办公建筑混合式土壤源热泵系统冷却塔控制策略研究
发表时间：2016-09-05T15:17:27.887Z 来源：《建筑建材装饰》2015年12月上作者：陈学鹏1 徐菱虹2
[导读] 在实行峰谷电价的办公建筑中，推荐采用总运行费用最低的策略三；而在不实行峰谷电价的办公建筑中，推荐采用总能耗最低的策略四。
陈学鹏1 徐菱虹2
（1.广东省建筑设计研究院，广东广州510000；2.华中科技大学环境科学与工程学院，湖北武汉430074）
摘要：在夏热冬冷地区，由于设计、施工、土壤自身恢复能力等原因，混合式土壤源热泵系统土壤热积累的问题依然存在，优化冷却塔的控制策略是改善系统运行效率的重要手段。本文以武汉地区某办公楼建筑为研究对象，利用TRNSYS对其采用的混合式土壤源热泵系统冷却塔的控制策略进行模拟研究。模拟结果表明，夜间开启冷却塔可以缓解土壤热积累问题，但开启时间决定了系统的节能与否；对夜间冷却塔的开启采取某种温差控制时，系统更节能。
关键词：混合式土壤源热泵系统；TRNSYS；冷却塔控制策略；温差控制
前言
在武汉地区的实际工程中，由于设计、施工、土壤自身恢复能力等原因，导致混合式土壤源热泵系统土壤热积累的问题依然存在。因此，我们有必要对混合式土壤源热泵系统进行优化设计，而优化控制策略是改善混合式土壤源热泵系统运行效率和缓解土壤热积累的重要手段。
目前，国内外学者在混合式土壤源热泵系统控制策略方面的研究已经得出不少有价值的模拟和实验成果。
本文利用TRNSYS模拟了白天温差控制+夜间自然冷却的控制策略和三种白天温差控制+夜间开启冷却塔与地埋管串联为土壤降温的夜间冷却塔控制策略，从土壤平均温度、热泵机组EER和COP、系统能耗和运行费用等多方面对上述模拟结果进行分析，对比各个控制策略的优缺点，得出较为合理的控制策略。
1混合式土壤源热泵系统设计
1.1空调负荷计算及分析
本文选择了位于武汉的一栋典型的办公楼建筑。该建筑共20层，空调面积约为39000m2。
根据武汉供冷季和供暖季的设定以及办公楼的作息时间，在DeST中建立办公楼建筑模型，模拟计算出办公楼的全年逐时负荷。办公楼供冷季峰值冷负荷为4627KW，供暖季峰值热负荷为3264KW，峰值冷热负荷比为1.42；供冷季累计冷负荷为2125641KWh，供热季累计热负荷为596001KWh，累计冷热负荷比为3.57。在实际工程中，冷负荷占优地区办公类建筑的峰值冷热负荷比一般为1.5左右，累计冷热负荷比为3.0左右，本文中所选的办公建筑具有一定代表性。
1.2白天温差控制+夜间自然冷却控制策略设计
白天温差控制+夜间自然冷却控制策略（下文简称策略一）下混合式土壤源热泵系统原理图如图1所示。
图1 策略一下混合式土壤源热泵系统原理图
该系统控制策略与原理为：当制冷季热泵进口水温与室外空气湿球温度差值高于2℃时，阀门1、2、3、4打开，冷却塔开启；当制冷季热泵进口水温与室外空气湿球温度差值低于1.5℃时，阀门1、2、3、4打开，冷却塔关闭；在供热季，阀门2、4打开，阀门1、3关闭，冷却塔不开启。
1.3白天温差控制+夜间冷却塔冷却控制策略设计
白天温差控制+夜间冷却塔冷却控制策略根据夜间冷却塔的控制策略不同，又分别设计为三种控制策略（下文分别表述为策略二、三、四），原理如图2所示。
图2策略二、三、四下混合式土壤源热泵系统原理图
（1）策略二控制原理
该系统策略二的控制原理为：在供热季，阀门2、4打开，阀门1、3、5、6关闭，冷却塔不开启；在制冷季白天，当热泵进口水温与室
