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1、金航住宅小区地源热泵空调设计方案陕西沃特环境工程有限公司2013 年 03 月一、概况1. 项目概况本工程位于兴平市，总建筑面积40000m2；工程空调系统拟采用如下方案系统:方案一：土壤源热泵系统。方案二：分体空调系统+地辐热供暖。同时，我们本着“配置合理、满足需要、安全节约、操作简便”的原则为客户量身订制 合适的中央空调系统。2. 方案设计范围本方案设计范围为地源热泵空调主机选型，根据现场地质结构，及实际测量的土壤温度， 由于没有具体的热响应试验，地下岩土换热性能及每延米换热量为类似项目及根据地质勘探 报告估算的数据，因此本设计方案仅为估算，待经过详细热响应试验后再确定具体的埋管井 数及需
2、要的地埋管长度。二、设计原则及设计依据1. 设计原则1.1 贯彻执行国家基本建设的方针政策，使设计做的切合实际，技术先进，经济合理，安 全舒适。1.2 结合现行国家能源政策民用建筑节能管理规定、中华人民共和国节约能源法、中 华人民共和国可再生能源法。1.3 遵循国家的能源政策，力求为业主提供一个安全、健康、环保、节能的优质工程。1.4 精心设计，节约建设投资，降低运行费用，减小风险，为业主提供性价比最好、运行 费用合理的空调系统。2. 设计依据2.1 有关设计标准公共建筑节能设计标准GB50189 2005地源热泵系统工程技术规范GB50366 2005采暖通风与空气调节设计规范GB50019
3、-2003 空气调节设计手册2.2 室外主要设计气象参数：夏季：大气压力：959.2hPa,空气调节室外计算湿球温度：26C,空气调节室外计算干球温度为35.2C,空气调节室外计算日平均温度30.7C,冬季：大气压力：978.7hPa,空气调节室外计算干球温度-8C, 空气调节室外计算相对湿度 67%3. 空调区域及其设计条件房间名称室内温度（C）相对湿度（）室内风速（m/s）新风量（m3/h.人）夏季冬季夏季冬季住宅26218265/22干粘土 （粘土沙子）0.450.22200016湿淤泥（松散砂）0.740.25160022干淤泥（沙子淤泥）0.300.121440184）地下水的流动：
4、地下水的渗流对大地的热传递有明显的效果。实际上，大地的地质构造很 复杂，存在着松散的粘土层、砂层、沉积岩层、空气和水层等。由于地球构造运动，各岩层 又出现褶皱、倾斜、断裂现象。降雨渗入土质层，在重力作用下，向更深层运动，最后停留 在不透水层。地下水在空隙中流动以形成渗流，水的流动不但能传导传热并且又能对流传热。 若地下水渗流流速大于8 mm/h时，就可按水的传热来计算。3. 换热器地埋管的选材（1） 管材的选择常用的塑料管UPVC、PB、PP-R、PEX、ABC、PVC、PE、HDPE中，地埋管换热器采用HDPE管。选用的HDPE管材要具备以下要求：a 耐腐蚀性能好：高密度聚乙烯HDPE管，耐
5、化学介质的腐蚀，无电化学腐蚀，保证地耦管使用50年以上；b 良好的柔性、延展性：高密度聚乙烯HDPE管，其断裂伸长率一般超过35%；c 流体阻力小：高密度聚乙烯HDPE管内壁光滑，绝对粗糙度K值不超过0.01mm，使壁内不易结垢，流体磨擦阻力小；d 优良的挠屈性：高密度聚乙烯HDPE管小于巾50的较长的管可盘卷供应，减少接头；e 较好的耐冲击性：高密度聚乙烯HDPE管耐冲击强度高，不易破裂；f 导热系数高：高密度聚乙烯HDPE管导热系数大于0.42W/MCg 良好的施工性能：高密度聚乙烯 HDPE 管管质轻，焊接工艺简单，焊接接口的抗拉强度和爆破强度均高于管材 本身，施工方便。一般来讲，一旦将
6、换热器埋入地下后，基本不可能进行维修或更换，这就要求保证埋入 地下管材的化学性质稳定并且耐腐蚀。常规空调系统中使用的金属管材在这方面存在严重不 足，且需要埋入地下的管道的数量较多，应该优先考虑使用价格较低的管材。所以，土壤源 热泵系统中一般采用塑料管材。目前最常用的是聚乙烯(PE)和聚丁烯(PB)管材，它们可 以弯曲或热熔形成更牢固的形状，可以保证使用50年以上；而PVC管材由于不易弯曲，接 头处耐压能力差，容易导致泄漏，因此，不推荐用于地下埋管系统。(2)管径的选择 在管流量部分，在工程中管径的选择既能使管道保持最小的输送功率，又能够使管道内保持 紊流，提高循环液体和管道内壁之间的放热系数。
7、选择管径时必须满足几个原则：一是管道 要大到足够保持泵最小输送功率，减少运行费用；二是管道要小到足够使管道内保持紊流以 保证循环液体和管内壁之间的传热；三是系统环路的长度不要过长。地耦管的管径选择要考虑到按 U 型管的所需长度，成盘供应，以减少埋管接头数量，所 需管件能低价供应，降低工程成本。所以目前采用较多的地耦管直径为PE100-SDR11-巾35。一般并联环路用小管径,集管用大管径，地下热交换器埋管常用管径有20mm、25mm、32mm、 40mm、50mm，管内流速控制在1.22m/s以下，对更大管径的管道，管内流速控制在2.44m/s 以下或一般把各管段压力损失控制在4mH 20/1
8、00m当量长度以下。4. 地埋管管内流体流量的确定地埋管管内流体流量的增大，有利于增强流体与管壁之间的换热，提高换热量，但换热 量的增加并不完全与流体流量的增加成正比，流体流量的增加不但导致换热器进出液温差减 小，而且加大了循环泵的功率。流量减小到能使管内保持紊流，以保证流体和管壁之间的传 热量。不同地区地埋管内的工作流体有异，在我国南方，采暖期比较短、制冷期长，一般多注 入软化水作为工作流体；而在我国北方，采暖期较长，地下埋管进水温度一般低于0C,因 此在循环系统中使用 20的乙二醇溶液，此系统采用 20的乙二醇溶液。5. 换热器系统的循环泵因为水流处于层流状态，传热会恶化，甚至由于水流速度慢，会出现气塞现象，气塞会 造成水力不平衡。而在紊流状态下，再增加流速不会对传热带来更大改善。因此要对地埋管 换热器系统作分析，计算最不利环路所得的管道压力损失，加上热泵机组以及系统内其他部 件的压力损失，确定水泵的流量与量程，选择能满足循环要求的水泵的型号，确定水泵台数。七、地下埋管系统设计1. 地热负荷计算：地热负荷与地热换热器的设计有关，地热负荷是释放到地下的热量（供冷方式）或从地 下吸收的热量（供热方式）。计算如下：
