【文章內(nèi)容簡介】 83。353535363636368結(jié)論36參考文獻(xiàn)38致謝39附錄A房間冷負(fù)荷和匯總表40附錄B房間風(fēng)機盤管選型42附錄C空調(diào)水管比摩阻表46X1引言 地源熱泵系統(tǒng)簡介地源熱泵是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源（也稱地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源（如電能），實現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉(zhuǎn)移。地能分別在冬季作為熱泵供暖的熱源和夏季空調(diào)的冷源，即在冬季，把地能中的熱量“取”出來，提高溫度后，供給室內(nèi)采暖；夏季，把室內(nèi)的熱量取出來，釋放到地下去。通常地源熱泵消耗1kW的能量，用戶可以得到4kW以上的熱量或冷量。[1]因此，近十幾年來，尤其是近五年來，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在北美如美國、加拿大及中、北歐如瑞士、瑞典等國家取得了較快的發(fā)展，中國的地源熱泵市場也日趨活躍，可以預(yù)計，該項技術(shù)將會成為21世紀(jì)最有效的供熱和供冷空調(diào)技術(shù)。 地源熱泵系統(tǒng)分為三種形式，一種是采用地表水的方式，即江、河、湖、海等；另一種是采用地下水的方式，也有的稱“水源熱泵”中央空調(diào)系統(tǒng)；第三種是埋管式，也有的稱為“地耦式地源熱泵”中央空調(diào)系統(tǒng)。 地下水熱泵系統(tǒng)分為開式、閉式兩種：開式是將地下水直接供到熱泵機組，再將井水回灌到地下；閉式是將地下水連接到板式換熱器，需要二次換熱。地表水熱泵系統(tǒng)與土壤源熱泵系統(tǒng)相似，用潛在水下并聯(lián)的塑料管組成的地下水熱交換器替代土壤熱交換器。土壤源熱泵系統(tǒng)的核心是土壤耦合地?zé)峤粨Q器。 地源熱泵系統(tǒng)是由下列部分所組成：地源熱泵機組、循環(huán)水泵、水管環(huán)路、水系統(tǒng)控制箱和室內(nèi)溫控器等。地源熱泵空調(diào)機組是一種水冷式的供冷/供熱機組。機組由封閉式壓縮機、同軸套管式水/制冷劑熱交換器、熱力膨脹閥（或毛細(xì)膨脹管）、四通換向閥、空氣側(cè)盤管、風(fēng)機、空氣過濾器、安全控制等所組成。機組本身帶有一套可逆的制冷/制熱裝置，是一種可直接用于供冷/供熱的熱泵空調(diào)機組。 地源熱泵的研究雖然從1912年就已開始，但直到20世紀(jì)70年代初世界上出現(xiàn)第一次能源危機，它才開始受到重視。自此，世界各國的科學(xué)工作者就從來沒有停止過對其進(jìn)行研究和探討，這些研究工作涉及地源熱泵的系列構(gòu)件、地下熱交換器型式、土壤特性和系統(tǒng)運行壽命周期、費用分析等方面。由于其高效的節(jié)能效益和優(yōu)良的工作性能，在日本、北美及中、北歐等國家得到了廣泛的應(yīng)用。在美國，到2001年4月為止已安裝了40多萬臺地源熱泵，且每年以10％的增長速度遞增；同時出現(xiàn)了多家生產(chǎn)地源熱泵及供熱制冷系統(tǒng)的著名企業(yè)，如：Waterfumace、Geothermal DX、ydron等。在中、北歐國家，地源熱泵主要用于室內(nèi)地板輻射供暖和提供生活熱水，尤其是瑞士，在家用供熱裝置中，地源熱泵所占的比例很大。我國在該領(lǐng)域的研究才剛剛起步，到20世紀(jì)80年代末才有少數(shù)單位先后開展這項工作。但是受國際大環(huán)境的影響以及地源熱泵自身所具有的節(jié)能和環(huán)保的優(yōu)勢，這項技術(shù)受到了國人越來越多的重視，該方面的研究也日益活躍，近幾年更取得了突破性的進(jìn)展。[2]地源熱泵系統(tǒng)還可以集采暖、空調(diào)制冷和提供生活熱水于一身?！谉岜孟到y(tǒng)可以替換原有的供熱鍋爐、制冷空調(diào)和生活熱水加熱的三套裝置或系統(tǒng)，從而也增加了經(jīng)濟性。由此可得出結(jié)論：地源熱泵系統(tǒng)雖然由于室外部分比較復(fù)雜，初次投資高于普通空調(diào)系統(tǒng)，但普通空調(diào)的運行費用遠(yuǎn)高于地源熱泵系統(tǒng)，—般州年時間就可以將增加的初次投資回收。：一般空調(diào)對著空氣換熱稱為風(fēng)冷熱泵，缺點在于天氣炎熱或者寒冷最需要冷量或熱量時效率反而下降。地溫一年四季基本恒定在16℃左右，略高于該地區(qū)平均溫度1到2度，使得熱泵無論在制冷或制熱工況中均處于高效率點。 ：冬季運行時，即投入1KW電能，可得到4KW的熱能，夏季運行時，投入1KW電能，可得到5KW的冷量，能源利用效率為電采暖方式的34倍；并且熱交換器不需要除霜，減少了結(jié)霜和除霜的用電能耗。比常規(guī)空氣源空調(diào)節(jié)能50%左右。 ：供熱時沒有燃燒過程，避免了排煙污染，供冷時省了冷卻塔，避免了噪音及霉菌污染。 ：因為地源熱泵機組供冷暖時都是通過冷熱水經(jīng)風(fēng)機旁管（或地板管、墻埋管）交換完成的，所產(chǎn)生的冷氣和暖氣（或輻射熱）比常規(guī)空調(diào)的要更柔和的多，熱不易感冒。 ：省去了冷卻塔、鍋爐及與之配套的煤棚和渣場，節(jié)省了土地資源，產(chǎn)生附加經(jīng)濟效益，并改善了建筑物的外部形象。 ：無燃燒設(shè)備，從而不存在爆炸、失火和中毒的隱患。 ：熱泵機組長期在良好的低溫井水（16℃）下進(jìn)行熱交換工作，可大大延長機組壽命。 ：地源熱泵系統(tǒng)可供暖，空調(diào)，還可供生活熱水，一機多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。 ：土壤有較好的蓄熱性能，冬季通過熱泵將大地淺層的低位熱能提高對建筑供暖，同時蓄存冷量，以備夏用；夏季通過熱泵將建筑物內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下對建筑進(jìn)行降溫，同時蓄存熱量，以備冬用，保證大地?zé)崃康钠胶狻3] ：中央空調(diào)享受的檔次，又可達(dá)到單體空調(diào)局部控制的效果，不存在“大馬拉小車”。2 基本資料 工程概況萬象辦公樓建筑面積約10000㎡，地點在常州，務(wù)樓采用地源熱泵，室內(nèi)末端采用風(fēng)機盤管+新風(fēng)系統(tǒng)。本設(shè)計包括辦公樓室內(nèi)空調(diào)、地埋管、通風(fēng)及熱水，方案采用地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，室內(nèi)末端采用風(fēng)機盤管+新風(fēng)系統(tǒng)，冷熱源采用地埋管+冷卻塔。內(nèi)容有：1. 空調(diào)冷/熱負(fù)荷計算；2. 室外地埋管系統(tǒng)及輔助冷卻塔/鍋爐系統(tǒng)負(fù)荷及水力計算；3. 室外地埋管系統(tǒng)熱平衡計算；4. 室內(nèi)空調(diào)水系統(tǒng)水力計算；5. 空調(diào)機房設(shè)備選型及水力計算；6. 地埋管系統(tǒng)、室內(nèi)空調(diào)水系統(tǒng)、機房等設(shè)計、施工圖紙；7. 畢業(yè)設(shè)計設(shè)計、計算說明書一份。、標(biāo)準(zhǔn)（1） 《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》 (GB 503662005)（2） 《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》（GBJ2003）（3） 《建筑給排水及采暖工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50242－2002）（4） 《民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(采暖居住建筑部分)》(JGJ2695)（5） 《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(JCJ1342001)（6） 《建筑工程施工質(zhì)量驗收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB 503002001）（7） 《建筑設(shè)計防火規(guī)范》 （GBJ1687）（8） 《埋地聚乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》 （CJJ101—2004）（9） 《建筑聚乙烯類給水管道工程技術(shù)規(guī)程》 （CJJ/T98—2003）（10） 其他必需的規(guī)范、規(guī)程 室外氣象參數(shù)室外空氣的空調(diào)設(shè)計參數(shù)：冬季：室外計算干球溫度－4℃，室外計算相對濕度77%， m/s夏季：℃，℃， m/s℃，℃ 室內(nèi)設(shè)計參數(shù)建筑類別夏 季冬 季新風(fēng)量M3/溫度（℃）相對濕度（%）溫度（℃）相對濕度（%）辦公室2460204530會議室2460204530客房2460204530 建筑概況建筑面積：10000 m2 1層層高：2層層高:3~5層層高: 墻體及屋面結(jié)構(gòu)各種材料的導(dǎo)熱系數(shù)與蓄熱系數(shù)如下表：材料導(dǎo)熱系數(shù)W/（）蓄熱系數(shù)W/（）細(xì)石砼、鋼筋砼多孔磚擠塑聚苯乙烯板保溫層聚苯顆粒保溫砂漿水泥砂漿、抗裂砂漿石灰水泥砂漿 內(nèi)外表面的換熱系數(shù)分別為：。（1）平屋頂構(gòu)造采用：40厚細(xì)石砼+20厚水泥砂漿結(jié)合層+40厚擠塑聚苯乙烯板++20厚水泥砂漿找平層+最薄處30厚焦渣混凝土找坡+120厚鋼筋砼結(jié)構(gòu)板+15厚板底抹灰。