地源热泵方案设计教学总结Word下载.docx
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供暖时，
室内米暖，同时向地下畜存冷量，以备夏用;
夏季制冷时，把室内热量取出来，释放到地表中，向地下蓄存热量，以备冬用，因此说地源热泵系统是可再生能源利用技术。
地源热泵系统不存在对大气排热、拍冷的热污染
把地表中的热量“取”出来，供给
Pump）是随全球能源危机和环境问题出现，逐渐兴起的一项节能环保技术。
地源热泵系统是以地表能为热源，通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低品位热能向高品位热能转移的热泵系统。
地源热泵系统冬季
和排烟、排尘、排水等污染，是真正的绿色能源。
地源热泵是目前最流行的空调方式。
与传统的空调相比具有更加节能、运行费用更低、运行工况更加稳定的优点，是实现可持续发展的绿色建筑的有效技术之一。
本文就对地源热泵系统设计进行详细阐述，并和传统的风冷热泵系统进行初投资和运行成本的综合比较
第二章设计依据
一、国家相关设计规范和标准
《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019—2003;
《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005;
《地源热泵系统工程技术规范》GB50366—2005;
《使用供热空调设计手册》中国建筑工业出版社第二版；
《地埋管地源热泵技术》高等教育出版社；
《水源•地源•水环热泵空调技术及应用》机械工业出版社;
《全国民用建筑工程设计技术措施一一暖通空调•动力》；
《建筑给水排水设计手册》中国建筑工业出版社第二版；
二、室内外设计参数
1、室外气象参数
夏季空调室外计算干球温度：
348C
夏季空调室外计算湿球温度：
28.1C
冬季空调室外计算干球温度：
-4C
冬季空调室外计算相对湿度：
79%
夏季通风室外计算干球温度：
30.6C
冬季通风室外计算干球温度：
-1.1C
主导风向和风速：
夏季SSE,2.4M/S;
冬季NNE,2.7M/S
大气压力：
夏季，1001.5hPa冬季，1027.9hPa
2、室内设计参数
房间名称
室内参数
新风量
夏季
冬季
C
%
房间
26±
2
〈65
20±
>
30
一次换气
第三章负荷计算与分析
一、负荷计算及分析
1、空调冷热负荷计算
由于是初步设计，我们对空调冷热负荷进行估算，包括建筑维护结构的传热、照明及电气设备的发热、食物的散热、人体的散热、门窗渗透新风的热量等。
上海属于夏热冬暖地区，以供冷为主，冬季采暖时间较短，这里对冷、热负荷分别进行了估算。
负荷估算详细见下表:
楼层
空调面积
冷指标
热指标
冷负荷
热负荷
（m2）
（W/m2）
（KW）
1F
产品展示厅
48
150
120
7200
5760
总经理办公室
46
180
8280
6900
总工程师办公室
47
8460
7050
经营办公室
105
18900
15750
办公室
33
5940
4950
门厅
103
15450
走廊
85
12750
副总经理办公室
69
12420
10350
68
12240
10200
2F
25
3750
接待室
70
12600
10500
大办公室
152
200
30400
27360
财务室
22
3960
3300
休息室
24
4320
3600
经过估算可知，夏季峰值冷负荷156.7kW，冬季峰值热负荷137.8kW
、负荷分析
根据建筑使用功能及室外气象参数资料对全年的冷、热负荷进行分配和统
计。
营业时间暂8点至夜间9点考虑，设计日逐时负荷分配见下表:
时间
冷负荷（kW）
热负荷（kW）
08:
00-09:
00
459
492
09:
00-10:
475.2
467.4
10:
00-11:
486
442.8
11:
00-12:
513
12:
00-13:
418.2
13:
00-14:
540
393.6
14:
00-15:
369
15:
00-16:
16:
00-17:
17:
00-18:
342
311
18:
00-19:
255
220
19:
00-20:
113
97
20:
00-21:
89
夏季制冷暂按165天计算，从5月至10月中旬；
冬季制热暂按135天计算，从11月至3月中旬。
我们把制冷、制热季节的负荷分别按照100%、75%、50%和25%四个区域，不同负荷区域所占运行时间的比例分别为：
0.023、0.415、0.461、0.101。
（制冷协会提供的经验值）
则可以计算出全年的累计空调冷负荷为12439kWh，累计空调热负荷为
8670kWh。
则可知：
全年累计冷负荷为12439kWh，累计热负荷为8670kwh。
累计冷热负荷的计算可以提供两个计算依据：
1）地源热泵系统全年的冷热平衡；
2）地源热泵系统全年的运行费用
第四章地源热泵系统设计
一、地源热泵系统配置
1、地源热泵机组选型
由负荷计算结果可知夏季冷负荷约为156.7kW,冬季热负荷为137.8kW,地源热泵机组按冬季负荷配置，若仅配置一台地源热泵机组则无备用机组，这不利于系统安全可靠性，拟按夏季负荷配置三台地源热泵机组，相互备用。
根据以上分析可确定选择制冷量为59.5KW制热量82.4KW的地源热泵机组三台,详细性能参数如下表：
设备名称
性能参数
数量
地源热泵机组
制冷/热量：
59.5/82.4kW
1
WPWE240
夏季：
供回水温度：
7/12C
冬季：
45/40C
