地源热泵招标要求

地源热泵设计要求地埋管地源热泵空调系统简介：地埋管地源热泵空调系统一般由地埋换热器，地源热泵机组和室内空调末端三部分组成。

在夏季，地埋管内的传热介质通过水泵送入冷凝器，将热泵机组排放的热量带走并释放给地层；蒸发器中产生的冷水，通过循环泵送至空调末端设备对房间进行供冷。

在冬季，热泵机组通过地下埋管吸收的地层热量，冷凝器产生的热水，则通过循环水泵送至末端设备对房间进行供暖。

在特定条件下，夏季也可利用地下换热器进行直接供冷。

地源热泵适应性分析：1、全年地下恒温带温度处于10～20 ︒C的地域；2、具有经济打井的地质条件和拥有合适浅层地下水资源的地域；3、全年向地下总排热量和总取热量相等或接近的供热供冷工程，否则就需采用一些工程的辅助与补救措施；4、夏季供冷温度不低于5 ︒C，冬季供热温度不高于60 ︒C的工程；鉴于以上分析，西安地区可以采用地源热泵系统。

理论循环的热力计算清楚的表明，一台制冷装置的制冷量、放热量、耗功率计制冷系数，均不是定值，而随其运行工况变化。

理论循环的运行工况主要指蒸发温度和冷凝温度，其中蒸发温度对制冷装置的制冷量、制冷系数等影响最大。

在蒸发器和冷凝器的设计中，应依据土壤换热器的特征来计算设计热泵机组，考虑到热泵中央空调系统实际合理的经济效益平衡点。

地源热泵的实际运行工况：制冷状态：蒸发器出进水温度7～12℃，冷凝器进出水温度25～30℃（或28～32℃）；制热状态：蒸发器出进水温度4～8℃（或0～-2℃），冷凝器出水温度45～50℃。

（）普通空调运行工况：制冷状态：蒸发器出进水温度7～12℃，冷凝器进出水温度30～40℃（受室外空气湿球温度影响大，室外温度最高时空调负荷最大，同时冷却水回水温度高，COP低）；节能分析：热泵系统有效的降低了夏季冷凝水温度，相比普通空调节能20～40%，制冷系数可达4.5；同时可使冬季室外温度＜0℃的地区可以运行制热工况，一般认为制热系数=制冷系数+1能效比额定工况和规定条件下，空调进行制冷运行时实际制冷量与实际输入功率之比。

这是一个综合性指标，反映了单位输入功率在空调运行过程中转换成的制冷量。

空调能效比越大，在制冷量相等时节省的电能就越多,地源热泵换个利用浅层地热资源（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器械。

地源热泵通过输入少数的高品位燃料（如电能），达到由低温位热能向高温位热能转移。

地能分别在冬天从事热泵供热的热源和夏天制冷的冷源，即在冬天，把地能中的热量取出来，提升温度后，供给房间里采暖；夏天，把房间里的热量取出来，排出到地能中去。

普通地源热泵消耗1kWh的能量，用户没障碍得到4kWh以上的热量或冷量。

地源热泵系统可供暖、空调制冷，还可供应生活热水，一机多用，一套系统替换本有的锅炉加空调的两套装置或系统。

地源热泵有着鲜明的优点。

不仅节省了众多的能量，并用一套器械满足供热、供冷、供生活用水的要求，去掉了器械的初投资，地源热泵可应用于宾馆、居住小区、公寓、厂房、商城、办公楼、学校等建筑，小型的地源热泵更适于于别墅住宅的采暖、空调。

据了解，“十二五”规划中明确提出，非化石燃料在未来燃料结构中将占15%以上。

如此，可以预见，随着地源热泵技术快速普及，地热能利用在本国未来燃料利用中必将占有更为重要的地位。

从能源需求角度考虑，地源热泵与锅炉电能能源系统比较，锅炉供热只能将90%以上的电能或70~90%的能源内能为热量，供用户运用，如此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二以上的电能，比能源锅炉节省约二分之一的能量；因为地源热泵的热源温度全年较为稳定，通常为10~25℃，其制冷、制热系数可达3.5~4.4，与传统的空气源热泵比拟，要超出40%左右，其运行费用为一般中央空调的50~60%。

