【正文】 有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范 《水源熱泵機(jī)組》 GBT19409－ 2020 《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB500192020 《采暖與衛(wèi)生工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》 GBJ242－ 82 《城市熱力管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》 GJJ34－ 90 《通風(fēng)與空調(diào)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》 GBJ243－ 82 《制冷設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》 GBJ66－ 84 《空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》 GBT179812020 《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》 GBT503662020 12 供熱設(shè)計(jì)參數(shù) 夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度 332℃ 夏季空調(diào)室外計(jì)算濕球溫度 204℃ 冬季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度 13℃ 冬季空調(diào)室外最低日平均溫度 158℃ 冬季室外平均風(fēng)速 05ms 冬季室外主導(dǎo)風(fēng)向 NW 冬季最大凍土深度 79 cm 13 工程概況 本工程位于廊坊市為豪華型綠色環(huán)保生態(tài)別墅其中樣板間為 3645639 平方米其中地上 787979 平方米地下 19260 平方米主要功能是住宅休閑與一體的綜合性高檔別墅廊坊隸屬于北溫帶大陸性季風(fēng)氣候其氣候特征為冬季寒冷干燥夏季濕熱多雨四季冷暖比較分明冬夏兩季長(zhǎng)春秋季短年平均氣溫在 114129 度水平面上年太陽(yáng)能總輻射量達(dá) 4876MJ㎡年日照時(shí)數(shù)在 2470929129h從地質(zhì)角度廊坊平原區(qū)第四系地層埋深在 400 米左右地層巖性都以黏土粉質(zhì)黏土淤泥黏土為主恒溫層土壤溫度在 1415 度左右無(wú)論土質(zhì)和溫度都非常適合建設(shè)土壤源熱泵系統(tǒng) 根據(jù)貴方提供圖紙和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)負(fù)荷值為 冬季熱負(fù)荷 95KW 夏季冷負(fù)荷 99KW 根據(jù)以上要求具體結(jié)合我公司的產(chǎn)品型號(hào)及特點(diǎn)本著節(jié)約高效的原則選用我公司生產(chǎn)的 XX 牌地源熱泵機(jī)組 SM50WD 一臺(tái) 14 地源側(cè)負(fù)荷計(jì)算 1 室外土壤設(shè)計(jì)參數(shù)地埋設(shè)計(jì) Ta 地下平均溫度廊坊地區(qū)約為 135℃ T 地埋管出水設(shè)計(jì)最高溫度 20℃運(yùn)行溫度 35℃ Tmin 地埋管出水熱泵進(jìn)水設(shè)計(jì)最低溫度 7℃運(yùn)行溫度 9℃ 2 熱泵機(jī)組工況設(shè)計(jì)參數(shù) 夏季空調(diào)供回水溫度 7℃～ 12℃地源水供水溫度 25℃冬季空調(diào)供回水溫度為 45℃～ 40℃地源水供水溫度 9℃ 3 全年吸散熱量分析 Q1’ Q1 N1 Q2’ Q2 N2 Q1’ 夏季向土壤排放的熱量 kw Q1 夏季設(shè)計(jì)總冷負(fù)荷 kw Q2’ 冬季從土壤吸收的熱量 kw Q2 冬季設(shè)計(jì)總熱負(fù)荷 kw N1 制冷時(shí)輸入功率 kw N2 制熱時(shí)機(jī)組輸入功率 kw Q1’ 519 60 kw Q2’ 46 11 35 kw 本系統(tǒng)夏季運(yùn)行時(shí)控制地下?lián)Q熱器系統(tǒng)的水溫差為 4℃冬季運(yùn)行時(shí)水溫差為 3℃ 15 地下?lián)Q熱系統(tǒng)設(shè)計(jì) 地下?lián)Q 熱垂直埋管計(jì)算書 基本參數(shù)空調(diào)負(fù)荷 Qt 51kw 供暖負(fù)荷 Qh 35kw 供暖最大吸熱量運(yùn)行 90 天每天 10 小時(shí)負(fù)荷系數(shù) 06 33600kw 空調(diào)最大排熱量運(yùn)行 120 天每天 10 