别墅水源热泵方案21456252.docx
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别墅水源热泵方案21456252
XX别墅
水源热泵空调+热水系统
方
案
设
计
2014年1月
目录
CONTENTS
某某别墅水源热泵系统方案设计
1、工程概况
本项目为一栋三层别墅，框架结构，建筑总高度9.7m。
主要功能一楼为厨房餐厅、聚会厅、客厅和卧室，二楼和三层均为卧室和书房及配套卫生间，总建筑面积680平米。
本项目拟采用地下水源热泵空调方案。
2、负荷计算
本方案中系统主要承担本别墅建筑物的夏季空调制冷负荷、冬季采暖热负荷、及全年生活热水负荷。
2.1空调冷负荷
各房间空调负荷概算值见表1：
表1荷花别墅夏季冷负荷
序号
房间
面积（m2）
新风量（m3/h）
概算指标（W/m2）
冷负荷（w）
1
聚会厅
75
300
150
11250
2
客厅
35
120
130
4550
3
餐厅
23
120
140
3220
4
卧室101
18
60
100
1800
5
卧室102
18
60
100
1800
6
棋牌室
22
120
120
2640
7
书房
27.5
60
100
2750
8
卧室201
18
60
100
1800
9
卧室202
18
60
100
1800
10
卧室203
22.5
60
100
2250
11
卧室204
22.5
60
100
2250
12
书房
27.5
60
100
2750
13
卧室301
18
60
100
1800
14
卧室302
18
60
100
1800
15
卧室303
22.5
60
100
2250
16
卧室304
22.5
60
100
2250
17
卧室305
22
60
100
2200
合计
430
1440
49160
因此制冷系统所需承担的空调冷负荷为49.2kW。
2.2热水负荷计算
按使用要求每日提供14人的热水量，人均120L/人.天，热水量即为1.68t/d，本方案按日热水总量2t/d进行计算，取冬季自来水温度为5℃，热泵出水温度为50℃，按照12小时运行，则其热负荷为Q1=2×1000×4.2×45÷12÷3600=8.75kW。
2.3采暖热负荷计算
采暖热负荷以制冷负荷的0.8计算，则为49.2kW×0.8=39.4kW。
3、方案设计
空调末端采用风机盘管+新风+地暖形式或者多联机+新风+电地暖形式。
本方案拟进行水源热泵空调系统和风冷热泵空调系统比较。
水源热泵空调系统末端形式采用风机盘管+新风+地暖形式，风冷热泵空调系统采用多联机+新风+电地暖形式。
选用风机盘管或风管式多联室内机做新风处理机。
3.1方案一：
水源热泵空调系统方案
考虑到别墅所处位置有较好的地下水资源，选用型号为LSHP52的水源热泵机组作为空调系统的冷热源。
制冷量为52.86kW，输入功率10.96kW；制热量为64.54kW,输入功率14.68kW。
夏季制冷工况提供7℃/12℃,冬季供热工况提供45℃/50℃热水。
夏季源水流量5t/h，进出口水温18℃/29℃；
冬季源水流量5.4t/h，进出口水温15℃/7℃。
水源侧设计
水源侧地下水温是影响水源热泵中央空调系统的重要因素，通常设计要求：
冬季制热时水源侧水温应在14—24℃，不低于10℃，夏季制冷时水源侧水温应在16-25℃，不高于25℃。
本工程设计两口水井，一抽一回灌，互为备用，两口井间距30米以上，井深80m（预计）左右。
要求每口井出水量为200t/d，即单口井水流量为8.3t/h，水温为18℃左右，能满足热泵机组的使用要求；
夏季制冷工况：
（1）夏季空调系统制冷时最大排热量
QL=52.86kW+10.9kW=63.78kW
（2）夏季空调系统最大小时用水量（
=11℃）
G=QL*0.86/11=4.99T/h
冬季制热工况：
（1）冬季水源热泵机组最大日吸热量
QR=64.54kW－14.68kW=49.86kW
（2）冬季空调系统制热时最大小时用水量（
=8℃）
G=QR*0.86/8=5.36T/h
水源热泵系统主要设备选型见表2：
表2水源热泵系统主要设备表
编号
设备名称
型号
数量
参数
备注
1
热回收型水源热泵机组
LSHP52R
1台
夏季：
制冷量52.86kw
输入功率10.9kw
（源水侧进出水温度18/29℃）
冬季：
制热量64.54kw
输入功率14.68kw
（源水侧进出水温度15/8℃）
置于机房
2
潜水泵
2台
G=5.4T/h；H=50m；N=3Kw
一用一备
3
空调水泵
2台
G=8T/h；H=24m；N=1.5Kw
一用一备
4
热水循环水泵
2台
G=2T/h；H=18m；N=0.75Kw
一用一备
5
地暖水泵
2台
G=4.5T/h；H=16m；N=0.55Kw
