地源热泵系统方案.docx
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地源热泵系统方案
一、项目概况1
二、设计参考标准及规1
三、设计参数1
1.室外气象参数1
2.室设计参数1
四、中央空调设计2
1.室冷热负荷确定1
2.末端系统确定2
3.热泵机房的设计2
4.地埋管设计3
五、初投资分析3
1.机房部分报价表3
2.地埋部分报价表4
3.地暖部分报价表4
4.空调末端部分报价表5
六、运行费用经济性分析6
七、热泵中央空调7
八、地埋管换热器施工工艺11
w
一、项目概况
该项目为某某地源热泵中央空调工程,建筑分四层,地下一层、地上三层,建筑面积
约为1071.3㎡,其中地下
179.2㎡,地上892.1
㎡,拟采用地源热泵中央空调系统。
二、
设计参考标准及规
序号
名称
标准号
1.
《地源热泵系统工程技术规》
GB50366-2005
2.
《采暖通风与空气调节设计规》
GB50019-2003
3.
《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规》
GB50242-2002
4.
《公共建筑节能设计标准》
GB50189-2005
5.
《设备及管道保温设计导则》
GB/T8175-1987
6.
《民用建筑空调设计技术措施暖通空调动力
2003》
7.
《实用空调供热设计手册》
三、
设计参数
1.室外气象参数
室外计算(干球)温度℃
地名
冬季
夏季
年平均温度℃
采暖
空气调节
通风
通风
空气调节
空气调节日平均
-14
-12
-5
30
33.8
29
11.6
地
台站位置
夏季空气调节室外
最热月平
室外计算相对湿度%
海拔
冬季空
最热月
夏季
名
计算湿球温度℃
均温度℃
北纬
东经
气调节
平均
通风
m
39°
116°
26.4
26.5
41
77
62
48′
31.3
19′
2.室设计参数
季节
夏季
冬季
室温度(℃)
26±2
20±2
室湿度(%)
50~70%
30~50%
四、
中央空调设计
1.室冷热负荷确定
-.
根据《民用建筑采暖通风与空气调节技术措施》,其空调负荷概算值为:
冷负荷指标
热负荷指标
面积(m2)
建筑功能
(W/㎡)
(W/㎡)
总冷负荷(KW)总热负荷(KW)
别墅地下一层
70
50
179.2
12.5
8.9
别墅地上三层
90
80
892.1
80.3
71.4
总计
92.8
80.3
2.末端系统确定
1)夏季采用风机盘管的形式
风机盘管是中央空调理想的末端产品,将室空气或室外混合空气通过表冷器进行冷却
或加热后送入室,使室气温降低或升高,以满足人们的舒适性要求。
以下是别墅所需风机
盘管型号及数量:
风机盘管型号
数量(台)
HFP34BHFP51BHFP68B
22164
2)冬季采用低温地板辐射的形式
地板采暖的全称,低温地板辐射采暖,低温辐射地板采暖是通过埋设于地板下的加热
管——地暖专用管或发热电缆,把地板加热到表面温度18至32℃,均匀地向室辐射热量
地板采暖而达到采暖效果。
与传统的采暖方式相比,可以说有以下几个优势:
房间温度分
布均匀的采用采暖方式,由于是整个地板均匀散热,因此房间里的温差极小。
而且室温度
是由下而上逐渐降低,地面温度高于人的呼吸系统温度,给人以脚暖头凉的舒适感觉。
有
利于营造健康的室环境采用散热片取暖。
高效节能由于采暖的辐射面大,节省空间。
3.热泵机房的设计机房设备清单:
序
设备名称
设备型号
数量
功率
设备参数
备注
号
(台)
(kW)
(单台)
1
地源热泵机组
SSR500CG2
2
制冷12.0
制冷量51.7kW
汇中
制热13.1
制热量47.6kW
3
2
循环泵
MHI1603
2
1.85
流量25m/h
德国威乐
扬程35m
3
3
补给水泵
MHI803
2
1.1
流量10m/h
德国威乐
扬程15m
4
定压罐
1
800L
5
空调侧电子水处
1
-.
