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1、山东潍坊盛凯安装工程有限公司第 1 页 共 30 页地 源 热 泵 空调方案及投资预算山东嘉瑜安装工程有限公司项目名称：施工单位：建设单位：2013 年 4 月工程概述山东潍坊盛凯安装工程有限公司第 2 页 共 30 页针对日照市莒县沃德克 KTV会所，央空调改造事项，我公司前去现场勘察，原有水地源热泵 SL-120主机两台，正在使用，其末端系统采用冷风机风系统，根据实际使用情况，原有风系统不适合应用于现在的建筑类型，本项目由 46个房间，由于冷风机风力风压不够，使系统近端有设计效果，而末端不能使用，经过技术人设计，由原来风系统末端，改为水系统。经过系统优化，根据房间大小选配室内风机盘管，水系
2、统管道的设计，使现有的热泵空调机组，充分发挥其功效，使每个房间达到设定的技术参数，得到良好的运行环境。根据主机负荷，各房间所需的负荷（制冷热量） ，和建筑物的实际情况，采用聚乙烯 ppr塑料热水管，大于 80mm以上的管道采用镀锌钢管进行连接，钢管采用焊接方式，塑料管采用热熔焊接，各水管部件采用相对应的材质，各部阀门采用闸阀或球阀，阀门采用塑料复合铜质的，小于 32mm的采用全铜质，大于 50mm以上的采用法兰对接铸钢阀门，主管道采用 125mm镀锌管，支管道采用塑料管，连接方式法兰，支管道焊接采用承插热熔焊接，目的是提高使用安全系数，延长使用寿命。本项目所有管网都敷设在走廊的地板下，目的是保
3、护现有建筑物不受到破坏，或尽量避免遭到破坏，造成二次装修，影响运营。冷凝水管道放置建筑物最低处，各房间每台盘管必须加装排气阀以免管道内空气排不出，成气堵造成热短路，起不到设计效果。山东潍坊盛凯安装工程有限公司第 3 页 共 30 页总 目 录一、 地源热泵空调设计依据4二、 地源热泵空调系统原理11三、 地源热泵空调设计方案15四、 地源热泵空调设备选型20五、 地源热泵空调工程造价21山东潍坊盛凯安装工程有限公司第 4 页 共 30 页一、地源热泵空调设计依据1.1国家有关设计规范水地源热泵机组 GB/T194092003采暖通风与空气调节设计规范 GB50019-2003采暖与卫生工程施工
4、及验收规范 GBJ24282城市热力管网设计规范 GJJ3490通风与空调工程施工及验收规范 GBJ24382制冷设备安装工程施工及验收规范 GBJ6684空气调节系统经济运行 GB/T17981-2000地源热泵系统工程技术规范 GB/T50366-20051.2供热设计参数夏季空调室外计算干球温度 33.2夏季空调室外计算湿球温度 20.4冬季空调室外计算干球温度 -13冬季空调室外最低日平均温度 -15.8冬季室外平均风速 0.5m/s冬季室外主导风向 NW冬季最大冻土深度 70 cm1.3工程概况本工程位于日照市莒县岳家村，为豪华型、绿色环保生态 KTV会所，山东潍坊盛凯安装工程有限公
5、司第 5 页 共 30 页其中样板间为 46个总面积 4300平米，主要功能是休闲、娱乐与一体的综合性高档会所。日照隶属于北温带半岛海洋气候气候，其气候特征为：冬季寒冷干燥，夏季湿热多雨，四季冷暖比较分明，年平均气温在 14-16.9度，水平面上年太阳能总辐射量达 4876MJ/，年日照时数在 2470.9-2912.9h。从地质角度，日照半岛第四系地层埋深在 40米左右，地层岩性都以砂土、粉质沙土、淤泥沙土为主，恒温层土壤温度在 14-15度左右，无论土质和温度都非常适合建设土壤源热泵系统。根据贵方提供设备功率、图纸和设计数据，负荷值为：冬季热负荷： 427KW夏季冷负荷： 518KW根据以
