地源热泵工程设计和设备选型参考资料
浅谈地源热泵的方案选择
浅谈地源热泵的方案选择摘要：介绍了地源热泵的应用。
通过工程实例绿谷天鹅湖项目的方案选择介绍，介绍了北方地区地源热泵的适用范围、方案选择以及注意事项，为后续工程的应用提供参考。
重点讲述地表水源热泵和土壤源热泵。
关键词：地源热泵方案中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：1008-925X(2012)O9-0134-01 随着经济的发展以及人们对节能、环保意识的提高，具有高效、节能、环保等优点的地源热泵冷暖空调系统愈来愈受到人们的重视。
目前普遍应用的地源热泵能量来源主要为水源和土壤源。
水源热泵种类开发较多，有地下水源、地表水源、海水源、污水源等，目前都有成功应用；土壤源热泵的应用也越来越普遍。
水源热泵的适应性。
具备一定条件的水体可以作为可再生的能源，近几年其技术得到了迅猛的发展。
因其适应性各有特色，发展前景也各不相同。
目前开发成功的水源热泵主要有以下几种：地下水源热泵。
地下水具有水温稳定、换热快的优点，2000年以后在中国得到迅猛发展。
但有的地区存在不顾实际一哄而上的局面。
尤其在中国大部分城区并没有足够的地下水回补空间，回补不及时极易引发地质灾害，因此地下水源热泵的应用有一定的区域局限。
海水源热泵。
海水具有量大、水温稳定的优点，但即便是在沿海城市，也只有在极少数区域能够方便地引取海水，且海水对设备的腐蚀作用，使海水源热泵不能够大面积推广。
地表水源热泵。
由于采用地表水源，不需要打井，可以节省大量的投资。
尤其在广大内陆地区，可因地制宜地利用江河、湖泊、塘坝甚至城市景观水系，开发水体中蕴藏的能量。
由于各地区缺乏完备的水系或水体水温、水质等基础数据，导致近年来地表水水源热泵技术的应用出现盲目性。
按照我国的地理区域分布，夏热冬冷地区(主要为长江、淮河流域)最适合、最有条件采用地表水源热泵系统。
近年来，土壤源热泵技术近年来发展很快，目前已比较成熟，尤其是在京津、山东等地已经成为主流热泵技术，得到广泛应用。
土壤源热泵具有运行稳定可靠，对环境影响小等优点，但地下工程造价较高（需要大量的深井作为地下换热器）。
地源热泵设计方案
地源热泵设计方案1. 简介地源热泵系统是一种利用地下热能进行暖通空调的系统设备。
利用地下能源进行换热，实现冷热源的集中供应与分布传输，以提供建筑内的低温供暖、高温供热和空调制冷等功能。
本文将详细介绍地源热泵系统的设计方案，包括系统原理、设备选型、管道布局和系统优势等。
2. 系统原理地源热泵系统利用地下稳定的地温作为能源来源，通过地热换热器取得地热，再通过热泵机组对地热进行加工，实现室内供热与制冷。
其工作原理可分为以下几个步骤：•地热获取：通过埋设在地下的地热换热器，以管道的形式将地热传递到热泵机组。
•热泵循环：通过热泵机组，将地热转化为室内供热或制冷的热能。
•室内传递：将加工后的热能通过系统中的水循环泵，送至室内的暖通设备（暖气片、空调机组等）。
•室内回水：将传递过热能的水回收，再次循环利用。
3. 设备选型在地源热泵系统的设计中，设备的选型是至关重要的。
以下是几个需要考虑的方面：•地热换热器：需要选择性能稳定、散热效果好的地热换热器，如垂直地埋管、水井式地热换热器等。
•热泵机组：选取合适的热泵机组，应考虑制冷、供热量、制冷剂和能效比等因素，以满足实际使用需求。
•暖通设备：根据不同需求，选择合适的暖通设备，如暖气片、空调机组等。
4. 管道布局在地源热泵系统的设计中，管道布局对系统的运行效果有着重要的影响。
以下是几个需要注意的方面：•地热换热器的埋设深度：应考虑地下温度变化规律，合理选择地热换热器的埋设深度，一般在1.5-3米之间。
•管道尺寸和布局：根据热量传递的需要，选择合适尺寸的管道，并合理布局管道，避免过长的管道造成的热能损失。
