地源热泵工程设计方法与实例

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地源热泵工程设计方法与实例

地源热泵工程设计方法与实例

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地源热泵系统设计的实例探讨

地源热泵系统设计的实例探讨

地源热泵系统设计的实例探讨摘要:本文结合实例介绍了空调室内外设计计算参数,并针对空调设计方案,地埋换热器系统设计及系统冷热源方案的选择与分析作出了阐述。

关键词:地源热泵系统;空调设计1 工程应用实例1.1 工程概况表1该综合服务楼,其主要包括公寓部分和公共部分。

总建筑面积:31176m2。

地下:3598m2,为车库。

地上:27578m2,为公寓楼和公共部分。

其中,公寓楼部分:23159m2;公共部分:4419m2。

本项目采用地源热泵空调系统,夏季送冷风,冬季送热风,冷热源集中设置。

2.2 空调室内外设计计算参数2.2.1 空调室外设计参数(1)空气调节室外计算(干球)温度33.2℃,空气调节室外计算湿球温度26.4℃,空气调节日平均温度28.6℃,室外计算相对湿度最热月平均78%,室外平均风速1.9m/s,大气压力98.86kPa。

(2)空气调节室外计算(干球)温度-12℃,通风室外计算(干球)温度-9℃,最低日平均温度-15.9℃,室外计算相对湿度最冷月平均45%,室外平均风速2.8m/s,大气压力102.04kPa。

2.3 空调设计方案2.3.1 冷热源选择本工程共设3台冷水机组(U1~U3),由于项目冷热需求的不平衡性(设计工况下夏季向土壤放热量为冬季从土壤取热量的1.5 倍),因此以冬季制热工况负荷选定2 台土壤源热泵机组(U1、U2),设计工况下单台机组制热量为804kW,供冷量为835kW。

土壤源热泵夏季供冷不足部分另设1 台螺杆式冷水机组(U3),采用冷却塔散热,供冷量为835kW。

冷水机组具体参数见表2。

表22.3.2 中央空调机房设计热泵机组及配套设备设在一层机房。

机房集、分水器各一台,地埋系统集、分水器两台,机房集、分水器主管与机房管道连接,支管与地埋系统集、分水器主管连接,地埋系统集、分水器支管与地埋管系统支管连接。

站房内设置2 台立式管道泵(JB-1、2)作为土壤源侧水循环的循环水泵,设置3 台立式管道泵(B-1、2、3)作为用户侧循环水泵,其中夏季3台工作,冬季2 台工作1 台备用。

地源热泵系统的设计及计算范本

地源热泵系统的设计及计算范本

地源热泵系统的设计及计算第三章地源热泵系统的设计及计算一说到设计,人们往往想到的是工程技术人员的计算和绘图,当然这些都属于设计领域里的工作,而寻找解决问题的途径,也是设计任务之一。

设计本身包括寻找解决问题的途径,因此它不限于事先构思,更不排斥实践,而应是思维活动与实践活动的统一。

空调设计的任务及目的,就是把现有能效高的设备组织好、使用好、充分发挥它们的作用。

现代空调系统的不断发展使建筑物内的设施日益增多和复杂,这对改进人们的生活和工作环境有着积极作用,但同时也带来了由于系统设计、工程施工和运行管理不当而造成对自然环境和人体健康有害的因素。

