前正在推广的节能环保空调系统形式，响应国家节能环保政策。

选用2臺地源热泵机组，其中一台为标准型，制冷量为475KW，另外一台为全热回收型，制冷量为150KW。

夏季优先使用全热回收型主机制备宿舍生活用水，冬季由全热回收型主机制备生活用水。

3.2 土壤换热器计算本系统埋管式土壤源热泵系统，也称土壤耦合式热泵系统。

该系统是以水作为冷热量载体，水在埋于土壤中的换热管道内与热泵机组间循环流动，实现机组与大地土壤之间的热量交换。

冬季循环水通过埋在土壤中的高密度聚乙烯管环路，从土壤中吸收热量，使循环水温度升高，供给地源热泵机组。

夏季循环水通过地埋管将热量排放到土壤中，使循环水温度降低供给地源热泵机组。

通过地源热泵机组给室内供冷、供热。

（1）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。

系统夏季的排热量和冬季的吸热量如下：（2）确定竖井总长度根据地源热泵岩土热物性测试技术报告，土壤换热器夏季每米放热量按35.1w/m，冬季按20.3w/m，计算冬、夏季地埋管系统竖井总长度为：（3）确定竖井数目及间距根据上述计算可知，夏季制冷竖井长度要大于冬季供暖的竖井总长，按夏季制冷竖井长度来确定打孔数目。

按照常规地质情况考虑，设计为单U孔，单孔有效深度设计为65m，，孔径110-130mm，孔间距控制在4m左右，则该项目埋管孔数及占地面积如下：（4）埋管选型为保证地下埋管的安全应用和使用寿命，埋管管材选用型号PE100、管径DN32、壁厚3mm、耐压1.6MPa。

地源热泵方案范本（空调系统）第一节工程概况本工程为某市东站站房综合楼，建筑面积5243.95平方米。

本项目室内采暖（制冷）设计为风机盘管中央空调系统，热（冷）源拟采用地源热泵系统。

第二节方案设计依据1.《公共建筑节能设计标准》GB 50189-20052.《民用空调设计规范》GB 50019-20033.《地源热泵系统工程技术规范》GB 50366-20054.《城镇直埋供热管道工程技术规程》CJJ/T81-985.《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》CJJ101-20046《供水水文地质勘察规范》GB 50027-20017 建设单位提供的基本资料8. 甲方提供的设计要求9 某市地区的水文地质资料10某市地区类似工程的数据报告11 配套设备厂家的样本说明第三节有关气象资料某市市位于辽东半岛西北部，西临渤海辽东湾，与锦州、葫芦岛隔海相望；北与大洼、海城为邻；东与岫岩、庄河接壤；南与瓦房店、普兰店相连。

营口南接大连，西临渤海，背靠东北腹地，中国七大水系之一的大辽河从里注入渤海。

营口市属暖温带半湿润气候区，四季分明，气候适宜。

夏季空调室外计算干球温度：30℃：夏季空调室外计算湿球温度：27.3℃夏季通风室外计算温度：28℃夏季室外平均风速：3.5m/s冬季空调室外计算干球温度：-18℃冬季采暖室外计算干球温度：-16℃冬季空调室外计算相对湿度：63％冬季通风室外计算温度：-10℃极端最高温度: 35.3℃极端最低温度：-18.8℃最大冻土深度：111cm采暖天数：143天制冷天数:90第四节工程设计原则地源热泵中央空调系统工程是某站站房综合楼的配套工程，要求空调系统设计与整体工程设计理念结合,与已施工完毕的其他节能系统工程要配比得当，在遵照已完工工程的基础上，合理调整地源热泵部分的设计、施工，以尽快发挥其经济效益和社会效益。