•水循环泵的设置：根据实际需求，配置适当容量的水循环泵，确保热能的高效传递。
5. 系统优势地源热泵系统相比传统的供暖方式有着许多优势。
以下是几个主要的优点：•环境友好：地源热泵系统利用可再生的地下热能作为能源，并且与室内无直接排放物质，对环境无污染。
•节能高效：地源热泵系统利用地下稳定的地温进行供热与制冷，能效比较高，比传统的供暖方式节能约30%。
离心地源热泵机组选型手册
离心地源热泵机组选型手册一、引言离心地源热泵机组是一种高效能的供热和供冷装置，可以同时满足建筑物的空调和热水需求。
本手册旨在提供离心地源热泵机组选型的相关指导，以帮助用户选择适合其需求的设备。
二、离心地源热泵机组工作原理离心地源热泵机组利用地下热能进行热泵循环，实现室内空调和热水供应。
其工作原理为：通过地下水源或地下回水井取得水，经过过滤和泵送后进入地源热交换器；地源热交换器通过与地下介质接触，吸收地热能，并传递给制冷剂，制冷剂吸收热能并被蒸发；制冷剂气体通入压缩机，被压缩并加热；热量释放到室内空气或热水供应系统，制冷剂液体再次进入地源热交换器，循环往复。
三、离心地源热泵机组选型关键因素选择适合的离心地源热泵机组需要考虑以下因素：1. 建筑物需求•建筑物的整体面积和体量•不同房间的使用需求，如办公区、会议室、餐厅等的温度要求•建筑物的朝向和隔热性能2. 地下条件•地下水资源的可利用性和水质状况•地下介质的热导率和热容量•地下水和地下介质的温度分布情况3. 设备性能•冷却和供暖能力，包括制冷量和供暖量•能效比和能源利用率，影响设备的能耗情况•噪音水平和振动情况，对于室内舒适度的影响4. 维护和运营•设备的可靠性和寿命•维护保养的成本和工作量•运营管理的自动化程度和便捷性四、离心地源热泵机组选型步骤根据以上关键因素，以下是选择离心地源热泵机组的步骤：1. 收集建筑物数据收集建筑物的面积、体积和房间用途等数据，了解建筑物的热负荷需求，为后续选型做准备。
2. 调研地下条件通过地质勘探和地下水分析，了解地下水资源、地下介质温度和热传导性能等地下条件信息，并作为选型的参考。
3. 确定热负荷需求结合建筑物数据和使用要求，计算出建筑物的冷负荷和热负荷，包括制冷量和供暖量。
4. 选择合适的机组类型根据热负荷需求和设备性能指标，选择合适的离心地源热泵机组类型，如单机组、多机组等。
5. 进行选型计算根据选定的机组类型和热负荷需求，进行选型计算，确定合适的机组规格和数量。
地源热泵设计方案
地源热泵中央空调方案XXX环境有限公司2009年08月28日目录一、空调系统方案推荐（一）工程概况（二）可用于本项目的空调方案（三）适用本项目的几类空调方案的比较（四）选用建议二、地源热泵推广及选型设计（一）地源热泵空调系统简介（二）同方地源热泵机组组特点（三）空调设备选型设计（四）地埋管换热系统设计选型（五）土壤换热平衡的分析（六）主要设备表、运行费用分析及工程预算三、地源热泵系统设计与安装（一）地源热泵系统设计与安装关键（二）室外地埋管换热系统的主要施工工序及注意问题（三）室外垂直埋管系统的施工工艺附件一：技术支持单位概况附件二：相关设计图纸一、空调系统方案推荐<一>工程概况城市：XXXX项目名称：XXX国际精品城1#楼中央空调工程项目简介：该建筑集商铺、办公、餐厅、会议为一体多功能国际精品城，建筑面积约8760平方米，空调面积约6473平方米，拟采用地源热泵机组进行夏季供冷，冬季供暖。
室内末端拟用风机盘管系统，局部拟用全空气系统实现室内的冷热需求。
<二>可用于本项目的空调方案1. 冷水机组+燃气锅炉制冷机采用电制冷（压缩式）冷水机组（1台离心1台螺杆制冷机组）。
夏季制冷，由电制冷（压缩式）冷水机组提供冷源；冬季由工业场地锅炉房（或热电厂）提供的0.6Mpa蒸汽经换热器交换进行空调采暖。
大楼空调系统采用风机盘管加新风系统或全空气处理空调系统。