一用一备
空调侧设计
空调水系统采用变流量双管异程式。
空调风系统采用风机盘管加新风系统的形式。
每层选用一台高静压吊顶暗装式风机盘管做新风处理机。
新风与各室内凤盘送风混合。
新风量设计值见表1，风盘及风口选型见表3和表4。
表3空调末端选型
楼层
房间类型
面积（m2）
冷负荷（w）
凤盘（或新风机组）型号
台数
一层
聚会厅
75
11250
FP-136WA
2
客厅
35
4550
FP-102WA
1
餐厅
23
3220
FP-102WA
1
卧室101
18
1800
FP-68WA
1
卧室102
18
1800
FP-68WA
1
二层
棋牌室
22
2640
FP-85WA
1
书房
27.5
2750
FP-85WA
1
卧室201
18
1800
FP-68WA
1
卧室202
18
1800
FP-68WA
1
卧室203
22.5
2250
FP-85WA
1
卧室204
22.5
2250
FP-85WA
1
三层
书房
27.5
2750
FP-85WA
1
卧室301
18
1800
FP-68WA
1
卧室302
18
1800
FP-68WA
1
卧室303
22.5
2250
FP-85WA
1
卧室304
22.5
2250
FP-85WA
1
卧室305
22
2200
FP-85WA
1
一层
新风系统
风量660m3/h
6090
FP-85WA
1
二层
新风系统
风量420m3/h
3650
FP-68WA
1
三层
新风系统
风量360m3/h
3045
FP-68WA
1
表4风机盘管型号及送回风口尺寸
型号
数量
性能参数
送风口尺寸mm*mm
回风口尺寸
FP-68WA
8台
供冷量：
3600w
750*130或350*300
750*240或400*400
供热量：
5400w
输入功率：
70w
FP-85WA
9台
供冷量：
4580w
780*130或400*300
780*240或500*400
供热量：
6870w
输入功率：
81w
FP-102WA
2台
供冷量：
5430w
830*130或400*300
1180*240或600*400
供热量：
8145w
输入功率：
101w
FP-136WA
2台
供冷量：
5430w
1100*130或（300*300）*2个/台
1260*240或700*400
供热量：
8145w
输入功率：
149w
风机盘管总功率为70×8＋81×9＋101×2＋149×2=1.78kW，新风系统风机0.22kw。
地暖盘管设计
低温热水地板辐射采暖系统热源为水源热泵，设计室内温度18~22℃，地暖盘管供回水水温度50/40℃，盘管铺设面积为500㎡.盘管管径20mm，管间距200~300mm，盘管总长1800m。
每层六路盘管，其中卧室与配套卫生间共用同一路盘管，聚会厅共设两路盘管。
每层各设一个六路地暖分集水器。
盘管管内流速0.3~0.4m/s，热水总流量3.8t/h。
水地暖优点热舒适感强，无电磁污染，安装费比电地暖低。
耗电量比电地暖少得多。
3.2方案二：
风冷热泵+电地暖系统+太阳能热水
风冷热泵空调系统设计
夏季空调制冷选用格力模块化直流变频多联主机加风管式多联内机，基本选型配置如下：
序号
楼层
房间
面积（㎡）
冷指标（W/㎡）
配置
数量（台）
功率（w）
1
一层
聚会厅
75
150
GMV-R70P/NaE
2
314
2
客厅
35
130
GMV-R60P/NaE
1
91
3
餐厅
23
140
GMV-R60P/NaE
1
91
4
卧室101
18
100
GMV-R40P/NaE
1
55
5
卧室102
18
100
GMV-R40P/NaE
1
55
6
二层
棋牌室
22
120
GMV-R50P/NaE
1
55
7
书房
27.5
100
GMV-R50P/NaE
1
55
8
卧室201
18
100
GMV-R40P/NaE
1
55
9
卧室202
18
100
GMV-R40P/NaE
1
55
10
卧室203
22.5
100
GMV-R45P/NaE
1
55
11
卧室204
22.5
100
GMV-R45P/NaE
1
55
12
三层
书房
27.5
100
GMV-R50P/NaE
1
55
13
卧室301
18
100
GMV-R40P/NaE
1
55
14
卧室302
18
100
GMV-R40P/NaE
1
55
15
卧室303
22.5
100
GMV-R45P/NaE
1
55
16
卧室304
22.5
100
GMV-R45P/NaE
1
55
17
卧室305
22
100
GMV-R45P/NaE
1
55
18
一层
新风
风量660m3/h
GMV-R50P/NaE
1
55
19
二层
新风
风量420m3/h