理仪
6
地埋侧电子水处
1
理仪
4.地埋管设计
每个孔埋设一个U型地耦管,所有的地耦管通过水平集、分管汇集,通过循环水泵进入热泵机组,形成一个闭式系统。
地耦管充注中间介质水作为冷热载体,中间介质在埋于土壤部的封闭环路中循环流动,夏季通过土壤热交换器向土壤散热,冬季通过土壤热交换器从土壤中吸热,从而实现与土壤进行热交换的目的。
该系统充分利用了地下土壤常年温度保持恒定的特点,是目前所有空调系统当中最节能的系统,也是环保、节能、“零”污染、“零”排放的一种空调系统。
地埋系统包括埋地换热器及附件,循环水泵、定压装置、过滤器、回填材料等设备。
地埋管采用DN32规格的专用聚乙烯塑料管材。
孔间距不得小于垂直埋管最大负荷换热时在该区域形成的温阶扩散直径。
地源热泵中央空调系统地下换热器系统孔间距布置可根据布置的空间的大小及换热负荷值取3-6m。
本工程项目孔间距取4m。
(施工时应现场可以做相应的调整)。
具体数据如下表:
序号
名称
数量
1
地源埋管区
968.3㎡
2
地埋方式
双U垂直埋管
3
打井数量
22个
4
井深
100米
5
地埋管直径
DN32
6
孔间距
4m×4m
五、初投资分析
1.机房部分报价表
项
序
设备名称
型号
数
单
单价
合价
目
号
量
位
(元)
(元)
部备
设1
地源热泵机
SSR500CG2
2
台42000
84000
-.
.
组
2
循环泵
Q=25m3/h;H=35m;P=1.85KW
2
台
5200
10400
3
补水泵
Q=10m3/h;H=15m;P=1.1KW2
台
3500
7000
4
定压罐
800L
1
台
8500
8500
5
空调侧电子
1
台
7500
7500
水处理仪
6
地埋侧电子
1
台
7500
7500
水处理仪
7
软水器
2.5T
1
台
3500
3500
8
机房安装部
阀门、管件等
1
套
2500
2500
分材料
9
机房安装部
管线等
1
套
3000
3000
分材料
施
工
机房保温材
橡塑保温材料,保温厚度为20mm2
m3
2150
4200
10
部
料
分
制作、安装
包括钢性基础制作、设备、管道
1
4500
4500
11
运输费
安装
套
12
机房电控部
包括配电柜、设备电缆、施工人
1
套
5000
5000
分
工费
13
总计
147600元,大写人民币:
壹拾肆万柒仟陆佰元整
报价说明:
1)、报价不包括变压器增容费用。
2)、报价不包括机房的土建及基础部分。
3)、甲方负责把电源引到我方指定的位置。
2.地埋部分报价表
序
设备名称
型号
数
单
单价
合价
备注
号
量
位
(元)
(元)
1
PE100管材
De32
8500
米
6.8
57800
报价含安装费
2
PE双U接头
De32
22
个
225
4950
报价含安装费
3
PE100管材
De50
330
米
15.5
5115
报价含安装费
-.
.
4
PE100管材
De100200
米
22.5
4500报价含安装费
5
打井费用
2244
米
105
235620
6
开挖
1
项
10500
10500
7
DN100
2800
2800
地埋侧分水器
1
个
L=1500
8
DN100
2800
2800
地埋侧集水器
1
个
L=1500
9其他各种辅料
10总计
3.地暖部分报价表
序
设备名称
号
1分水器
2聚苯板
3铝箔纸
4PE100管材
5分水器前连接件
6其他各种辅料
7总计
1项1850018500
342585元,大写人民币:
叁拾肆万贰仟伍佰捌拾伍元整
型号
数
单
单价
合价
备注
量
位
(元)
(元)
55
路
280
15400
1000
㎡
7.8
7800
1200
㎡
3.92
4704
De206500
m
4.2
27300
1
项
4500
4500
1
项
27500
27500
87204元,大写人民币:
捌万柒仟贰佰零肆元整
4.空调末端部分报价表
序
数
单
单价
合
价
备注
设备名称
型号
量
位
(元)
(元)
号
1
风机盘管
HFP34B
22
台
1550
34100
报价含安装费
2
风机盘管
HFP51B
16
台
1950
31200
报价含安装费
3
风机盘管
HFP68B
4
台
2050
8200
报价含安装费
4
风管
镀锌铁皮
84
㎡
125
10500
报价含安装费
5
软连接
帆布
76.8
㎡
68
5223
报价含安装费
6
送风口
方型散流器
42
个
256
10752
报价含安装费
7
回风口
双层百叶
42
个
235
9870
报价含安装费
8
温控器
42
个
150
6300
报价含安装费
-.
.