两套水换热器：冷凝器、蒸发器；通过冷却塔冷却主机的冷凝器；通过蒸发器为室内末端提供冷冻水。
空调机组只能制冷，冬季采暖需要别的热源。
2. 风冷冷水热泵机组风冷冷水热泵技术是一种消耗少量清洁能源（电），充分利用空气中的冷、热能资源制成冷热水供空调空间使用的空调方式，已经得到了专家、政府和社会各界人士的肯定，风冷热泵作为替代传统空调方式的优选方式之一，已是不争的事实。
空调机组夏季制冷，冬季采暖，冷暖两用型。
3. 地源热泵空调机组地源热泵是一种利用地下浅层地热资源既能供热又能制冷的高效节能环保型空调系统。
水地源热泵应用与设计选型
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加热器开启
机组处于制热状态 水环温度13~20C
机组制热运行
水环热泵产品选型----参考标准工况
机组运行范围 1.EWS/EDS系列 夏季工况：进出水温35℃/30℃，最高进水温度40 ℃； 冬季工况：进出水温20℃/15℃，最低进水温度5 ℃； 2.EWD/EDK系列 夏季工况：进出水温35℃/30℃， 冬季工况：进出水温20℃/15℃； 3.EWH系列 夏季工况：进出水温35℃/30℃，最高进水温度40 ℃； 冬季工况：进出水温20℃/15℃，最低进水温度5 ℃； 注：以上工况为供参考标准工况
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开式地源热泵系统的基本设计
地表水式室外换热系统的设计
由于开式地表水换热系统取水水质较差， 应充分考虑水中杂质、含沙量、微生物等因 素对水泵和换热器的影响 地表水的温度受气温影响较大，应注意在 做机组选型时一定要按实际工况选型 对于流速较低的水域，取水口和排水口位 置应尽量远离 特点：直接取水，避免中间传 热损失，安装简单，需水处理 取水点深度最好在4-10米以下
北京世纪科贸大厦（Tri-Tower）
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项目地址：世纪科贸大厦位于北京市海淀 区北四环保福寺立交桥东南角（北距清华 大学约500米），占据中关村金融走廊之 重要门户；位于中国知识商业区内；中关 村之快行枢纽。 项目特色：世纪科贸大厦是中关村核心区 罕有的高度超百米的摩天建筑。其中A、B 座建筑主体高度103米，C座建筑主体高度 83米。整个建筑由三座简洁的方塔构成， 独特的“三联塔”造型，配以独特的带状幕 墙设计，使整个大厦成为一个玻璃晶体。 总建筑面积：126000m2。其中地上1~4层 （裙房）为商业区，4层以上为办公区。 开发商：北京市保福房地产开发有限公司 。 承建商：北京中铁建设有限公司 系统类型：共采用了欧威尔水源热泵机组 EWS/EDS共698套。
地源热泵 设计方案
地源热泵设计方案地源热泵是一种利用地下水或土壤中的地热进行供热和供冷的技术。
地源热泵利用地下热量进行热交换，既节能环保，又能满足室内的舒适需求。
下面是一个地源热泵的设计方案，具体内容如下：1. 系统概述：设计一个地源热泵系统，包括室内机组、地源换热器、循环水泵等组成部分。
系统利用地热进行供暖和供冷，提高能源利用效率，降低能源消耗。
2. 设计目标：系统设计目标是满足室内舒适度要求的同时，尽量降低能源消耗和运行成本。
3. 地源换热器设计：选择合适类型和规格的地源换热器，根据实际情况确定地下水或土壤中的地温，通过换热器和地源热交换，将地下热量转移至系统中。
4. 循环水泵设计：选择合适的循环水泵，保证水流量和水压稳定，同时降低能源消耗。
5. 室内机组设计：根据室内面积、热负荷和所需温度范围，选择合适的室内机组。
室内机组应具备供暖和供冷功能，能够满足不同季节和环境条件下的需求。