因此反过来力求解决这些问题就成为一种主要的推动力,促使空调技术更进一步向前发展。

当前,建筑节能的重要性越来越引起人们的关注。

从建筑设计方面来看,提高隔热保温性能,采用合理的朝向,增设必要的遮阳等能够减少空调负荷,降低能耗。

对于确定的空调负荷,提高设备的效率和优化运行过程提供相应的硬件软件,都成为降低能耗的关健。

空调系统的设计一般采用工况设计法,是以夏季和冬季室外空气设计参数为依据的典型工况进行计算,而且是按最不利情况考虑,按照设备的额定工况选择指标。

因此,设备选型较大。

空调设备经常处于部分负荷状态下运行,必须要求设备在部分负荷运行时也能高效率运行。

避免负荷变化了,而设备不能作相应调节,出现大马拉小车的现象;或设备也能调节负荷,但调节性能差,耗能指标落后。

因此,设计的任务就是要用先进的自控技术将空调全工况下的性能调整到最佳程度,这就是所谓的过程设计方法。

一、中央空调设计主要参考以下的规范及标准1、通用设计规范1).《采暧通风及空气调节设计规范》(GB50019-());2).《采暖通风及至气调节制图标准》(GBJ114-88)3).《建筑设计防火规范》(GBJ116-87)4).《高层民用建筑设计防火规范》( GBJ0045-95)5).《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》(JGJ26-95)2.专用设计规范:1).《宿舍建筑设计规范》(JGJ36-87)2).《住宅设计规范》(GB50096-99)3).《办公建筑设计规范》(JG67-89)4).〈旅馆建筑设计规范〉(JGJ67-89)5).《旅游旅馆建筑热土与空气调节节能设计标准》(GB50189-93)6).《地源热泵系统工程技术规范》(JGJ142-)7).《地面辐射供暖技术规范》(GB50366-)8).其它专用设计规范3.专用设计标准图集:1).《暖通空调标准图集》2).《暖通空调设计选用手册》(上、下册)3)、其它有关标准二、空调冷、热负荷计算空调负荷是指为保持室内空气设计条件,单位时间内室内空气输入或排出的热量,前者称为热负荷,后者称为冷负荷。

地源热泵系统设计及工程实例介绍(1)

地源热泵系统设计及工程实例介绍(1)
• 计算得出最大吸热量与最大释热量相当时,应分别计算供热、 制冷工况下换热器埋管的长度,并取其大者;当两者相差较 大时,根据项目规模,宜采用辅助设备调峰解决,使系统更 经济合理。
(3) 地埋管换热器埋管形式的选择
➢埋管形式可以分为如下几种:
✓水平埋管 ✓垂直埋管
• 单U型 • 双U型(比单U提高15%的换热量)
✓ 水平连接管的直径根据管内流量进行选择。
➢孔深、孔间距、孔数、管材等要综合考虑, 使其既能满足现场条件的要求,又能满足系 统对换热孔冷、热量的需求。
(6) 确定流速
• 加大流速可以增强换热,但过快的流速会增大管道沿 程阻力损失,增大水泵的用电消耗。
• 根据地埋管换热器的布置形式和采用的换热液特征, 应使换热液处于紊流状态,流态形式主要通过雷诺数 Re来进行判断: ➢Re<2000为层流 ➢2000<Re<4000为从层流到紊流的过渡态 ➢Re>4000为紊流
• 埋管长度可按如下公式计算:
L=1000Qmax/ql (5) 式中:L为埋管换热器总长(m);
ql为最大利用温差的每米换热功率 (W/m),一般由接近实际工况的现场换热试 验取得;
Qmax为夏季向埋管换热器排放的最 大功率与冬季从埋管换热器吸收的最大功 率中的较大值(KW)
• 上述计算地埋管换热器管长的方法,适用 于最大吸热量与最大放热量相差不大的工 程,设计长度选两者中较大的。
➢形式: 同井抽灌、异井抽灌
目前的项目多 采用异井抽灌
➢适用范围:
✓地下水文地质条件比较好区域的项目
➢设计时应遵循的原则:
✓ 地下水换热系统应根据水文地质勘察资料进行设 计。
✓ 必须采取可靠的回灌措施,使抽取的地下水能够 全部回灌,且不将受污染的水与未受污染的水混采和 混灌。