注：我国正在运行的火力发电机组,平均发电效率约为35%基于地源热泵系统的新技术：1、鉴于太阳能、地热能两种低位热源热泵单独运行的不足，两者联合运行是一种比较合理的方案，取长补短，弥补单一热源热泵的不足，提高热泵系统的COP。

充分利用土壤具有良好的蓄热性，储存热量供太阳能不充足时使用，同时太阳能的辅助供热作用，使得埋地换热器间歇运行，土壤温度场能够得到及时恢复，蒸发温度及冷凝温度波动不大，从而使热泵运行稳定。

（此类方式在实际工程中已经有成熟的应用，但太阳能辐射受夜晚、阴雨及雾霾等天气影响较多，同时初投资高，没有大范围应用）2、双蒸发蓄冰热泵机组，采用两个完全独立的蒸发器，分别完成蓄冰和蓄冷，低温蒸发器在夜间制取低温乙二醇水溶液完成制冰，如果需要高温蒸发器在日间制取冷水补充冷量。

（冰蓄冷实际没有节约能源，因蒸发温度降低甚至增加了能耗，但充分利用了电价差，节省了运行费用）地源热泵与其他空调系统比较情况详见下表基础资料1、岩土体的初始温度及岩土体的导热系数，是设计地源热泵地埋管换热器的关键参数，必须通过现场测试取得的平均值作为设计计算依据；测试工作一般应在测试埋管安装完毕72h后（埋管状况稳定后）进行。

说明：初步设计时，可提供本项目地块10Km内其他同类型项目的数据进行设计；待施工图设计时必须取得由可靠计量器具测量的、第三方认可的详实数据。

地埋管埋管型式1、水平埋管水平埋管的优缺点，是否适合本项目；2、垂直埋管垂直埋管的形式有单U型、双U型管、小直径螺旋管、大直径螺旋管、立柱状、蜘蛛状和套管式7种形式，请指明本项目适用那种形式；3、桩埋管系统埋地换热器有两种常见的方式：水平埋设和垂直埋设。

前者埋地浅，单位管长换热能力低，占地面积大；后者换热能力高，但也增加了钻孔的费用。

桩埋换热器作为一种特殊的垂直埋管形式，在建筑物打地基桩时把U型PE管设置在混凝土桩中，管内液体通过U型管与混凝土桩进行换热，继而与大地进行热交换，从而减少了接触热阻。

这种埋地换热器方式充分利用了建筑物的占的面积，减少了钻孔费用。

国外对桩埋地源热泵系统应用开始于上世纪八十年代，Naegelebau公司首次在奥地利将此技术投人实际应用。

自此以后，这种经济的方式在公共建筑、办公大楼、文化中心、商业用房和工业厂房等方面得到了大量的应用。

（设计院同学也提出此种方法，表示此种方法在他们设计院设计中运用）。

负荷计算全年冷、热负荷的平衡失调，会导致地埋管区域岩土体温度的持续升高或降低，从而影响地埋管换热器的换热性能，使效率降低。

因此设计地埋管换热系统时，必须考虑全年冷热负荷的影响。

1、建筑设计冷热负荷：用来确定系统设备的大小和型号。

2、全年动态负荷：地埋管换热系统设计应进行全年动态负荷计算，最小计算周期宜为一年。

在计算周期内，地源热泵的总释热量和总吸热量宜相平衡；3、地源热泵的最大释热量Q（kW）：地源热泵的最大释热量，与空调设计冷负荷相对应。

供冷工况下释放至循环水中的总热量，包括：a、空调机组释放到循环水中的热量（空调负荷和压缩机耗功）Q1（kW）b、循环水在循环中得到的热量Q2（kW）c、水泵释放到循环水中的热量Q2（kW）以上三项热量之和，即为供冷工况下释放至循环水的总热量Q（kW）Q=Q1+Q2+Q3=∑[q1×（1+1/EER）]+ Q2+Q34、地源热泵系统的最大吸热量Q’（kW）：地源热泵系统的实际最大吸热量，与空调设计负荷相对应。