6. 控制系统设计：设计一个智能控制系统，能够根据室内温度和外部环境变化进行自动调节，保持室内舒适度。
控制系统应具备温度、湿度、风速等参数的监测和调节功能，实现能源的最优利用。
7. 运行和维护：系统投入使用后，需要进行定期的维护和检查，确保系统的正常运行。
同时，根据实际运行情况，进行能效评估和优化，提高能源利用效率。
在设计过程中，需要考虑地下水资源和土壤情况，选择合适的地源换热器，合理安排各个组成部分之间的协调工作，确保系统的高效稳定运行。
同时，还需要考虑系统的经济性和环保性，选择高效节能的设备和材料，减少对环境的影响。
综上所述，地源热泵设计方案需要考虑地源换热器、循环水泵、室内机组和控制系统等多个方面，目标是提高能源利用效率和舒适度，降低能源消耗和运行成本。
系统的设计和运行需要综合考虑水资源、土壤条件和系统的经济性和环保性等因素，确保系统的稳定高效运行。
地源热泵方案设计
地源热泵方案设计一、地源热泵系统概述地源热泵是一种利用地下土壤、地下水或地表水等作为冷热源，通过热泵机组进行能量交换，为建筑物提供制冷、供暖和生活热水的系统。
与传统的空调和供暖系统相比，地源热泵系统具有以下显著优势：1、高效节能：地源热泵系统的能效比（COP）通常较高，可大大降低能源消耗和运行成本。
2、环保无污染：不使用化石燃料，减少了温室气体排放和对环境的污染。
3、稳定可靠：地下温度相对稳定，使得系统运行更加稳定可靠，不受外界气候条件的影响。
4、使用寿命长：热泵机组和地下换热器的使用寿命较长，维护成本相对较低。
二、工程场地条件评估在进行地源热泵方案设计之前，首先需要对工程场地的条件进行详细评估。
这包括地质结构、土壤类型、地下水位、水文地质条件等。
不同的场地条件会影响地下换热器的设计和安装方式。
1、地质结构：了解地层的分布、厚度和岩石类型，以确定钻孔的可行性和难度。
2、土壤类型：土壤的热导率和比热容会影响热量传递效率，常见的土壤类型如砂土、黏土和壤土等，其热性能有所差异。
3、地下水位：地下水位的高低会影响换热器的安装深度和防水措施。
4、水文地质条件：包括地下水的流动速度、水质等，这对于选择合适的换热器类型和防止地下水污染至关重要。
三、建筑物负荷计算准确计算建筑物的冷热负荷是地源热泵方案设计的基础。
负荷计算需要考虑建筑物的用途、面积、朝向、围护结构的保温性能、室内人员和设备的发热量等因素。
通过专业的负荷计算软件，可以得到建筑物在不同季节和不同时段的制冷和供暖负荷需求。
1、制冷负荷：主要由室内外温差、太阳辐射、人员散热和设备散热等因素引起。
2、供暖负荷：与室外温度、建筑物的保温性能、通风换气次数等有关。
根据负荷计算结果，可以确定热泵机组的容量和地下换热器的规模，以保证系统能够满足建筑物的冷热需求。
四、地源热泵系统类型选择地源热泵系统主要有三种类型：地下水地源热泵系统、地埋管地源热泵系统和地表水地源热泵系统。
地源热泵工程设计方法与实例.pptx
1、选择热交换器形式：水平埋管和垂直埋管
垂直埋管：换热管垂直安装在竖井中
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水平埋管和垂直埋管的比较 水平埋管：投资小 ，但换热性能差 ， 并且往往受土地面 积的限制
在实际工程中，一 般采用垂直埋管布 置方式。
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埋管的布置方式：串联和并联串联 Leabharlann 联16串联和并联的比较
• 串联系统：管径较大，管道费用较高， 并且长度压降特性限制了系统能力
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（2）地下热交换器设计 1. 地下热交换器形式 2. 管材选择 3. 管径 4. 总管长 5. 竖井数目 6. 间距确定 7. 管道阻力计算 8. 水泵选型 9. 管材校核