9
管材
1
项
12600
12600
报价含安装费
10
阀门及辅材
1
项
8250
8250
报价含安装费
11
全热交换器
VAM250GMVE4
台
9500
38000
报价含安装费
12
其他
1
项
2500
2500
13小计177495元,大写人民币:
壹拾柒万柒仟肆佰玖拾伍元整
总计报价:
人民币754884元,大写:
柒拾伍万肆仟捌佰捌拾肆元整。
注:
此报价不含税金。
六、运行费用经济性分析
1.总工程采暖季运行费用系数比较
下面就相同面积,采用锅炉与地源热泵系统采暖季(为120天,每天12小时),制取相同的热量的各个系数进行比较如下:
项目
锅炉
地源热泵
面积
1071.3㎡
1071.3㎡
热负荷
80.3KW
80.3KW
能量来源
煤
电
能耗
52.9T
165.2KW.H
费用总计
5.6万元
1.15万元
备注:
用煤量的的计算:
按每320g标准煤产生1kw.h,热效率70%,即整个采暖季(120天,每天12小时)所用的煤为:
80.3*12*120*320/1000/0.7=52.9T,每吨煤计价:
1050元/T,费用即为5.6万元;用电量计算:
其他辅助设备耗电损失取30%,热功率*小时*天数/0.7,即80.3*12*120/0.7=165189W.H,电费:
0.7元/度,合计费用:
1.15万元.
注:
综合上述数据显示,整个采暖季节用地暖所需费用比用煤所需费用减少了4.45万元。
2.总工程制冷季运行费用系数比较
下面就相同面积,采用传统空调与地源热泵系统制冷季(为90天,每天12小时),制取相
同的冷量的各个系数进行比较如下:
-.
项目
传统空调
地源热泵
面积
1071.3m2
1071.3m2
冷负荷
92.8KW
92.8KW
能量来源
电能
电能
能耗比
1:
3
1:
5
费用总计
2.3
2.0
备注:
由于传统空调的能耗比为1:
3,地源热泵为什么1:
5,电费:
0.7元/度,所以制取相同冷量的传统空调所需费用为电量*12*90*0.7,即1071.3/3*12*90*0.7=2.3万元;水源热泵其他辅助设备耗电损失取30%,地源热泵所需费用为
1071.3/5*12*90*0.7/0.7=2.0万元。
注:
综合上述数据显示,整个制冷季节用地源热泵所需费用比传统所需费用减少了0.3万元。
综合上述,地源热泵不管是在采暖或者制冷方面费用都具有优势。
七、热泵中央空调
土壤源热泵早已被人们所认识,在建筑物中应用了数十年。
土壤源热泵系统是一种领
先的空调技术,它可以实现水源热泵系统的诸多优点,并且还能节省相当可观的运行费用。
土壤源热泵系统解决了地下水源热泵系统的地下水回灌问题(因为本身并不抽取地下水资
源),避免了地下水资源对热泵机组使用的影响和地下水被污染的可能性。
土壤源热泵系
统占地空间小,并且系统的安装和使用不会改变建筑的外观和结构。
土壤源热泵系统是通
过导热介质溶液在埋入地下的循环系统中流动,实现与之间的热交换的。
地耦管土壤源热泵系统是一个密闭的闭路循环系统,它保持了地下水水源热泵利用作
为冷热源的优点,同时又不需要抽取地下水作为传热的介质。
地耦管土壤源热泵系统从根
本上解决了地下水水源热泵的种种弊端,是一种真正可持续发展的建筑节能的新技术,而
且还具有适用围广、运行费用低、节能和环保效益显著等优点。
-.
土壤源热泵系统中的土壤换热器埋管方式可分为:
水平式土壤换热器,垂直U型式土
壤换热器,垂直套管式土壤换热器,热井式土壤换热器,直接膨胀式土壤换热器。
1.1水平式土壤换热
水平地埋管普遍使用在单相运行状态的空调系统中,一般的设计埋管深度在1.5~3
米之间,在只用于采暖时,土壤在整个冬天处于饱和状态,沟的深度一定要深一些。
设备间土壤层
回水管草坪
回灌井地耦管
水平式土壤换热器埋管方式
1.2垂直U型式土壤换热器
垂直U型式土壤换热器是钻孔将U型管深埋在地下,因此与水平土壤换热器的比较具
有使用地面面积小、运行稳定、效率高等优点。
设备间草坪
地耦管土回水管土壤层
壤换热器出水管岩石层
垂直双U型式土壤换热器埋管方式
1.3垂直套管式土壤换热器
换热器有套管和外套管的闭路循环系统,水从外套管的上部流入管,循环时,水沿外
套管自上至下的流动,从外套管的底部经套管上流到顶部出套管。
套管式土壤换热器适合在地下岩石深度较浅钻深孔困难的地表层使用。
通过竖埋单管
试验,套管式换热器较U型管效率高20~25%。
竖埋套管式孔距在2~3m,孔径在150~
200mm,外套管直径Ф63~Ф90~Ф120mm,套管直径Ф25~Ф32mm。
目前在欧洲的瑞典采用较多的套管式土壤换热器,如下图所示:
入水
出水
内套管
草坪
土壤层
外套管
介质溶液
-.