工程方案中应明确的设计原则如下：1、充分利用某市地区地下土壤温度较高的特点，合理设计地埋管侧的水介质供回水温度、流量，达到热泵机组的最佳经济运行状态。

毕业设计(论文) 地源热泵中央空调系统的设计学生姓名：学号：（系）：专业年级：指导教师：职称或学位：2014 年 05 月 21日目录摘要 (1)关键词 (1)ABSTRACT (2)Key word (2)前言 (3)1.绪论 (4)1.1设计背景 (4)1.2国内地源热泵发展简史 (4)1.3国外地源热泵的发展 (5)1.4地源热泵的发展趋势 (6)1.5地源热泵机组的优点 (6)2. 地源热泵系统的分类及本系统类型的选择 (7)2.1地下水式热泵系统 (8)2.2地表水式热泵系统 (8)2.3土壤源热泵系统 (8)2.4混合式土壤源热泵 (8)2.5本系统类型的选择 (8)3. 工程概况 (9)3.1土建资料 (9)3.2设计依据 (10)3.3空调负荷的计算 (10)3.4地源热泵系统的选择 (10)4. 空调方案的设计 (11)4.1确定空调方式 (11)4.2确定空气处理过程 (12)4.2.1送风方式的确定 (12)4.2.2新风负荷的计算 (12)4.2.3 夏季送风状态点和送风量 (12)4.3冬季送风状态点和送风量 (13)4.4送风方式的设计 (13)4.5空调系统的消声减震设计 (13)4.5.1 空调系统消声系统选择原则 (13)4.5.2 空调系统的噪声源 (13)4.5.3 空调系统的减振设计 (14)5. 地源热泵地埋管系统 (14)5.1 确定管路连接方式 (15)5.2选择地下换热器管材及竖埋管直径 (15)5.3 埋管内工作流体 (15)5.4 地下换热器尺寸的确定及布置 (16)5.4.1. 管材的选取 (16)5.4.2.PE管确定管径 (16)5.4.3.垂直地埋管校核管材承压能力 (16)5.5运行管理和维护 (17)结束语 (18)参考文献 (18)附录 (20)致谢 (22)地源热泵中央空调系统的设计摘要本文介绍了国内外地源热泵的发展状况，通过比较地源热泵中央空调与传统中央空调的优缺点，按照要求，确定一套地源热泵中央空调系统。

地源空调设计一、空调系统介绍（1）传统的中央空调有空气源热泵（风冷机组）+辅助电加热和水冷冷水机组+锅炉两种形式。

空气源热泵（风冷机组）和水冷冷水机组在制冷时都是把房间的热量向室外空气排放，受室外气温因素影响太大，其制冷量随室外空气温度升高而降低，尤其在高温高湿地区，机组制冷性能极不稳定，效率低下。

在制热时，空气源热泵当室外温度降到零度以下时需加辅助电加热装置，否则机组不能正常工作，耗电量大，效率很低，而水冷冷水机组+锅炉这种空调形式，在供热时需用电锅炉或燃煤、燃油锅炉，污染严重，运行费用昂贵。

（2）地下水源空调系统是从水井中抽取的地下水。

这种空调在应用上受到许多限制，需要有丰富和稳定的地下水资源作为先决条件。

虽然在理论上抽取的地下水能够回灌到地下水层，但是目前国内地下水回灌技术还不成熟，很容易造成地下水资源的流失。

目前由于对使用地下水的规定和立法越来越严格，这种空调系统的应用已逐渐减少。

（3）土壤热交换器地源空调系统。

地源热泵是一种利用地下土壤中的地热资源，既可供热又可制冷的高效节能空调系统。

这种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。

通常机组消耗1kW的电量，用户可以得到4kW-5KW左右的热量或冷量。

与锅炉供热系统相比，地源空调系统要比电锅炉节省三分之二以上的电能，比燃煤、燃油锅炉节省约二分之一的能量；由于地下土壤的温度全年较为稳定，一般为15～20℃，在夏季远远低于室外空气温度，在冬季远远高于室外空气温度，机组运行工况稳定，无论在制冷还是制热都一直处于高效率运转状态，制冷、制热的性能与传统的空气源热泵相比，要高出40%左右，因此其运行费用为普通中央空调的系统的40～50％。