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地下热交换器形式 •水平埋管和垂直埋管 •串联和并联 •同程和异程
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1、选择热交换器形式：水平埋管和垂直埋管
水平埋管：换热管水平地安装在地沟中
水泵扬程= （管道阻力+设备阻力）X安全系数
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8、校核管材承压能力
ｐ ——管路最大压力，Pa ｐo——建筑物所在的当地大气压，Pa ρ——地下埋管中流体密度，kg/m3 g ——当地重力加速度，m/s2 h——地下埋管最低点与闭式循环系统最高点的 高度差，m Ph——水泵扬程，Pa
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总结：设计步骤 1. 地下热交换器形式 2. 管材：(PE或PB） 3. 管径：（控制流速） 4. 总管长（换热量/换热能力） 5. 竖井数目（总管长、井深） 6. 间距确定（4.5m） 7. 管道阻力计算(当量长度法） 8. 水泵选型（扬程、流量） 9. 管材校核
流体与管道内壁之间的传热 • 并联环路用小管径，集管用大管径
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确定管径：经验数据
常用管径：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4mH２O/100m 当量长度以下
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地源热泵工程设计和设备选型参考资料
地源热泵系统设计思路和准备工作：
1、现场勘察了解建筑物概况：建筑的结构、维护和保温、层数、层高、用途、客户现在和未来可能的需求；建筑面积、空调面积、生活热水使用概况、配电情况（功率、电压、电流）、机房空间、机房位置。
2、了解基本地理情况：地理位置、周围地貌、气象参数、未来地域发展规划、地下构造等。
3、建筑冷、热负荷计算。
列出进行负荷计算的标准和依据，对建筑进行冷、热负荷计算。
在确定建筑负荷时，必须考虑到未来较长时间的气候变化情况。
通过对建筑负荷的计算和评估，可以确定水源井换热器的吸热和放热的绝对量值。
地源热泵系统设计和选型问题：
地源热泵系统设计主要包括两大部分：一是建筑物内的空调系统设计，主要有空气处理方案确定及设备选择，水源热泵机组的选择、室内整个空调系统的风系统和水系统设计；二是室外地能换热系统的设计，即地埋管地源热泵系统中的地埋管换热器、地下水热泵系统中的水井系统以及地表水热泵系统中的地表水换热器的设计，这部分是地源热泵系统有别于其他系统之所在。
地埋管换热器管路形式选择
地埋管换热器的埋管主要有两种形式，即水平埋管和垂直埋管。
换热器管路埋置在水平管沟内的地埋管换热器为水平埋管。
换热管路埋置在垂直钻孔内的地埋管换热器为垂直埋管。
地埋管换热器环路形式选择
地埋管换热器中流体流动的环路形式有串联和并联两种。
在串联系统中，几个井（水平管为管沟）只有一个流动通路；并联方式是一个井（管沟）有一个流动通路，数个井有数个流动通路。
地埋管换热器埋管选择
由于地埋管的使用场所特殊、施工较复杂，所选管材必须符合特定的性能才能保证施工顺利进行、系统才能正常运行，对管材特殊性要求如下：
对管材质量的要求；选择地埋管规格；选择地埋管管径；确定地埋管管子长度。
地热管材选择及流体介质问题：
一般来讲，一旦将地下埋管系统换热器埋入地下后，基本不可能进行维修或更换，因此地下的管材应首先要保证其具有良好的化学稳定性、耐腐性。