空气源热泵系统与中央空调及风冷模块的差别 当今主流中央空调，分为氟机系统与水机系统，其基本原理、构造、工艺标准，均形成于20世纪末。20世纪中央空调与KOCHEM为代表的低温空气源热泵系统，有着天壤之别。更高的冷暖兼顾表现，更高的配置带来更强大的低温环境适应性，注定了空气源热泵冷暖系统，是传统中央空调的全面升级版，注定成为“20世纪中央空调”的终结者。 技术标准不同 中央空调、风冷模块起源于制冷需求，起初多为单冷机组，后续开始兼顾制热。但主要设计方向为制热，在低温环境下制热表现差。其冬季制热多依赖电加热，本身出水温度大多不超过45℃。而空气源热泵源于制热，后期兼顾制冷。对建筑而已，制冷是小难度，低温环境下制热是大难度。通俗来看，风冷模块制热检测标准为7℃工况，设计工作范围在0℃以上。而KOCHEM空气源热泵低温热泵工况检测标准为-7℃直至-12℃，设计工作范围在0℃以下。两者技术优势不言而喻。
更严苛的环境适应性，要求更好的配置 由于KOCHEM空气源热泵机组，要求冷热兼顾。设计标准远高于常规中央空调、风冷模块。在主机配置标准上，也就迥异于后者。例如，中央空调多使用空调单冷趋向压缩机，而空气源热泵必须配置更高标准的热泵专用压缩机；空气源热泵蒸发器翅片间距，大于中央空调翅片间距15%以上，散冷、散热效果更佳；空气源热泵配置除了中央空调必配四大件（压缩机、冷凝器、节流部件、蒸发器），还会增加中间经济器或闪蒸器，低温型号还加配使用喷气增焓压缩机。 科希曼电器有限公司，立足于先进空气源热泵技术，以新能源利用方式，为全球家庭与商业空间提供空气能冷暖一体化及中央热水解决方案。广受行业赞誉的超低温技术，率先实现北中国区-25℃超低温实地正常运行，为解决北中国居民冬季清洁采暖、缓解大气污染及雾霾提供了极佳的解决方案。
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
太阳能空气源热泵空调系统的可行 性分析 诚信太阳能节能设备
目录 一、热泵的低位热源 (3) 二、空气作为热泵的低位热源 (4) 三、太阳能作为热泵的低位热源 (7) 1. 太阳能的优点 (7) 2. 太阳能的缺点 (8) 3. 作为热泵的低温热源 (8) 四、太阳能在建筑采暖中的利用 (10) 1. 太阳能采暖系统 (10) 2. 太阳能热泵采暖系统 (10) 五、太阳能空气源热泵采暖制冷系统 (10) 1、太阳能空气源热泵的技术经济优势 (10) 2.系统整体方案说明 (11) 3.系统技术说明 (11) 4、太阳能空气源热泵的系统形式 (12) 5、系统工作原理 (13) 6.系统设计关键点： (14) 7、系统特点 (15) 六、经济性分析 (16) 七、结论 (16)
随着经济的发展和人民生活水平的不断提高，我国正面临着越来越大的能源压力，特别是用于采暖、空调建筑能耗的增加，已成为我国不少城市缺电的诱因。地球上的化石燃料——煤、石油、天然气等将逐渐开采枯竭，开发包括太阳能、风能在的可再生能源利用的任务已十分迫切。所以，在提高太阳能热利用应用技术水平的同时，应积极创造条件，将现有成熟技术在实际工程中推广应用，以积累经验，通过实践进行技术的改善、提高，起到样板和示作用。 一、热泵的低位热源 被热泵吸收热量的物体一般称为热泵的低位热源。热泵的低位热源有很多种，主要有：空气、地下水、河湖水、土壤热、太阳能、工业废热。这些热源可以大量的无偿获得。 表1热泵的各种热源 选择低位热源时，一般要综合考虑以下几个原则： 1、低位热源要有较高的品位和足够的容量。热泵的热源温度的高低是影响 热泵运行性能的与经济性能的主要因素之一。在一定的供热温度下，热 泵热源温度与供热温度之间的温差越小，热泵的理论能效比就越大。 2、应该没有任何的附加费用或附加费用极少。 3、输送热量的载体的动力消耗要尽可能的少，以减少系统的输送费用，提
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
空气能热泵+地暖+空调系统设计 武汉誉德远程智能化集中热水供应系统包括本地热水供应系统、远程控制子系统，刷卡消费子系统。本地系统采用空气源热泵原理，每消耗1份电量的同时从空气中吸收4份热量，能效比最高可达5.5，为您节省一半到四分之三的电费；凭借先进技术与精密工艺，整机系统固有能耗系数与热水输出率均优于国家一级能效的规定值。在热水系统的基础上，可以加入地暖、空调等组成一套，热水、暖气、冷气一整套解决方案。下面对这套系统的设计特点做一个简单的介绍。 武汉誉德 空气源热泵和地源热泵为热源的地暖设计系统图
