地源热泵原理与工程设计

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  一、地源热泵原理 www.ehvacr.com

    

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  地源热泵是一种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。如冬季室外气温低达－10℃，夏季高达40℃，而地下土壤温度常年恒定在14℃左右。利用20℃左右的温差，消耗少量的电能，冬季把地能中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采暖，节能40％，夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去，节能60％。

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  二、热泵系统的优缺点 www.ehvacr.com

  优点：

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  1）利用可再生能源，环保无污染，不产生废气、废渣、废水等，完全遵循国家节能减排的政策。 Ehvacr

  2）高效节能经济 nuantongkongtiaozaixian

  3）运行费用低，维护简单：

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  4）智能控制，操作简单

  5）系统灵活，可靠性强 暖通在线

  6）功能完善，易于管理 ehvacr.com

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  缺点：

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  1） 相比传统的供热系统初投资偏高

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  2） 地下换热系统需要占用一定的空间，系统完成后地上面积除了不能建永久性的建筑外其它使用都可以。 暖通在线

 

  三、地源热泵系统的安全稳定性

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据世界环境保护组织EPA的一份有关空调未来的报告所得出的结论：地源热泵技术在为家庭居民带来舒适、可靠和高效节能的同时，将成为降低国家能源消耗和环境污染的一个主要力量。

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国外已经运用地源热泵系统30年，中国从1997年开始使用地源热泵系统，此项技术已经在国内及国外得到验证并大力推光使用，如：在中国鸟巢、奥运村、上海国际节能环保园等大型项目中应用的非常成功。 Ehvacr

我们公司已经在全国部分地区安装使用了60万平方米，单体面积达到10万平方米，有的项目已经运行达到5年之久，系统性能安全可靠、稳定。

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该项目选用的高温螺杆系列机组采用智能操作，根据使用负荷的大小机组自动调节启动和停止运行，完全能满足用户使用效果，达到节能降耗的目的。

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  四、设计方案 Ehvacr

  1 工程概况 暖通空调在线

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  1、工程概述

本工程以××单位地源热泵中央空调空调工程为例。 版权为ehvacr.com

该工程包括办公楼建2500㎡，公寓900㎡，消防中心252㎡，食堂500㎡，会议室165㎡，工作场所2000㎡，维修部120㎡，四合院572㎡，总建筑面积6917㎡。施工的主要内容为室外埋管热交换系统的埋设工作、机房及地源热泵机组的安装、部分空调末端的安装。夏季为空调末端提供7/12℃的循环水，使各房间内温度达24±2℃、最低温度可以达到18℃，冬季为空调末端提供45/40℃的循环热水，使各房间内温度达18±2℃，最高可以达到26℃.所设计达到的效果将在合同中严格体现。 暖通空调在线

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  2  技术方案

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  2、1相关设计规范

本工程根据建设方提供的相关资料，并依据现行有关国家颁发的有关规范、标准进行设计，具体为： nuantongkongtiaozaixian

《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19－87

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《采暖与卫生工程施工及验收规范》GBJ242－82

《室内空调舒适温度》GB5701－83

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《公共建筑节能设计标准》GB50189－2005 版权为ehvacr.com

《地源热泵系统工程技术规范》GB50366－2005

《民用建筑热工设计规范》GB50176 — 93 版权为ehvacr.com

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  2、2 系统方案设计

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  2、3冷热负荷计算 暖通在线

根据建筑特性，冷负荷指标为100W/㎡，负荷为691.7KW，热负荷指标为80 W/㎡，总热荷为553.36KW；

  2-2换热量计算 暖通在线

夏季总冷负荷为691.7KW，则夏季向土壤排放的总热量约为830.04KW。（机组COP值取5.0）

冬季总热负荷为553.36KW，则冬季从土壤吸收的总热量约为442.6KW。（机组COP值取4.5） 暖通百科

  2-3土壤换热系统设计

  2-3-1土壤换热系统简介 版权为ehvacr.com

土壤换热系统主要由地下U型埋管和水平埋管组成。地下U型埋管作为热泵机组的热源，用来完成热量的交换。地下U型埋管换热器主要使用PE100材料制作，以保证地下换热系统使用寿命达50年以上。换热系统示意图见下图：