建筑节能施工中的地源热泵应用案例

建筑节能施工中的地源热泵应用案例

建筑节能施工中的地源热泵应用案例地源热泵是一种利用地质热能进行建筑节能的先进技术。

它通过地下水或地表土壤中的热能,将低温热能提升到适宜供暖或供冷的温度,实现建筑物的能源高效利用。

本文将介绍几个地源热泵在建筑节能施工中的应用案例。

案例一:住宅小区的地源热泵供暖系统某住宅小区为了实现环保节能目标,在建设初期就采用了地源热泵供暖系统。

该系统通过埋设在地下的塑料管道,将地下水中的热量吸收到地源热泵中,再利用热泵技术提高温度,供给小区内的每栋建筑物供暖。

该系统具有稳定可靠、无污染的特点,能够满足小区居民冬季供暖的需求,并且实现了较高的节能效果。

案例二:商业办公楼的地源热泵空调系统一座商业办公楼在进行环保节能改造时,采用了地源热泵空调系统。

该系统通过地下埋设的管道,将地下土壤中的热能吸收到地源热泵中,通过冷却和压缩等技术,将热能转移到建筑物内部,实现空调供冷。

相比传统的空调系统,地源热泵空调系统能够减少对环境的热污染,提高能源利用效率,降低运行成本。

案例三:学校教学楼的地源热泵供暖与供冷系统某所学校的教学楼在进行新建时,考虑到能源利用问题,决定采用地源热泵供暖与供冷系统。

该系统通过地下埋设的地源热泵井,利用地下水中的热能进行供暖与供冷。

系统运行过程中,地下水中的热能被吸收到地源热泵中,经过增压和处理后,分别用于供暖和供冷。

这种系统不仅能够满足学校教学楼内部的温度需求,还能够为学校节省大量能源。

综上所述,地源热泵在建筑节能施工中的应用案例是多样化的。

通过采用地源热泵技术,建筑物可以更高效地利用地下热能,实现供暖与供冷的需求,并达到节能减排的目标。

在未来的建筑节能工程中,地源热泵技术将发挥越来越重要的作用,为社会可持续发展做出更大的贡献。

地源热泵工程设计方法与实例

地源热泵工程设计方法与实例

地源热泵工程设计方法与实例土壤源热泵系统的核心是土壤耦合地热交换器。

地下水热泵系统分为开式、闭式两种:开式是将地下水直截了当供到热泵机组,再将井水回灌到地下;闭式是将地下水连接到板式换热器,需要二次换热。

地表水热泵系统与土壤源热泵系统相似,用潜在水下并联的塑料管组成的地下水热交换器替代土壤热交换器。

尽管采纳地下水、地表水的热泵系统的换热性能好,能耗低,性能系数高于土壤源热泵,但由于地下水、地表水并非到处可得,且水质也不一定能满足要求,因此其使用范畴受到一定限制。

国外(如美国、欧洲)要紧研究和应用的地源热泵系统以及我国理论研究和实验研究的重点均是土壤源热泵系统。

目前缺乏系统设计数据以及较具体的设计指导,本文进行了初步探讨,以供参考。

1 土壤源热泵系统设计的要紧步骤(1)建筑物冷热负荷及冬夏季地下换热量运算建筑物冷热负荷运算与常规空调系统冷热负荷运算方法相同,可参考有关空调系统设计手册,在此不再赘述。

冬夏季地下换热量分不是指夏季向土壤排放的热量和冬季从土壤吸取的热量。

能够由下述公式[2]运算:kW (1)kW (2)其中Q1'——夏季向土壤排放的热量,kWQ1——夏季设计总冷负荷,kWQ2'——冬季从土壤吸取的热量,kWQ2——冬季设计总热负荷,kWCOP1——设计工况下水源热泵机组的制冷系数COP2——设计工况下水源热泵机组的供热系数一样地,水源热泵机组的产品样本中都给出不同进出水温度下的制冷量、制热量以及制冷系数、供热系数,运算时应从样本中选用设计工况下的COP1、COP2 。

若样本中无所需的设计工况,能够采纳插值法运算。

(2)地下热交换器设计这部分是土壤源热泵系统设计的核心内容,要紧包括地下热交换器形式及管材选择,管径、管长及竖井数目、间距确定,管道阻力运算及水泵选型等。

(在下文将具体叙述)(3)其它2 地下热交换器设计2.1 选择热交换器形式2.1.1 水平(卧式)或垂直(立式)在现场勘测结果的基础上,考虑现场可用地表面积、当地土壤类型以及钻孔费用,确定热交换器采纳垂直竖井布置或水平布置方式。