节能高效：热泵效率高，一份电力可产生三份的制热量；热泵高效出水温度在45-50度之间可设定，可直接用于地暖；而燃气壁挂炉高效水温在70-80度，需要通过混水才能用于地暖。 经济性:热泵既可制冷又可采暖，一机双用，节省初投资；无需增设混水装置，并且运行费用也更低。 在设计热泵地暖系统时，要注意有几点是与壁挂炉地暖系统不一样的: 热泵的供回水温差是5度,而壁挂炉是10度,所以热泵地暖系统的循环水流量较大,需要用Φ20的管道。 热泵地暖系统需要将每个回路所覆盖的面积适当减小，同壁挂炉地暖系统相比，热泵地暖的铺设特点是：小面积、多回路。空气源热泵需考虑冬季的制热能力衰减系数，以保证冬季的采暖效果，能力衰减系数通常可以从热泵厂家获得。壁挂炉一天可以反复点火几百次，而热泵使用的都是定频压缩机，由于压缩机保护不能频繁启停，热泵在冬季还需要化霜，所以设置一个缓冲水箱可以有效保护压缩机，提升系统舒适度和稳定性。相较于目前市场流行的VRF+壁挂炉的家用中央空调和地暖系统，热泵不仅可以实现同样功能，而且可以节省一大笔初投资费用。有理由相信，热泵的空调地暖系统将逐渐成为高档家装市场的主力军。 在设计这种空调和地暖二合一的水系统时，要注意以下几点：两个水系统要分别进行水力计算，若两个最不利环路值相差较大时，需设置两个压差旁通阀。越来越多的用户会在冬季同时开启地暖和风机盘管，在设计时要注意用户的使用习惯、空调和地暖之间的水力平衡措施、空调开启率、是否需增大主机容量，以保证使用效果。同时需指导用户如何正确使用该系统，避免因操作不当而引起制热效果不好的投诉。 建议在地暖的供水主管上，即球阀前安装一个电动两通开关阀，在夏季时自动关断，防止夏季冷冻水的冷量渗入地暖系统中，造成地板下结露。通常联机控制器上会有一个富余的干接点信号可以用于连接该电动两通开关阀。 地暖系统建议使用带阻氧的PEX管或者PERT管，主管道系统建议使用铝塑管道，一方面可以良好的弯曲定型，不用中间接头，另一方面，也可以100%阻氧，延长系统寿命。明装可以用卡套式，插接式，如果有可能暗埋，最好用卡压式，由于安全性高，欧标是允许该方式暗埋的。
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
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。
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；
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 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 中央空调及地暖系统工程组织方案 空 气 源 热 泵 空 调 建设单位： 设计单位： 施工单位： 编制日期：年月日 第一章：编制依据 第二章：工程概况 第三章：施工目标及现场组织机构 第四章：施工部署 1施工准备 2材料采购内控措施 3工程质量保证措施 4安全生产保证措施 第五章：施工方案 1 机组安装 2机组单台安装 3机组多台安装 4空调设备主要施工工艺流程 5风机与管道施工方法及主要技术措施 6地暖设计要求与施工 7系统调试 第六章：安装工程应注意事项 第七章：用户服务 1技术维护计划及保证措施 2保修期的保修工作 3保修期后的回访保修 4技术维护资料编制及移交 施工组织设计总述 空调工程是现代化工业与民用建筑不可缺少的部分，在国民经济中占有重要的地位。制冷设备长期安全经济运行，安装质量是一个很重要的方面。我公司不仅依托优良产品的优势，更有从事空调工程安装丰富经验的技术人员、管理人员和施工人员。为了提高系统施工管理水平，科学地安排施工程序，在保证质量的基础上，缩短工期，加快工程进度，特编制此方案。