6、上要求，具体结合我公司的产品型号及特点，本着节约、高效的原则，选用我公司 博士牌系列 MFP明装风机盘管末端系统 。1.4地源侧负荷计算：1）室外土壤设计参数（地埋设计）：Ta=- -地下平均温度，日照地区约为 13.5Tmax- -地源侧出水设计最高温度 20，运行温度 35Tmin- -地源侧出水（热泵进水）设计最低温度 7，运行温度 92）热泵机组工况设计参数：夏季空调供、回水温度 712，地源水供水温度 25，冬季空调供、回水温度为 4540，地源水供水温度 9。3）全年吸、散热量分析：Q1 =Q1+ N1山东潍坊盛凯安装工程有限公司第 6 页 共 30 页Q2 = Q2- N2Q1
7、- -夏季向土壤排放的热量,kw Q1- -夏季设计总冷负荷，kwQ2 - -冬季从土壤吸收的热量，kwQ2- -冬季设计总热负荷，kwN1- -制冷时输入功率，kwN2- - 制热时机组输入功率，kwQ1 =51+9=60 kwQ2 =46-11=35 kw本系统夏季运行时，控制地下换热器系统的水温差为 4；冬季运行时，水温差为 3。1.5地下换热系统设计:地下换热垂直埋管计算书基本参数：空调负荷 Qt=51kw 供暖负荷 Qh=35kw供暖最大吸热量：运行 90天，每天 10小时，负荷系数 0.6 33600kw空调最大排热量：运行 120天，每天 10小时，负荷系数 0.8 32400k
8、w地下埋管布置：采用双 U型管道，水管并联连接，有利降低管道热阻，现场施工方便。管道尺寸参数：外径 Dw=26.67 内径 Dn=21.28 SOR 11壁厚 =2.42山东潍坊盛凯安装工程有限公司第 7 页 共 30 页1.6地下换热垂直埋管计算书地源热泵地下换热垂直埋管计算书基本参数Qh 供暖负荷（KW） 68.8Qc 空调负荷（KW） 98.6供暖最大吸热量（KW） 66048空调最大排热量（KW） 62640地下埋管布置 采用双 U型管道，小管并联连接。有利于降低管道热阻，现场施工方便管道尺寸参数Do 外径（mm） 21.67 3/4 （i）Di 内径（mm） 20.8SDR 11 壁
9、厚（mm） 2.42当地土壤表观热物性k 导热系数（W/mK） 1.275 比重（kg/m 3） 2000Cp 比热容（KJ/kg/K） 2.9各层土质的物性参数如下土质 热导率 密度kg/m3 比热容KJ/kg/K粉质粘土 0.91 1800 2.9粘土 1.11 2250 2.9淤泥 1.67 - 2.9中砂 1.34 - -沙砾 2.303 - -粗砂 3.135 - -根据上表 3可知，本工程所在地岩层分布较为简单，土壤中有粉质山东潍坊盛凯安装工程有限公司第 8 页 共 30 页粘土、粘土、粉砂。并有多层分布。粉质粘土、淤泥、沙砾和粘土的 4种物性参数能从资料中查出，并且这 4种土质在
10、所有的岩层分布中的总厚度最大，故本工程现只对 4种土质热导率进行加权处理，再考虑对含水层影响的修正，加权处理后土壤导热率为K 导热率（W/m/K） 1.275用加权处理后的土壤热导率代替等效岩层的热导率，用粘土的密度和比热容代替等效岩层的密度和比热容（各种土质的特性参数见表2） 。等效原因是：1）考虑到粘土、淤泥、粉质粘土层的厚度比较大，分布比较均匀；2）粘土、淤泥的密度比其它大，更具有代表性；3）考虑到其它岩层的热导率都比较大，但其厚度又比较小，所以取值比粘土要大；4）由于地下 2M以下为多层含水层、影响土壤的热导率，加权以后的值大，可以考虑为对热导率的修正。等效岩土的物性参数：热导率为 1