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  2-3-2能源井数量计算

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根据地区的地质情况，建筑分布情况，建筑物特点进行估算，设计能源井井深120m，能源井直径150～200mm，井间距4米。能源井内换热器设计为单U型，换热器材料设计使用PE100管材。

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根据计算结果，系统设计建造能源井的数量为82口。

  2-3-3换热器管路长度计算

根据能源井的数量，井深，单位井深换热量的取值，则换热器管路长度约为19680m。 暖通空调zaixian

根据能源井的布局情况进行核算,水平连接管路长度约为2200m。

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  2-3-4能源井分布设计及管路连接安装设计

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地下换热器在地下1.5～3米由水平管完成连接至机房，保证不影响小区道路铺设、绿化。

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在整个地下换热管路系统中加装调节阀，来调节热交换液体的流动，能源井中的换热器管路将与能够调节流量变化的汇管相连。通过以上工艺方法，可以保证所有换热器管路中循环介质的均衡等量流动和热量交换平衡的要求，地下换热管路系统采用同程管路设计。

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  2-4机组选型 ehvacr.com

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本着舒适、高效、节能、环保、运行费用低、为客户节省投资的原则，根据相关资料与规范标准，选用4台HLSR0200W水源热泵机组。机组单机名义制热量231.2kW，名义制冷量202kW，可满足室内取暖要求，， 暖通空调在线

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热泵机组性能参数表

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型号 www.ehvacr.com	工况 暖通-空调-在线	能量输出（KW） 暖通-空调-在线	地源侧供/回水温度（℃） nuantongkongtiaozaixian	空调侧供/回水度（℃） ehvacr.com	耗电量（KW/h） Ehvacr
HLSR0200W 版权为ehvacr.com	制热 版权为ehvacr.com	231.2 nuantongkongtiaozaixian	11/6 暖通百科	45/40 暖通-空调-在线	48.13 nuantongkongtiaozaixian
	制冷 ehvacr.com	202 www.ehvacr.com	23/28 ehvacr.com	7/12 暖通在线	34.98 暖通百科

  

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  2-5 空调侧循环系统设计 暖通-空调-在线

    食堂、会议室室内空调末端设计为风机盘管机组，该种风机盘管形式具有样式美观，不占用室内空间，制冷、制热迅速运行定，控制灵活等特点

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  3 运行费用对比分析 暖通-空调-在线

本项目机组按每年夏季运行120天、每天运行8小时，机组功率为139.92KW；冬季运行120天、每天运行10小时，机组功率为192.52KW，电价0.56元/度,水泵及附件功率为50KW,冬、夏季室外气温变化量及室内人员变化系数0.7计算.

夏季:(139.2+50×0.6)×8×120×0.7×0.56=63673.34元 Ehvacr

平均费用(元/平米.天): 63673.34/6917/120≈0.0768元/平米.天 Ehvacr

冬季: (192.52×0.6+50×0.6)×10×120×0.7×0.56=68448.84元 暖通百科

平均费用(元/平米.天): 68448.84/6917/120≈0.0.0825元/平米.天 Ehvacr

 

地源热泵系统运行受外境影响小，运行费用低，没有冷却塔，不影响建筑外观，无噪声，无污染，环保节能，使用寿命可达20年左右。 暖通在线

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4、安全、环保效益分析 暖通百科

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名称	使用条件	一次能源利用	环境污染程度	运行维护
热力外网	受热力外网距离制约；热耗大	不可再生	有污染	费用高；需要维护人员
地源热泵	管网热耗小	可再生	无污染，健康环保	运行费低；不需要值守	暖通-空调-在线