明确施工任务的目标及主要施工技术方法和相应的保证措施，并以最佳的施工班子，精心组织、科学管理采取有效的技术措施，进一步完善落实质量保证体系。我们对该项工程建设单位明确承诺，以优良的工程质量，最科学的施工方法，高效率按期竣工，做好文明施工，环境保护，全面完成此项工程任务。 第一章：编制依据 1.1国家及地方现行有关图集、规范、标准。 1.2设计空调施工图（依据空调图纸） 1.3国家现行有关法规 1.4中央空调及地暖安装工程系统调试工程有关说明 第二章：工程概况 2.1工程概况 2.2工程名称： 2.3建设单位： 2.4设计单位： 2.5施工单位： 2.6建筑面积： 第三章：施工目标及现场组织机构 3.1施工目标 3.1.1响应建设单位提出的工期要求及结合实际情况，保证在合同期内安装、调试完备。 3.1.2质量目标：精心施工，争创精品工程，工程施工质量达到国家验收优良标准。 3.2施工安全目标 3.2.1施工工亡，重伤事故为零。 3.2.2杜绝重大设备，火灾事故。 3.2.3负伤率控制在4%以下。 3.3文明施工目标 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 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 空气能热泵中央空调与传统中央空调对比 地源热泵中|央空调与传统中|央空调对比：环境保护 从土壤源热泵的整个运行原理来看，土壤源热泵系统实际是真正意义的绿色环保空调，不管是冬季还是夏季的运行，都不会对建筑外大气环境造成不良影响。而普通中|央空调系统，将废热气或水蒸气排向室外环境，无一例外的都对环境造成了极大的污染。以地球表面浅层地热资源作为冷热源，利|用清洁的、近乎无限可再生的能源，符合可持续发展的战略要求。 地源热泵中|央空调与传统中|央空调对比：运行效率 对于普通中|央空调系统，不管是采用风冷热泵机组还是采用冷却塔的冷水机组，无一例外的要受外界天气条件的限|制，即空调区越需要供冷或供热时，主机的供冷量或供热量就越不足，即运行效率下降，这在夏热冬冷地区的使用就受到了影响。而土壤源热泵机组与外界的换热是通|过大地，而大地的温度很稳定，不受外界空气的变化而影响运行效率，因此，土壤源热泵的运行效率是最高的。 地源热泵中|央空调与传统中|央空调对比：经济方面 地源热泵系统还可以集采暖、空调制冷和提|供生活热水于一体。一套热泵系统可以替换原有的供热锅炉、制冷空调和生活热水加热的三套装置或系统，从而减少使用成本，十分经济。 地源热泵中|央空调与传统中|央空调对比：运行费用 地源热泵系统在运行中的节能特点也是显而易见的：通常地源热泵消耗1kW的能量，用户可以得到4kW以上的热量或冷量，其制冷、制热系数可达4以上，与传统的空气源热泵相比，要高出40%，其运行费用为普通中|央空调的50%～60%。达到相同的制冷制热效率，土壤源热泵主机的输入功率较小，即为业主提|供了较低运行费的空调系统，在全年时间使用空调的场所，这种效果尤为明显。锅炉只能将70%～90%的燃料内能为热量，因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比燃料锅炉节省约二分之一的能量。 地源热泵中|央空调与传统中|央空调对比：主机设置 对于普通中|央空调系统，若设置风冷热泵机组进行冷热空调，则风冷热泵主机的设置必须要与外界通风良好，要么设置于屋顶，要么设置于地面，这对别墅空调受限就更严重。而土壤源热泵主机的设置就非常灵活，可以设置在建筑物的任何位置，而不受考虑位置设置的限|制。若设置冷水机组+锅炉进行冷热空调，冷却塔和锅炉的位置就更受限|制。因此，就主机的设置而言，地源热泵系统的主机设置是非常灵活的。 地源热泵中|央空调与传统中|央空调对比：系统简单 一机多用，节约设备用房，应用范围广。