1、聚乙烯（PE）和聚丁烯（PB）在国外地源热泵系统中得到了广泛应用。
2、PVC（聚氯乙烯）管的导热性差和可塑性不好，不易弯曲，接头处耐压能力差，容易导致泄漏，因此在地源热泵系统中不推荐用PVC 管。
3、为了强化地下埋管的换热，国外有的提出采用薄壁（0.5mm）的不锈钢钢管，但目前实际应用不多。
4、管件公称压力不得小于1.0Mpa，工作温度应在-20℃～50℃范围内。
5、地埋管壁厚宜按外径与壁厚之比为11倍选择。
6、地埋管应能按设计要求长度成捆供应，中间不得有机械接口及金属接头。
连接方式方法：
1、热熔联接（承接联接和对接联接，对于小管径常采用）
2、电熔联结。
流体介质及回填料：
南方地区：由于地温高，冬季地下埋管进水温度在0℃以上，因此多采用水作为工作流体；
北方地区：冬季地温低，地下埋管进水温度一般均低于0℃，因此一般均需使用防冻液。
（①盐类溶液——氯化钙和氯化钠水溶液；②乙二醇水溶液；③酒精水溶液等）。
地埋管水温：
1、热泵机组夏季向末端系统供冷水，设计供回水温度为7—12℃，与普通冷水机组相同。
地埋管中循环水进入U管的最高温度应<37℃，与冷却塔进水温度相同。
2、热泵机组冬季向末端系统供水温度与常规空调不同，在满足供热条件下，应尽量减低供热水温度，这样可改善热泵机组运行工况、减小压缩比、提高cop值，并降低能耗。
地埋管中循环水冬季进水温度，以水不冻结并留安全余地为好，可取3—4℃。
当然为了使地埋管换热器获得更多热量，可加大循环水与大地间温差传热，然而大地的温度是不变的，因此只有将循环水温降至0℃以下，为此循环水必须使用防冻液，如乙二醇溶液或食盐水。
但这样会提高工程造价、增加对设备的腐蚀。
在严寒地区不得不这样做，而在华北地区的工程中用水就可满足要求，不一定要加防冻液。
地温是恒定值，可通过测井实测。
有关资料介绍某地地下约100米的地温是当地年平均气温加4℃左右。
天津市年平均气温是12.2℃，实测天津市地下约100米的地温约为16℃，基本符合以上规律。
回填材料
可以选用浇铸混凝土、回填沙石散料或回填土壤等。
材料选择要兼顾工程造价、传热性能、施工方便等因素。
从实际测试比较浇铸混凝土换热性能最好，但造价高、施工难度大，但可结合建筑物桩基一起施工。
回填沙石或碎石换热效果比较好，而且施工容易、造价低，可广泛采用。
地下埋管系统环路方式：
1、串联方式
优点：
①一个回路具有单一流通通路，管内积存的空气容易排出；
②串联方式一般需采用较大直径的管子，因此对于单位长度埋管换热量来讲，串联方式换热性能略高
缺点：
①串联方式需采用较大管径的管子，因而成本较高；
②由于系统管径大，在冬季气温低地区，系统内需充注的防冻液（如乙醇水溶液）多；
③安装劳动成本增大；
④管路系统不能太长，否则系统阻力损失太大。
2、并联方式
优点：
①由于可用较小管径的管子，因此成本较串联方式低；
②所需防冻液少；
③安装劳动成本低。
缺点:
①设计安装中必须特别注意确保管内流体流速较高，以充分排出空气；
②各并联管道的长度尽量一致（偏差应≤10%），以保证每个并联回路有相同的流量；
③确保每个并联回路的进口与出口有相同的压力，使用较大管径的管子做集箱，可达到此目的。
从国内外工程实践来看，中、深埋管采用并联方式者居多；浅埋管采用串联方式的多。
注意事项：
1、垂直地埋管换热器埋管深度应大于30m，宜为60m～150m；钻孔间距宜为3m～6m。
水平管埋深应不小于1.2m。
2、地埋管换热器水平干管坡度宜为0.3%，不应小于0.2%。
3、地埋管环路之间应并联且同程布置，两端应分别与供、回水管路集管相连接。
每个环路集管连接的环路数宜相同。
4、地埋管换热器宜靠近机房或以机房为中心设置。
铺设供、回水集管的管沟宜分开布置；供、回水集管的间距不应小于0.6m。