11、.84 W/（m.K） ，密度为 2250kg/m3,比热容为 14.654kj/(kg.k).埋管间距计算根据上述土壤表观热物性，当地的土壤热扩散距离为X=k.t/C p其中取时间 t为 120天及空调时间x 1.512x 最小埋管孔间距为 3.02实际设计中取间距为 4米回填物热物性回填材料 KgW/（m.k）细砂和饱和粘土 2.4膨润土-砂浆 2.91重砂浆 3.33本区域岩层为粉质粘土、粘土、粉砂、淤泥、沙砾石，湿度以湿、饱和为主，回填物选用膨胀水泥+粘土，属于重饱和潮湿性土壤。等效岩土综合导热系数待施工前做出实验井，并根据测试的实验数据进行计算调整后确定。再根据实际的导热系数调整地源
12、系统的布置。山东潍坊盛凯安装工程有限公司第 9 页 共 30 页地下土壤温度Tm 当地土壤平均温度 （C） 13.5 59 （F）Th 土壤最高温度T1 土壤最低温度由于采用垂直埋管方式，地表温摆带来的地下温度波动可忽略不计。机组运行要求对于地源热泵机组，允许的地下环路进入机组的水温在 255这里取值如下：Tmax 换热流体最高温度 （C） 38 100.4 （F）Tmin 换热流体最低温度 （C） 7 45.5 （F）土壤-管道环路温差Thd 冬季供暖（Tm-Tmin） 7 45.5 （F）Tcd 夏季空调（Tax-Tm） 23 73.4 （F）管道热阻计算对于垂直双埋管，管道的当量热阻为R
13、PE=1/2kL ND OE/DOE-(DO-DI)式中参数意义如下：DO 管道外径（mm） 26.67 1.05 inDi 管道内径（mm） 21.8 0.86 ink 管道导热系数（W/mk） 0.4 0.231 （BtuHr/ftF）Ln 自然对数（e）Doe 当量直径 53.34 2.1 InN 单井内管数 4Rpe 当量热阻（mk/W） 0.38 0.066 （ftF/BtuHr）土壤热阻计算根据线形热源方法得到的结果是假设热泵是持续运行的。得到的结果相当于在持续运行 1500小时后导致地下温升很高的不利情况下的热阻。实际运行的情况要由于下面的结果。山东潍坊盛凯安装工程有限公司第 1
14、0 页 共 30 页实际计算的过程冗长而复杂，根据国际地缘热泵协会提供的结果表格查得本案对应的土壤热阻。Rs 密实饱和土壤热阻（单U） 0.6128 1.06 （ftF/BtuHr）Rs 密实饱和土壤热阻（双U） 0.4334 0.750 （ftF/BtuHr）Rpe HDPE管道热阻（单 U） 0.0555 0.096 （ftF/BtuHr）Rpe HDPE管道热阻（双 U） 0.0387 0.067 （ftF/BtuHr）供暖运行系数 0.8空调运行系数 0.6Fh 0.8Fc 0.6埋管长度计算LH=Q1/K1 60000/21=2857米LM=Q2/K224000/10=2400米其中
15、参数意义如下Lh 每瓦冬季供暖负荷所需要的管长（m） 0.064Lc 每瓦夏季供暖负荷所需要的管长（m） 0.0658COPh 机组供暖时的效率系数 5.2COPc 机组空调时的效率系数 4.5Tmax 夏季最高地下出水温度 38Tmin 冬季最低地下出水温度 7.5Fh 冬季负荷系数 0.8Fc 夏季负荷系数 0.6本案计算冬季负荷井深 700本案计算夏季负荷井深 700以最大夏季负荷计算井深 700需要管长 2800山东潍坊盛凯安装工程有限公司第 11 页 共 30 页系统布置采用 6个垂直孔 6H 孔有效深度（m） 120实际管长 2880流量校样MH=3600QH/4178TMC=3600QC/4178T冬季最大流量（m 3/h） 10夏季最大流量（m 3/h） 11循环管道截面积（m 2） 0.000374冬季单管流量（m 3/h） 0.000261 2.275 gpm夏季单管流量（m 3/h） 0.000289 2.526 gpm冬季单管