屋頂?shù)膫鳠嵯禂?shù)為K=（m2k），滿足屋頂保溫要求K≤ W/（m2k）。（2）墻體填充墻構(gòu)造采用:20厚復(fù)合巖棉外保溫板保溫+190厚加氣砼砌塊+20厚內(nèi)墻抹灰?？偀嶙鑂0= （m2k）/ W，傳熱系數(shù)K=（m2k），熱惰性指標(biāo)D=。剪力墻構(gòu)造采用：20復(fù)合巖棉外保溫板保溫+200厚鋼筋砼剪力墻+20厚內(nèi)墻抹灰。總熱阻R0= （m2k）/ W，傳熱系數(shù)K=（m2k），熱惰性指標(biāo)D=。冷橋構(gòu)造采用：20復(fù)合巖棉外保溫板保溫+200厚鋼筋砼剪力墻+20厚內(nèi)墻抹灰?？偀嶙鑂0= （m2k）/ W，傳熱系數(shù)K=（m2k），滿足冷橋保溫要求：R≥。剪力墻共占外墻面積比例約為48%，冷橋共占外墻面積比例約為6%。外墻的平均傳熱系數(shù)Km= W/（m2k），平均熱阻R0=（m2k）/ W，平均熱惰性指標(biāo)Dm=。總體滿足外墻的保溫要求：K≤，D≥≤，D≥。外挑樓板構(gòu)造采用：5厚抗裂砂漿+50厚聚苯顆粒保溫砂漿+100厚鋼筋混凝土板+20厚水泥砂漿。傳熱系數(shù)為K=（m2k），滿足外挑樓板保溫要求K≤ W/（m2k）。 雙層3mm厚普通玻璃，金屬框，80%玻璃，淺色簾，3~5層窗高 ，窗墻面積比：窗墻比為東側(cè)：：：： 朝向修正率北朝向：10%；東、西朝向：－5%；東南朝向：－10%；南向：－20%3負(fù)荷計算 建筑物冷熱負(fù)荷的計算 建筑物冷負(fù)荷計算 以四樓會議等候室為例進(jìn)行夏季冷負(fù)荷計算。1. 維護結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷(1) 外墻和屋頂瞬變傳熱引起的冷負(fù)荷，是指在日射和室外氣溫綜合作用下，外墻和屋頂瞬變傳熱形成的逐時冷負(fù)荷，可按下式計算： ................................................................................ （31）…….............................................................................（32）式中 CL——外墻或屋頂瞬變傳熱形成的逐時冷負(fù)荷（W）； K——外墻和屋頂?shù)膫鳠嵯禂?shù)[W/(m℃)]，可根據(jù)外墻和屋頂?shù)牟煌瑯?gòu)造，由附錄5和附錄6中查??； F——外墻和屋頂?shù)膫鳠崦娣e（m）； ——外墻和屋頂冷負(fù)荷計算溫度的逐時值（℃）； ——夏季空氣調(diào)節(jié)室內(nèi)計算溫度（℃）； ——以北京地區(qū)的氣象條件為依據(jù)計算出的外墻和屋頂冷負(fù)荷計算溫度的逐時值（℃），根據(jù)外墻和屋頂?shù)牟煌愋头謩e在附錄7和附錄8中查取。 ——不同類型構(gòu)造外墻和屋頂?shù)牡攸c修正值（℃），根據(jù)不同的設(shè)計地點在附錄9中查??； ——外表面放熱系數(shù)修正值； ——外表面吸收系數(shù)修正值。計算結(jié)果如下表所示： 單位（W）時間8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00KFCL（2）外玻璃窗瞬變傳熱引起的冷負(fù)荷雙層LowE玻璃窗，Kw= W/㎡. Cw= Fw= ㎡，由《空氣調(diào)節(jié)》附錄213中查得各計算時刻的負(fù)荷溫差，按公式計算結(jié)果列于表2中。td= tNx= 。外玻璃窗瞬變傳熱引起的冷負(fù)荷：是指在室內(nèi)、外溫差作用下，玻璃窗瞬變傳熱引起的逐時冷負(fù)荷，可按下式計算：..................................................................................（33） 式中 CL、t——同式（21）； K——外玻璃窗傳熱系數(shù)[W/(m℃)]； F——窗口面積（m）。 t——外玻璃窗冷負(fù)荷計算溫度的逐時值，可由附錄13中查得（℃）； C——玻璃窗的傳熱系數(shù)的修正值，根據(jù)窗框類型可從附錄12中查得； t——玻璃窗的地點修正系數(shù)，可從附錄15中查得。 單位（W）8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:00ttdt△tKCFCL(3)透過玻璃窗的日射得熱形成的冷負(fù)荷由《空氣調(diào)節(jié)》附錄213中查得各計算時刻的負(fù)荷強度、雙層鋼窗窗有效面積系數(shù)Ca=，查《空氣調(diào)節(jié)》附錄28掛淺色窗簾，內(nèi)遮陽系數(shù)為=，查附錄27，“雙層3mm厚普通玻璃”遮擋系數(shù)=。透過玻璃窗的日射得熱引起的冷負(fù)荷，可按下式計算： .............