输入功率：
夏季13.4kW,冬季18.0kW
制冷/热量：
49/67kW
2
WPWE200
夏季11kW冬季14.7kW
按照本配置系统可提供的总制冷量为157.5kW,总制热量为216.4kW,完全
可以满足建筑冷热负荷需求
2、附属设备选型
备注
地源侧循环泵
流量：
14m3/h
4
一用一备
MHI-803
扬程：
35m
1.0kW
负荷侧循环泵
全自动软水器
1m3/h
RT-1.0B
功率：
20W
软水箱
体积：
1000L
定压膨胀补水机组
0.8KW
YH-HX-2-30
3、系统用电量
单台用电量（kW
合计用电量（kW
13.4
11
1.0
合计
78.8
、地埋管系统配置
1、地埋管长度计算
COP1
地源热泵系统夏季向大地放热量以及冬季向大地取热量分别按下式计算:
Q2Q2（1—-）
COP2
式中，
Q——夏季向土壤排放的热量；
Q—夏季冷负荷；
I
Q2——冬季从土壤吸收的热量；
Q2――冬季热负荷；
COp1――设计工况下地源热泵机组EER
COP2――设计工况下地源热泵机组COP
根据以上计算公式可得按照所选地源热泵机组性能参数，地埋管系统夏季放
热量与冬季吸热量计算见下表:
机组
夏季土壤吸
冬季土壤放
（kW）
EER
COP
热量（kW）
158
138
4.9
3.8
648
449
根据以上计算结果，拟采用单U型埋管，管径De32,间距4米，夏季单位井深换热量取60W/m，冬季单位井深换热量取45W/m，井深80米。
据此计算地埋管数量见下表：
工况
换热量（kW）
单位井深换热量
（W）
埋管总长度
（米）
井孔数（口）
制冷工况
60
2634
制热工况
45
3066
38
2、全年冷热平衡的模拟校核
为了确保地埋管系统的安全可靠性，我们取5%的安全系数，把地埋管井数
量放至40口，并利用专业的地源热泵设计软件“地热之星”对其15年连续运行
状况进行模拟计算，结果如下图：
二匕題此工
EfiB3QiE4?
4aSdCOBE7?
7fl@|-109&
WQTCBn<
<
|更133744ISJIE?
1741BDI
迪打月待
由模拟计算可知地埋管系统冷热基本平衡，孔壁温度变化幅度较小，循环液
最高平均温度32r，最低平均温度为6C。
完全满足地源热泵工况要求。
3、埋管数量的最终确定
根据以上计算和模拟可知：
本项目地埋管系统应钻孔40口，深度80米，孔径135mm，采用单U型埋管，管径De32,间距4米，占地面积约为640平方米。
三、系统运行策略
本项目采用地源热泵系统，其运行策略的制定应重点是能够满足全年不同系统的冷热负荷，并结合自控系统实现：
由地源热泵系统夏季空调供冷，冬季空调供热；
四、室内空调形式及设备选型
1、室内空调形式
室内空调形式：
房间采用风机盘管加新风系统。
2、室内空调设备选型
室内空调设备选型见下表:
风机盘管
新风机组
（kW）
HFCF05
HFCF06
3
6
YAH02
HFCF03
A
8
3167.2
539.79
第五章经济性分析
本章节通过和传统的风冷热泵系统进行初投资及运行费用的比较，来分析地
源热泵系统的经济性。
一、初投资比较
1、地源热泵系统初投资
1）地埋管部分初投资
序号
项目
单位
单价（万元）
合价（万元）
01
钻孔及垂直埋管
40
口
0.4
16
02
水平管铺设
项
03
土方开挖回填及外运
小计
20
2）地源热泵机房部分初投资
常规地源热泵机组
台
12
6.5
13.5
1.6
04
05
06
07
08
地源热泵机房自控系统
套
09
机房部分安装
4.5
49.2
3）冷热源部分总投资
地埋管部分
地源热泵机房部分
总计
69.2
4）室内空调部分初投资
0.2
9
新风机组YAH02
0.5
1.5
室内部分安装
10
20.2
则地源热泵系统总的初投资为89.4万元
2、风冷热泵系统初投资
1）风冷热泵系统配置
风冷热泵主机选型：
性能
台数
风冷热泵机组
75/86kW
CSRAN-0602-B
夏季19kW冬季24kW
附属设备选型:
空调冷热水循环泵
50m3/h
DFG80-160/2/7.5
32m
7.5kW
热回收侧循环泵
16m3/h
DFG50-100/2/1.1
10.8m
1.1kW
2）风冷热泵系统初投资
常规风冷热泵机组
8.7
17.6
30
62.6
加上室内空调部分，风冷热泵系统总造价为82.8万元
通过计算可知：
1）地源热泵系统初投资为89.4万元；
2）风冷热泵系统初投资为82.8万元；
3）地源热泵系统初投资高6.6万元。
二、运行费用比较
1、地源热泵系统年运行费用
根据负荷计算分析可知：
本项目全年累计冷负荷12439kWh，累计热负荷为8670kWh;
根据系统配置可知：
地源热泵机组制冷能效比为4.9，制热能效比为3.8；
平均电价按2元/kWh计算。
则可以计算出：
1）地源热泵系统年耗电量为7538kWh;
2）地源热泵系统年运行费用为14.8万元。
2、风冷热泵系统年运行费用
风冷热泵机组制冷能效比为3.0，制热能效比为2.8;
1）风冷热泵系统年耗电量为8723kWh;
2）风冷热泵系统年运行费用为17.4万元。
3、投资回收期及使用寿命周期内的经济收益
1）地源热泵系统年运行费用为11.4万元;
2）风冷热泵系统年运行费用为13.1万元;
3）地源热泵系统每年节省运行费用2.6万元。
则，采用地源热泵系统2年即可收回高出部分的投资，若系统的使用寿命按15年考虑，则在其使用寿命周期内可节约19.4万元
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