供热工况下循环水的总吸热量包括：a、空调机组吸收至循环水中的热量（空调热负荷并扣除压缩机耗功）Q′1（kW）b、循环水在输送过程中的失热量Q′2（kW）c、水泵释放至循环水中的热量Q′3（kW）Q′=Q′1+Q′2+Q′3=∑[q′1×（1-1/COP）]+ Q′2-Q′3 5、地埋管换热器的设计负荷：最大吸热量与最大释热量相差不大时，可分别计算供热和供冷工况下地埋管换热器的长度，按其大者进行地埋管换热器的设计。

当两者相差较大时，应通过技术经济比较，通过增加辅助热源或冷却塔辅助散热的方式来解决。

6、最大吸热量和最大释热量相差较大时，也可以通过水源热泵机组间歇运行来调节，还可以采用热回收机组，降低供冷季节的释热量，增大供热季节的吸热量。

热泵系统及设备选择系统形式的选择应在全年能耗的基础上，全面考虑系统的初投资和运行费用，最终以寿命周期费用作为评判的依据。

不同项目地下流体温度相差较大，设计时应按实际温度参数进行设备选型。

末端设备选择时应适应水源热泵机组供回水温度的特点，提高地下环路的效率和节能型。

冬夏季节的功能转换阀门应性能可靠，严密不漏。

西安地区项目设计冷热负荷出现的时间短，按设计冷热负荷匹配，会导致机组容量和系统投资增加，为保证系统的安全可靠和降低系统投资，可采用复合式系统。

即地埋管式热泵承担基本负荷，而常规系统承担峰值负荷；地埋管长度应能满足地源热泵系统最大释热量和最大吸热量的要求，还应满足热泵机组长期运行的要求，也就是累计释热量和吸热量的要求。

地埋管换热器的设计计算，一般应采用专用软件进行计算；同时，该软件应具有以下功能：能计算或输入建筑物全年动态负荷；能计算当地岩土平均为度及地表温度波幅；能计算岩土、传热介质及换热管的热物性；能模拟和计算岩土体与换热管间的热传递和岩土长期储热效果；能计算地下流体长期运行的温度。

根据工程现场情况和工程大小，埋管可沿建筑物周围布置成任意形状，为了防止埋管间的干扰，必须保证埋管之间的间距；同时应在平面图中标示出井位，管路的走向，管路的合并情况，管路坡度大小及方向，检查井的设置位置等详细信息。

地埋管换热器的传热介质、流量及扬程计算地下换热器设计地下换热器设计是地源热泵系统有别于其他系统之所在。

地下换热器的设计是否合理直接影响到热泵的性能和运行的经济性。

地埋管换热器的设计计算，包括其形式和结构的选取。

对于给定的建筑物场地条件设计应使得以最低的成本得到最好的运行性能。

由于没有那种形式和结构是最好的，因此，设计时必须进行多方案的比较。

（1）确定地下换热器埋管形式：地下换热器的埋管主要有两种形式,即竖直埋管和水平埋管。

选择哪种方式主要取决于场地大小、当地岩土类型及挖掘成本。

在各种竖直埋管换热器中,目前应用最为广泛的是单U 形管。

（2）确定管路的连接方式：地下换热器管路连接有串联方式与并联方式两种。

采用何种方式,主要取决于安装成本与运行费。

对竖直埋管系统,并联方式的初投资及运行费均较经济。

且为保持各环路之间的水力平衡,常采用同程式系统。

（3）选择地下换热器管材及竖埋管直径：目前国外广泛采用高密度聚乙烯作为地下换热器的管材,推荐按SDR11 管材选取壁厚,管径(内径) 通常为20～40 mm ,而国内大多采用国产高密度聚乙烯管材。

流速大小按以下原则选取:对于内径小于50 mm 的管子,管内流速应在0. 6m/ s ～1. 2 m/ s 范围内;对于内径大于50 mm 的管子,管内流速应小于1. 8 m/ s 。