地源热泵的工程设计方法

地源热泵的工程设计方法
现有方法的问题: 1) 冬夏季只进行单点温度测试 冬季:7℃;夏季:37 ℃(或32 ℃) 2) 冬夏季的极端运行工况不能同时确定 3)土壤温度变化不能确定 4) 测试工况下与运行工况不同,换热量需 换算。
改进方法
多点测试

热 量
▲▲
▲▲


热 量
▲▲ ▲▲▲
夏季进口温度
冬季进口温度
全年负荷计算; 选择夏季或冬季作为设计基准; 选取某点温度作为设计控制温度; 换热量的修正; 确定地埋管的长度,几何布置;
现场测试(影响可控) 间歇运行(影响小) 连续运行(影响大) 修正因素的合理性(流量、地温分布均匀性) 设计计算较为简便,便于工程使用
确定地埋管换热器全年进出口温度不可少 耦合计算法与单位延米换热量可相得益彰
请指正 ! 谢 谢!
系统配置
运行阶段 土壤温度的监控;预警控制;运行方案调整
二、设计方法
1、耦合计算法 解析法;数值法, 软件计算 TRNSYS , CLGS ,EED 特点:土壤热物性现场实测; 能全面模拟地埋管换热器的水温; 能模拟土壤温度的变化; 计算较为复杂,要求高,不易掌握。 准确性?
2 单位延米换热量
换热量 q1 q2
qn
温差
换热量
半径
换热量换算
温差
△t1
换热量
q1
温差
主要过程: 运行中土壤平均温度的估算
△t2
△tn
q2
qn
换热量
• 由运行中的温差确定换热量
(用于设计控制温度下的换算)
• 运行中单位延米的换热量计算 • 对照换热量表确定温差
特点
增加现场测试工作量 影响因素:

地源热泵工程方案

地源热泵工程方案

地源热泵工程方案一、工程背景地源热泵是利用地下土壤或水体中的储热能量,通过热泵系统将其提取到室内供暖、供热、供冷的一种清洁、高效、节能的采暖形式。

地源热泵是目前国内外比较受欢迎的采暖方式,具有环保、节能、安全的特点。

在城市供热系统改造、新建建筑热水供应系统方面有着广阔的应用前景。

本工程是某新建居民小区的地源热泵工程,涉及到地下管道布置、热泵系统配置、建筑供热系统设计等方面,要充分考虑小区规模、地质条件、气候特点等因素,提供一套完善的地源热泵工程方案。