小時(shí)負(fù)荷系數(shù) 08 32400kw 地下埋管布置采用雙 U 型管道水管并聯(lián)連接有利降低管道熱阻現(xiàn)場(chǎng)施工方便 管道尺寸參數(shù)外徑 Dw 2667 內(nèi)徑 Dn 2128 SOR 11 壁厚δ 242 16 地下?lián)Q熱垂直埋管計(jì)算書 地源熱泵地下?lián)Q熱垂直埋管計(jì)算書 基本參數(shù) Qh 供暖負(fù)荷 KW 35 Qc 空調(diào)負(fù)荷 KW 51 供暖最大吸熱量 KW 33600 空調(diào)最大排熱量 KW 32400 地下埋管布置 采用雙 U 型管道小管并聯(lián)連接有利于降低管道熱阻現(xiàn)場(chǎng)施工方便 管道尺寸參數(shù) Do 外徑 mmK 導(dǎo)熱率 WmK 1275 用加權(quán)處理后的土壤熱導(dǎo)率代替等效巖層的熱導(dǎo)率用粘土的密度和比熱容代替等效巖層的密度和比熱容各種土質(zhì)的特性參數(shù)見表 2 等效原因是 1考慮到粘土淤泥粉質(zhì)粘土層的厚度比較大分布比較均勻 2粘土淤泥 的密度比其它大更具有代表性 3 考慮到其它巖層的熱導(dǎo)率都比較大但其厚度又比較小所以取值比粘土要大 4 由于地下 2M以下為多層含水層影響土壤的熱導(dǎo)率加權(quán)以后的值大可以考慮為對(duì)熱導(dǎo)率的修正 等效巖土的物性參數(shù)熱導(dǎo)率為 184 WmK 密度為 2250kgm3 比熱容為 14654kj kgk 埋管間距計(jì)算 根據(jù)上述土壤表觀熱物性當(dāng)?shù)氐耐寥罒釘U(kuò)散距離為 X √ ktρ Cp 其中取時(shí)間 t 為 120 天及空調(diào)時(shí)間 x 151 2x 最小埋管孔間距為 302 實(shí)際設(shè) 計(jì)中取間距為 4米 回填物熱物性 回填材料 KgWmk 細(xì)砂和飽和粘土 24 膨潤(rùn)土 砂漿 291 重砂漿 333 本區(qū)域巖層為粉質(zhì)粘土粘土粉砂淤泥沙礫石濕度以濕飽和為主回填物選用膨脹水泥粘土屬于重飽和潮濕性土壤 等效巖土綜合導(dǎo)熱系數(shù)待施工前做出實(shí)驗(yàn)井并根據(jù)測(cè)試的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算調(diào)整后確定再根據(jù)實(shí)際的導(dǎo)熱系數(shù)調(diào)整地源系統(tǒng)的布置 地下土壤溫度 Tm 當(dāng) 地 土 壤 平 均 溫 度 C 135 59 F Th 土壤最高溫度 T1 土壤最低溫度 由于采用垂直埋管方式地表溫?cái)[帶來(lái)的地下溫度波動(dòng)可忽略不計(jì) 機(jī)組運(yùn)行要求 對(duì)于地源熱泵機(jī)組允許的地下環(huán)路進(jìn)入機(jī)組的水溫在 25℃～ 5℃這里取值如下 T 換熱流體最高溫度 C 38 1004 F Tmin 換熱流體最低溫度 C 7 455 F 土壤 管道環(huán)路溫差 Thd 冬季供暖 TmTmin 7 455 F Tcd 夏季空調(diào) TaxTm 23 734 F 管道熱阻計(jì)算 對(duì)于垂直雙埋管管道的當(dāng)量熱 阻為 RPE 12π k LN｛ DOEDOE DODI ｝ 式中參數(shù)意義如下 DO 管道外徑 mmkIn N 單井內(nèi)管數(shù) 4 Rpe 當(dāng)量熱阻 mkWVisicosity 00006 Kgms D Diameter m 00218 m Re 雷諾數(shù)冬季 8304 雷諾數(shù)夏季 9220 上述雷諾數(shù)均原理過(guò)渡區(qū)進(jìn)入紊流狀態(tài) 二地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)原理 21 地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 根據(jù)建筑物所在地的實(shí)際狀況地下土壤溫度平均為 135℃現(xiàn)場(chǎng)占地空間比較寬敞有充 足的空間施工布置地埋管散熱井 所以主機(jī)系統(tǒng)采用地源熱泵機(jī)組最為合適主要優(yōu)點(diǎn)如下 地源熱泵的節(jié)能性 中央空調(diào)系統(tǒng)類型 一次能源利用率 地源熱泵節(jié)能率 冷水機(jī)組電鍋爐 099 43 冷水機(jī)組煤鍋爐 1158 34 冷水機(jī)組燃油鍋爐 1225 30 直燃型溴化鋰機(jī)組 095 46 風(fēng) 冷 熱 泵 電 附 助 加 熱 099 44 地源熱泵機(jī)組 176 地源熱泵的環(huán)保性 沒(méi)有尾氣排放不污染大氣噪音低能耗小使用壽命長(zhǎng)不消耗水資源 地源熱泵的經(jīng)濟(jì)性 