GMV-R40P/NaE
1
55
20
三层
新风
风量360m3/h
GMV-R40P/NaE
1
55
19
合计
430
21
1431
20
主机配置
GMV-Pdm335W/NaB-N1
2
30200
主机参数
额定制冷量33.5kw
额定制热量37.5kw
最大输入功率15.1kw
外形尺寸1340×770×1670
置于屋顶
表5多联机选型
表6室内机性能参数
型号
数量（台）
制冷量Kw
制热量Kw
循环风量m3/h
功率w
尺寸（宽×深×高）
mm×mm×mm
GMV-R40P/NaE
8
4
4.5
700
55
1367×510×185
GMV-R45P/NaE
5
4.5
5.0
700
55
1367×510×185
GMV-R50P/NaE
4
5.0
5.8
700
55
1367×510×185
GMV-R60P/NaE
2
6.0
7.1
1000
91
1367×510×185
GMV-R70P/NaE
2
7.0
8.0
1000
157
1367×510×185
电地暖设计
冬季电地暖地板辐射采暖，采用WJN/2R系列双导发热电缆，每米发热量18W，预计所需发热电缆总长2700m。
总耗电功率29.1kw。
共设17个地暖温控器每个房间各设一个。
电地暖主要优点占地板厚度小，不需要清洗。
太阳能生活热水设计
采用带电辅加热的太阳能热水系统为别墅提供生活热水。
设一台2t保温热水箱，200根φ58*1.8m真空管组成的集热模块以及一个自动控制柜。
4、方案对比
4.1两方案主要特点对比
水源热泵和多联机主要特点对比：
水源热泵利用的是清洁的可再生能源，环保节能效益显著。
一机多用利用一套设备即可供冷，又可供热，还可提供生活热水。
机组运行工况稳定、可靠。
使用寿命长。
但前期投资较高。
与水源热泵系统相比VRV系统室内、外机只有细铜管相连，占用空间小。
不需要设置机房。
控制精度高。
VRV系统接点多，容易导致氟利昂的泄漏，且制冷泄漏不易察觉，维修难度大。
VRV系统属于风冷式系统节能性能比水源热泵差。
机组受室外环境影响大，需占用阳台或天面。
电地暖和水地暖主要特点对比：
电地暖主要优点占地板厚度小，不需要清洗。
水地暖优点热舒适感强，无电磁污染，安装费比电地暖低。
耗电量比电地暖少得多。
4.2经济性对比分析
4.2.1方案初投资对比
方案一初投资预算
表7方案一主材及报价明细表
序号
设备材料及规格
数量
单位
单价
（元）
总价
（元）
空调末端
1
FP-68WA
8
台
750
6000
2
FP-85WA
9
台
860
7740
3
FP-102WA
2
台
1100
2200
4
FP-136WA
2
台
1300
2600
5
镀锌钢管（水管）
0.933
吨
5500
5131.5
6
0.75mm镀锌铁皮（风管）
0.382
吨
4400
1680.8
7
UPVC管DN25
70
米
5.2
364
8
单层百叶回风口
21
个
85
1785
9
双层百叶送风口
18
个
100
1800
10
保温材料30mm
3
立方米
1500
4500
机房部分
11
膨胀水箱0.3m3
1
个
300
300
12
热回收型水源热泵机组LSHP52R
1
台
50000
50000
13
潜水泵
2
台
6000
12000
14
空调水泵
2
台
2800
5600
15
热水循环水泵
2
台
2700
5400
16
地暖水泵
2
台
2500
5000
17
热水箱
1
个
3200
3200
18
打井
2
口
110000
220000
地暖部分
19
地暖管PERTDX800
1800
米
7.5
13500
20
保温板
500
平方米
38
19000
21
φ1.2mm孔径25*25mm钢丝网
500
平方米
5.6
2800
22
六路地暖铜分集水器
3
个
360
1080
其他
23
配电及控制系统
1
套
4500
24
阀门、仪表等
1
批
8800
25
室内热水管网
2000
26
运费、吊装等费用
3000
27
安装人工费、管理费
56000
28
税费
合计
445981
方案二初投资预算
表8方案二主材及报价明细表
序号
设备材料
规格型号
数量
单位
单价
（元）
总价
（元）
多联机空调部分
1
格力直流变频内机
GMV-R40P/NaE
8
台
2927
23416
2
格力直流变频内机
GMV-R45P/NaE
5
台
3252
16260
3
格力直流变频内机
GMV-R50P/NaE
4
台
3440
13760
4
格力直流变频内机
GMV-R60P/NaE
2
台
3943
7886
5
格力直流变频内机
GMV-R70P/NaE
2
台
4402
8804
6
格力直流变频外机
GMV-Pdm335W
/NaB-N1
2
台
