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1、 关爱地球，倡导绿色能源关爱地球，倡导绿色能源苏州生产作业楼地源热泵空调苏州生产作业楼地源热泵空调项目建议书项目建议书1一、一、工程概况工程概况1.1 地理概况地理概况苏州属亚热带湿润气候，年平均气温 15.3，年降水量 1106.5 毫米，6 月中旬7 月初为梅雨季节。镇江 78 月极端最高气温有时高达 40，一般也在 35左右，镇江属于温带大陆性季风气候区，四季分明，日照充分，年平均降雨量 650 到 700 毫米。表一表一. .苏州地区全年气候资源统计苏州地区全年气候资源统计1.2 工程内容及范围工程内容及范围该地源热泵中央空调系统用于苏州某项目的夏季制冷/冬季制热;建筑空调面积约 1.
2、2万 M2,要求该空调系统在满足舒适型空调效果的同时,能够体现国家节能环保的能源政策方针,同时具有较高的经济性/节能性/环保型意义. 2二、系统设计方案二、系统设计方案2.1 设计依据设计依据1 1、主要设计规范、标准、主要设计规范、标准（1） 地源热泵系统工程技术规范 (GB 50366-2005)（2） 采暖通风与空气调节设计规范（GBJ-2003）（3） 建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范（GB502422002）（4） 民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)(JGJ26-95)（5） 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准(JCJ134-2001)（6） 建筑工程施工质量验收统一标准（G
3、B 50300-2001）（7） 建筑设计防火规范 （GBJ16-87）（8） 埋地聚乙烯给水管道工程技术规程 （CJJ1012004）（9） 其他必需的规范、规程2 2、设计基础资料、设计基础资料（1） 民用建筑暖通空调设计技术措施；（2） 采暖通风与空气调节设计手册（3） 室外空气的空调设计参数：（4） 甲方提供的建筑图纸；（5） 地质情况： 本次地源热泵空调是在地下土壤为粘土的基础上设计。2.2 地源热泵系统综述地源热泵系统综述2.2.1.2.2.1.地源热泵系统技术概念地源热泵系统技术概念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）的低温低位热能资源，采用
4、热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移，既可供热又可制冷的高效、环保、节能的热泵技术。2.2.2.2.2.2.地源热泵技术原理和地源热泵中央空调系统分类地源热泵技术原理和地源热泵中央空调系统分类地下浅层地热资源分别在冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即在冬季，把地能中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地下去。3地源热泵中央空调系统主要分三部分：室外地能换热系统、水源源热泵机组和室内采暖空调末端系统。地源热泵中央空调系统按照室外换热方式不同可分为四类：（1）土壤源热泵中央空调系统；（2）地下水源热泵中央空调系统；（3）单井换热
5、热井中央空调系统；（4）地表水源热泵中央空调系统。根据室外循环水是否为密闭系统，分为开环系统和闭环系统。2.2.3.2.2.3.地源热泵中央空调系统特点地源热泵中央空调系统特点1）属可再生能源利用技术）属可再生能源利用技术地源热泵是利用了地球所储藏的太阳能资源作为冷/热源，进行能量转换的供暖空调系统。其中可以利用土壤或水体，包括地下水或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水体不仅是一个巨大的太阳能集热器，收集了约 47的太阳辐射能量，比人类每年利用能量的 500 倍还多（地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量），而且是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接
6、受和发散的相对的均衡。这使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为可能。所以说，地源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。2）高效节能）高效节能地源热泵可利用的地下水或土壤温度冬季为 8-15，热源温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高。而夏季地下水或土壤为 10-24，冷源温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔式，机组效率提高。据美国环保署 EPA 估计，设计安装良好的水源热泵，平均来说可以节约用户3040的供热制冷空调的运行费用。3）节水省地）节水省地以土壤或地下水等为冷热源，向其放出热量或吸收热量，不消耗水资源，不会对其
7、造成污染。省去了锅炉房及附属煤场、储油房、冷却塔等设施，机房面积大大小于常规空调系统，节省建筑空间，也有利于建筑的美观。4）运行稳定可靠）运行稳定可靠地下水或土壤的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动。是很好的热泵热源和空调冷源，水体温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性,不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。5）环境效益显著）环境效益显著4地源热泵使用电能，电能本身为一种清洁的能源，但在发电时，消耗一次能源并导致污染物和二氧化碳温室气体的排放。所以节能的设备本身的污染就小。地源热泵技术采用的制冷剂，可以是 R22 或 R134a、R407