地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)總投資為每平方米投資為 290 元左右采用大地的能量來(lái)作為 供熱的能源運(yùn)行費(fèi)用省 5 年以內(nèi)即可收回全部投資 地源熱泵的穩(wěn)定性 大地收集了 47 的太陽(yáng)能量是取之不盡用之不竭的廉價(jià)能源大地土壤的溫度 10 米以下 常年恒溫溫度恒定在 1315℃之間使用地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)就可以在夏天制冷時(shí)把熱量排到地下貯存起來(lái)冬天供熱時(shí)再把熱量取出來(lái)使用因此地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)耗電功率小不受環(huán)境空氣環(huán)境溫度的影響穩(wěn)定性特別好 2223 地源熱泵機(jī)組應(yīng)用注意事項(xiàng) 地源熱泵空調(diào) 系統(tǒng)具有其他形式空調(diào)系統(tǒng)不可比擬的許多優(yōu)點(diǎn)但也不是所有場(chǎng)合都采用應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況合理選用選用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn) 建筑物周圍應(yīng)有充足的地面面積可以施工充足的地埋管井 打孔施工容易且施工費(fèi)用適宜 依據(jù)當(dāng)?shù)氐乃馁Y料和建筑物的冷熱負(fù)荷論證長(zhǎng)期運(yùn)行后能否保證地下土壤的熱平衡 對(duì)地埋管系統(tǒng)所增加的系統(tǒng)初投資和所帶來(lái)的效益進(jìn)行客觀的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 XX 空調(diào)技術(shù)資料示意圖 三地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 31 地藕埋管最終確定 在地埋管正式確定前依據(jù)業(yè)主的提供的冷熱負(fù)荷逐時(shí)負(fù)荷及室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)建筑物分區(qū)廊坊地區(qū)地下土壤溫度的變換 規(guī)律廊坊地區(qū)室外氣象參數(shù)國(guó)標(biāo)地源熱泵協(xié)會(huì) PE3408 規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)選擇相應(yīng)得數(shù)據(jù)庫(kù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)建立地下土壤熱傳遞模型模擬地下 20 年的傳熱過(guò)程平衡地下?lián)Q熱的得熱量與失熱量確定地埋管的數(shù)量管徑井間距井深 32 地埋管的選取 地下熱交換的性能和質(zhì)量是保證地源熱泵系統(tǒng)長(zhǎng)期的穩(wěn)定性和可靠性的關(guān)鍵我們嚴(yán)格按照國(guó)標(biāo)的地源熱泵協(xié)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)用合格的材料來(lái)構(gòu)造可靠的地下系統(tǒng)采用 PEC25 耐壓抗老化的地下埋管預(yù)計(jì)壽命 5060 年我們可提供 50 年的保質(zhì)在設(shè)計(jì)施工過(guò)程中保證地下無(wú)金屬元件全部接頭采用熱結(jié)使用地上機(jī)組達(dá)到兩代壽命之后地埋管仍能使用 這就要求地下管材的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定并且耐腐蝕地源熱泵系統(tǒng)地埋管采用的 PE3408 管材額定耐壓能力為 125MP 導(dǎo)熱系數(shù)為 042WmK PEC25 管材和管件的優(yōu)點(diǎn) 質(zhì)量輕 20℃時(shí)密度為 089091 gcm3 耐腐蝕性好對(duì)水中的所有離子和土壤中的化學(xué)物質(zhì)均不起化學(xué)作用不會(huì)生銹不會(huì)腐蝕 導(dǎo)熱性高導(dǎo)熱系數(shù) 042Ｗ／ｍＫ 彈性模量小因溫度變化產(chǎn)生的膨脹力也小適合采用直埋暗敷方式 管道阻力小直管段內(nèi)壁平滑不會(huì)結(jié)垢沿程摩擦阻力小管配件連接時(shí)不縮小斷面積局部阻力系數(shù)小 管件連接牢固 HDPE 管具有良好的熱熔性能熱熔連接將同種材料 的管材和管件連接成一個(gè)整體杜絕了漏水的隱患 33 確定管徑 在實(shí)際工程中