38400
76800
7
铜管、保温管
φ28.6
50
米
150
7500
8
铜管、保温管
φ22.2
15
米
84
1260
9
铜管、保温管
φ19.05
26
米
72
1872
10
铜管、保温管
φ15.9
90
米
61
5490
11
铜管、保温管
φ12.7
76
米
49
3724
12
铜管、保温管
φ9.52
47
米
36
1692
13
铜管、保温管
φ6.35
38
米
28
1064
14
PVC水管及保温
DN25
200
米
15
3000
15
分歧管
FQ01B
4
个
90
360
16
分歧管
FQ01A
8
个
80
640
17
分歧管
FQ02
4
个
200
800
18
送风口
18
个
100
1800
19
回风口
21
个
85
1785
20
其它辅材
1
项
5000
5000
太阳能热水部分
21
电辅加热器
10kw
1
个
1200
1200
22
太阳能真空管
φ58*1.8m
200
根
50
10000
23
热水循环水泵
4t/h，0.75kw
2
台
2000
4000
24
控制柜
1
个
3000
3000
25
保温热水箱
2t
1
个
3200
3200
电地暖部分
26
双导发热电缆
2700
米
7
18900
27
聚氨酯保温板
1.5cm
500
平方米
38
19000
28
φ1.2mm孔径25*25mm钢丝网
500
平方米
5.6
2800
29
电地暖温控器
17
个
180
3060
30
地暖反射膜
500
平方米
3.4
1700
其他
31
配电及控制系统
1
套
6000
6000
32
阀门、仪表室内热水管网等
6000
33
运费、吊装等费用
4000
34
安装人工费、管理费
58000
35
税费
合计
323773
4.2.2系统运行费估算
方案一运行费计算
（1）计算依据
①空调运行设计参数：
设每年夏季运行120天，冬季运行90天，每天运行12小时，空调末端设备同时运行系数0.7，电价0.8元/kWh。
②生活热水设计参数：
生活热水循环泵每天运行12小时，夏季生活热水由热回收型水源热泵免费提供，过渡季节、冬季生活热水由水源热泵提供。
（2）空调运行费用
空调年运行费用计算如下：
夏季空调及生活热水运行费用（主机+末端）
10.9×12×120×0.8+1.78×12×120×0.7×0.8=13992元
水泵运行费用：
5.25×120×12×0.8=6048元
冬季地暖及生活热水运行费用（主机+末端）
14.68×12×90×0.8+0.22×12×90×0.7×0.8=12817元
水泵运行费用：
4.3×90×12×0.8=3715元
空调年运行费用：
13992+6048+12817+3715=36572元
单位建筑面积年运行费用=36572÷682=53.62元/m2·年
（3）过渡季节生活热水运行费用
过渡季节生活热水水量系数0.8
过渡季节生活热水加热小时数=8.75×0.8×12÷64.54=1.3小时
过渡季节生活热水运行费用=（14.6+3）×1.3×155×0.8=2837元
方案一年运行费：
36572+2837=39407元。
方案二运行费计算
（1）计算依据
①空调运行设计参数：
设每年夏季运行120天，冬季运行90天，每天运行12小时，空调同时运行系数0.7，电价0.8元/kWh。
②生活热水设计参数：
夏季生活热水由太阳能热水系统提供，冬季生活热水由太阳能和电辅加热共同提供。
设电辅加热器每年运行90天，每天运行6小时。
太阳能热水循环泵每天运行6小时。
（2）运行费用计算：
夏季空调运行费用=（1.431+30.2）×12×120×0.7×0.8=25507元
冬季电地暖加新风运行费用=（29.1+15.1+0.165）×12×90×0.7×0.8=26831元
空调年运行费用=25507+26831=52338元
单位建筑面积年运行费用=52338÷682=76.74元/m2·年
生活热水运行费用10×90×6×0.8+0.75×12×365×0.8=4327元
方案二年运行费：
52338+4327=56665元。
4.2.3投资回收期
方案一较方案二初投资高，其
增量投资为：
445981－323773=122208元，
投资回收期为：
122208÷（56665－39407）=7.08年。
4.3结果分析
由以上可知，虽然方案一初投资较高，但七年后即可回收多余投资，之后每年节省运行成本近一万七千元，此外方案一（水源热泵+风机盘管+新风+地暖）较方案二（VRV风冷模块机+新风+地暖）更环保安全更稳定舒适，并且不影响建筑的整体美观性。
因此方案一更适合本项目采用。
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