垂直套管式土壤换热器埋管方式
1.4.热井式土壤换热器
热井式土壤换热器式套管式换热器的改进,在地下为硬质岩石地质,可采用这种换热
器。
护套
内管
出水管
回水管
过滤器
介质泵
草坪
土壤层
岩石层
介质溶液
热井式土壤换热器埋管方式
在安装时,地表渗水层以上用直径和孔径一致的钢管做护井套,护套管与岩石层紧密
连接,防止地下水的渗入;渗水层以下为自然空洞,不加任何固井措施,热井中安装一个
管到井底。
管的下部四周钻孔,其中上部分通过钢套直接与土壤换热,下部分循环水直接
接触岩石进行热交换。
换热后的流体在井的下部通过管下部的小孔进入管,再由管中的抽
水泵汲取水作为热泵机组的冷热源,此系统为全封闭系统。
2.2.3.(1,2,3,4)都归属于地下耦合土壤源热泵系统,称地耦管土壤源热泵系统
或地下热交换器土壤源热泵系统。
这一闭式系统方式,通过中间介质作为载体,使中间介
质在埋于土壤部的封闭环路中循环流动,从而实现与土壤进行热交换的目的。
这种换热形
式的热泵系统,人们习惯的称为地源热泵。
关于热泵系统的更明确的新的定义有待业权威
机构认同。
地耦管土壤换热器流程示意图如下:
-.
热
泵
机
组
进
换
热
冷
水
阀门
热
热
过
出
膨胀补水
热
电动四通阀
器
泵
滤
箱
器
水
源
感
装置
水
卫生热水
过滤器
温
进
包
感温包
流量开关
空
介质循环泵
压
调
缩
水
膨胀补水装置
冷
止回阀
换
机
换
出
热
热
热
温
空空空
感
器
器
温
止回阀
源
调调调
水
空
感
器器器
出
调
空
循
调
环
阀门
排
止回阀
止回阀
水
过滤器
泵
进
污
阀门
阀门
止回阀阀门止回阀
排
土壤换热器
污
内置式土壤源热泵系统流程示意图
阀门
四通阀
阀门
四通阀
阀门
阀门
补水箱
补水箱
空
空
调
冷
蒸
调
冷
蒸
器
热泵
器
热泵
凝
机组
发
凝
发
机组
空调泵
器
器
空调泵
器
器
阀门
阀门
四通阀
介质泵
四通阀
介质泵
阀门
阀门
阀门
补水箱
阀门
阀门
补水箱
阀门
制冷状态
制热状态
土壤换热器
土壤换热器
外置式土壤源热泵系统流程示意图
1.5地源热泵(直接膨胀式土壤换热器)
设备间草坪
回水管出水管
直接膨胀土壤层
换热器岩石层
直接膨胀式土壤换热器埋管方式
此系统不采用载冷剂来传递热量,而是将热泵机组的一个换热器(蒸发器、冷凝器)
埋入地下土壤中,制冷剂通过此换热器直接换热。
直接膨胀式土壤换热器形式的热泵系统称为地源热泵这是无可非议的。
但是,目前人
们把地下水水源热泵称为水源热泵;把土壤源热泵称为地源热泵也已经为大家所共识。
因
此,我们也很自然的将土壤源热泵技术称为地源热泵技术。
按照土壤源热泵实际运行工况
设计、制造的机组称为地源热泵专用机组
-.
八、地埋管换热器施工工艺
1、施工工艺流程
场地清理测
树木移植
开挖垫层
U型管预制、沟槽开挖及孔
U型管下孔、孔回试压、管沟开挖
水平管连
黄沙回填、
检查井制作与机组连接
2、
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- 源热泵 系统 方案