8、c 和 R410A 等替代工质。地源热泵的运行没有任何污染，可以建造在居民区内，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。6）一机多用，应用范围广）一机多用，应用范围广地源热泵中央空调系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加冷水机组的两套装置或系统。地源热泵可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑。7）自动运行）自动运行地源热泵由于工况稳定，所以可以设计简单的系统，部件较少，机组运行简单可靠，维护费用低；自动控制程度高，使用寿命长可达到 20 年以上。2.2.4.2.2.4.该项目地源热泵系统概述该项目地源热泵系统概述考虑到
9、该项目的规模及经济性,最终选择利用土壤源作为空调系统的模式;采用垂直埋管形式（垂直埋管深度在冻土层以下，苏州地区水平主横埋管深度不得小于 1.5 米），利用地下浅层土壤温度常年保持在 815左右的特点，通过地下埋管内的介质循环与土壤进行闭式热交换达到供冷供热目的。夏季通过热泵将建筑内的热量转移到地下，对建筑进行降温；冬季通过热泵将大地中的低位热能提高品位对建筑供暖。图图 1.地源地源热泵热泵中央空中央空调调系系统统运行原理运行原理图图2.3 冷冷/热负荷计算热负荷计算1.1.室内设计参数室内设计参数夏 季冬 季建筑类别 温度（）相对湿度（%）温度（）相对湿度（%）新风量M3/h.人住宅25-2
10、855-6518-2240-50452.2.冷冷/ /热负荷计算热负荷计算根据采暖通风与空气调节设计规范（GBJ-2003）中提供的工程经验值,该设计中夏季冷负荷和冬季热负荷分别为:序号层数面积冷负荷 KW热负荷 KW11 层4542M295454022 层4435M293154033 层4518M29505402.4 地源热泵空调系统设计地源热泵空调系统设计地源热泵是以地下土壤层为冷（热）源对建筑物进行供暖、供热水和空调供应的技术。地源热泵全年运行工况稳定，不需要其它辅助热源及冷却设备即可实现冬季供热、夏季供冷。所以，地源热泵是一项高效节能型、环保型并能实现可持续发展的新技术，它既不会污染地
11、下水，又不会影响地面沉降。本地源热泵系统采用地耦管系统作为热泵主机的冷热源，通过室外地埋管管网对空调房间夏季提供 7冷冻水（冬季 45的热水），再通过室内空调末端设备对每个房间进行制冷及供暖。2.4.12.4.1、热泵机组的设计、热泵机组的设计（1 1）热泵机组的选型）热泵机组的选型热泵机组的选型一般原则有：满足系统的设计负荷；系统的初投资与运行费用小。根据以上的冷、热负荷,因此选择型号为天加满液式水源螺杆热泵机组三台。表表 2 2 热泵机组性能参数（空调工况）热泵机组性能参数（空调工况）设备型号台数冷负荷(KW)耗电量（KW）热负荷(KW)耗电量（KW）TWSF0280.1BG2396615
12、4947205机组标准运行工况：制热工况：地下环路出水 8，用户侧进水 40，出水 45；制冷工况：地下环路进水 25，出水 30，用户侧进水 12，出水 7；（2 2）热泵机组的运行方案）热泵机组的运行方案夏季制冷工况：逐级开启水源热泵机组作为建筑物空调的冷源，提供 7的冷冻水,对建筑物进行制冷（机组最大制冷量为 966KW，完全满足空调的需求）冬季供暖工况：逐级开启水源热泵机组作为建筑物空调热源，提供 45的热水,对建筑物进行制热（机组最大制热量为 947KW，完全满足空调的需求）过渡季节：可用于正常的机组日常维护与保养。2.4.22.4.2、室外地耦管系统设计、室外地耦管系统设计室外地耦
13、管是地源热泵系统设计的关键，本工程的重点也是室外地耦管的设计与施工。由于对苏州地区来说，以夏季空调为主，所以地下地耦管系统按夏季考虑，取最不利情况下的计算结果作为依据。A、埋管形式、埋管形式：地源热泵的地下埋管形式有竖直埋管和水平埋管两种形式，本工程中，考虑到苏州地区地下结构在 100 米深度可能出现强花岗岩石层，因此，为减少地埋管的钻孔陈本，该项目采用垂直埋管中的双 U 型管。采用制作成型的 U 型管，可节约用地面积，换热性能好，可安装在建筑物基础、道路、绿地、广场、操场等下面而不影响上部的使用功能，甚至可在建筑物桩基中设置埋管，见缝插针充分利用可利用的土地面积。B、管材的选取、管材的选取由
14、于所有埋管均在建筑物基础下面，一旦将埋管埋入，就不可能进行维修或更换，这就要求保证埋管的化学性质稳定并且耐腐蚀。根据地源热泵施工规范要求选择高密度聚乙烯 PE100 管。额定承压能力 1.6Mpa，导热系数 0.42W/(mk)。 C、地埋管管路负荷计算、地埋管管路负荷计算夏季向土壤中排放的热量按下式计算： 11111COPQQ其中：夏季向土壤排放的热量,KW； 1Q夏季设计总冷负荷，960KW；1Q设计工况下水源热泵机组的制冷系数，6.28。1COP计算得：;三套系统地埋换热量为 3335KW.KWQ11121冬季，室内供暖时从土壤中吸取的热量按下式计算： 22211COPQQ其中：冬季从土
15、壤中吸取的热量， KW； 2Q冬季设计总热负荷，540KW；2Q设计工况下水源热泵机组的制热系数，取 4.1。1COP计算得：;三套系统地埋换热量为 1225KW.KWQ4082由于未提供该区域地质报告，根据经验实际，该区域在 100 米深度不适宜地埋管的施工，因此，埋管深度控制在 95 米；根据天加地源热泵埋管系统设计软件，设计如下：根据现场情况，单系统成井 151 口井;该系统总共成井 453 口；井距不少于 4 米；埋管深度 95 米，布置地源埋管井在绿化空地下面。竖井沿建筑物基础外 2.5m 处布置。E、地埋管系统水流量计算、地埋管系统水流量计算、地耦管系、地耦管系统统向土壤的散向土壤的散热热量量由以上的计算知，夏季向地耦管向土壤中排放的热量为：KWQ33351、地耦管系、地耦管系统总统总流量流量地耦管系统总流量等于热泵主机的冷却水流量，可由下列公式计算：21 1 TTCQMp其中：Q1热泵主机的散热量（等于向土壤排放的热量） ， KW；M热泵主机的冷却水流量，Kg/s；T1-T2冷却水进出口温差，取 5；Cp水的定压比热容，为 4.187 KJ/kg.。计算得到：M=159.3Kg/s=575m3/h，即地埋管整体系统水循环量 575m3/h。2.4.3 控制系统及机组维护2.4.3.1 控制系统简介本控制系统是为中央空调专门开发的智能型控