地源热泵可供暖、空调，还可用于生活热水供应系统，一套系统可替代锅炉加空调的两套系统，因此一机多用，节省了建筑空间及设备的初投资，机组紧凑，节省设备用房空间，由此而产生的经济效益相当可观。 地源热泵中|央空调与传统中|央空调对比：无需除霜 大地土壤温度一年四季相对保持恒定，冬季也能保持在15℃以上，埋地换热器不会结霜，可节省因结霜、除霜而消耗的能量。 通|过详细对比，我们很容易发现地源热泵中|央空调优势非常明显，从这里我们也可以看出，为什么政|府会大力推|广地源热泵系统，地源热泵的普及不仅关系到家庭用户的切身利益，也很大程度上降低建筑能耗，缓解环境能源压力，优化生态环境。绿邦积极响应政|府号召，一直倡导舒适健康、节能环保的室内舒适家居生活，已经成功安装多套家用地源热泵系统。 传统热水器以燃气、电和太阳能为主。燃气热水器安全性较差，燃|烧不充分和水压不 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 一、水环热泵空调系统的原理 水环热泵空调系统的基本工作原理是：在水/空气热泵机组制热时，以水循环环路中的水为加热源；机组制冷时，则以水为排热源。当水环热泵空调系统制热运行的吸热量小于制热运行的放热量时，循环环路中的水温度升高，到一定程度时利用冷却塔放出热量；反之循环环路中的水温度降低，到一定程度时通过辅助加热设备吸收热量。只有当水/空气热泵机组制热运行的吸热量和制冷运行的放热量基本相等时，循环环路中的水才能维持在一定温度范围内，此时系统高效运行。 2 水环热泵空调系统的优点 上世纪80年代初期在我国应用的一些水环热泵空调系统显示出了许多的优点：如回收建筑物余热的特有功能；不像传统锅炉那样会对环境产生污染；省掉或减少常规空调系统的冷热源设备和机房；便于分户计量与记费；便于安装、管理等。据有关文献的预测分析，水环热泵空调系统上一种很有前途的节能型空调系统[2]。下面，本文从组成系统的三个方面逐一分析水环热泵空调系统的优点。 2.1 水循环环路方面 首先，按水环热泵空调系统在建筑物中的用途，它属于热回收式热泵系统。在室外空气温度较低的情况下，建筑物的周边区需要额外的热量来 维持室内温度的稳定舒适；与此同时，建筑物的内区则因为存在室内热源（如照明、设备、人体等散热），而需要降低室内的温度。 水环热泵空调系统通过同时连通建筑物周边区和内区的水循环环路，可以将内区产生的余热转移到周边区，在对内区供冷的同时对周边区供热，而不存在或者少量存在常规空调系统在同种情况下的冷热量抵消所造成的能量浪费。因此，该系统的建筑物热回收效果好，在充分利用余热的同时节约了能源。当建筑物内部同时由供热工况机组和供冷工况机组模式同时运行时，采用水环热泵空调系统的运行费用最多可降低至50％左右。 其次，与上类似，为了达到同时供冷供暖的效果，相对于常规空调系统必须采用造价昂贵的四管制风机盘管系统而言，水环热泵空调系统的水循环环路仍然采用两管制。如此，就不会存在或者减少常规的四管制的风机盘管系统对各个条件要求不同的房间空调时所出现的冷热量抵消，避免了由此造成的能量的无谓消耗，更节省了管道系统的初投资费用。 再次，由于水循环环路中的水温在常温范围内、与其环境温度的温差不大，所以常温水所消耗的能量比常规空调系统小得多。同时，因为减少了输配过程中的冷热耗散等损失，环路的热损失也比常规空调系统要小得多。总的来说，水环热泵空调系统与常规空调系统相比，仅管道热损失减少这一项，节能效率约为8％～15％[5]。而且，由于水循环环路管道可不设保温和防潮隔湿，还能减少保温层及其它的一些材料费用。 2.2 小型水/空气热泵机组方面 水环热泵空调系统一般采用的都是室内的，根据室内负荷的大小分别太阳能—土壤源热泵系统联合运行模式
空气源热泵空调组织方案
空气源热泵系统设计方案
土壤源热泵施工工法9027
空气能热泵中央空调与传统中央空调对比
地源热泵工程实例
水环热泵空调系统的原理
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