二、工程范围本工程涉及的范围主要包括:1.地下管道布置:根据小区规划设计,确定地下管道的布置方案,包括主管道的走向、深度、连接方式等。

2.热泵系统配置:根据小区的规模和用能需求,设计合适的热泵系统配置,包括热泵设备选型和安装位置。

3.建筑供热系统设计:根据小区建筑的布局和用能需求,设计合适的供热系统,包括室内换热器、水泵、管道等设备的配置方案。

4.监测与控制系统:设计监测与控制系统,对地源热泵系统进行实时监测和控制,保证其正常运行。

5.环境保护措施:设计地源热泵系统建设过程中的环境保护措施,确保对环境的影响最小。

6.运行维护方案:提供地源热泵系统的运行维护方案,包括定期检查、维修、更换等。

三、工程设计原则1.高效节能:地源热泵系统是一种高效节能的供热方式,工程设计应遵循这一原则,采用节能设备和技术,降低系统运行成本。

2.环保可持续:地源热泵系统具有很好的环保性能,设计应遵循环保原则,减少对环境的影响,提高系统的可持续性。

3.综合利用:地源热泵系统可以供暖、供热、供冷,工程设计应充分考虑对系统的综合利用,提高系统的多功能性。

4.安全可靠:地源热泵系统是一种高温低压的供热方式,工程设计应遵循安全可靠原则,确保系统的运行安全。

5.成本效益:地源热泵系统虽然具有很好的节能性能,但建设成本较高,工程设计应综合考虑系统的成本效益,确保投资回报。

四、地下管道布置根据小区规划设计,确定地下管道的布置方案,主要包括主管道的走向、深度、连接方式等。

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• 并联系统:管径较小,管道费用较低, 且各并联环路之间容易达到流量平衡时 ,热力效果均衡
地源热泵工程设计方法与实例
同程或异程
•同程:各个并联环路的管 路总长度相等
•异程:各个并联环路 的管路总长度不等
地源热泵工程设计方法与实例
•同程、异程的比较 •同程:各个回路水阻力相 等,水力稳定性好,流量 分配均匀 •异程:管路系统简单,投 资小,但流量分配、调节 性差
地源热泵工程设计方法与实例
•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)
地源热泵工程设计方法与实例
•三、土壤源热泵系统设计的主要步骤
•(1)建筑物冷热负荷及冬夏季 地下换热量计算 •(2)地下热交换器设计
地源热泵工程设计方法与实例
• 1 土壤源热泵系统设计的主要步骤
•(1)建筑物冷热负荷及冬夏季地下换热量计算 •建筑物冷热负荷:同常规空调系统相同 •冬夏季地下换热量:
•其中Q1' ——夏季向土壤排放的热量,kW •Q1——夏季设计总冷负荷,kW •Q2'——冬季从土壤吸收的热量,kW •Q2——冬季设计总热负荷,kW •COP1——设计工况下热泵机组的制冷系数 •COP2——设计工况下热泵机组的供热系数
地源热泵工程设计方法与实例
•(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
地源热泵工程设计方法与实例
•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
地源热泵工程设计方法与实例
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
地源热泵工程设计方法与实例
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
•由潜在水面以下的、多重并联的塑料管组成的地下水 热交换器取代了土壤热交换器,利用包括江水、河水、 湖水、水库水以及海水作为热泵冷热源
地源热泵工程设计方法与实例
•地源热泵型式3:地下水热泵
•通常所说的深井回灌式水源热泵系统。通过潜水 泵将地下水抽出,通过二次换热或直接送至水源热 泵机组,经提取热量或释放热量后,灌回地下
•土壤源热泵(地埋管)
•地表水热泵(湖水\海水等 )
•地下水热泵(井水)
地源热泵工程设计方法与实例
•地源热泵型式1:土壤源热泵
•将土壤热交换器安装 在地下,通过中间介 质作为冷热载体,使 其在土壤热交换器的 封闭环路中循环流动 ,从而实现与大地进 行热交换的目的。
地源热泵工程设计方法与实例
•地源热泵型式2:地表水热泵
地源热泵工程设计方法与实例
4、确定埋管总管长
•换热能力:单位垂直埋管深度或单位管长的 换热量 •总管长=换热量/换热能力
•垂直埋管:70~110W/m(井深),或35~55W/m(管长 ) •水平埋管:20~40W/m(管长)
地源热泵工程设计方法与实例
5、确定井数目及间距
•N=L/(2xH)
•N——竖井总数,个 •L——竖井埋管总长,m •H——竖井深度,m (50~100)
地源热泵工程设计方法与实例
垂直埋管的分类(按埋管方式) •(1)U型管:应用最多 •(2)套管型:内、外管中流体热交换时存在热损 失
地源热泵工程设计方法与实例
推荐: 垂直U型管并联同程
地源热泵工程设计方法与实例
2、选择管材 • 耐腐蚀 • 价格较低
•最常用的是聚乙烯(PE)和聚丁烯(PB)管材
地源热泵工程设计方法与实例
• 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。
地源热泵工程设计方法与实例
埋管的布置方式:串联和并联
•串联
•并联
地源热泵工程设计方法与实例
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
•井的水平间距:4.5m
地源热泵工程设计方法与实例
6、计算管道阻力:当量长度法
•选择压力损失最大的热泵机组所在环路 作为最不利环路进行阻力计算。可采用当 量长度法,将局部阻力件转换成当量长度 ,和管道实际长度相加得到各不同管径管 段的总当量长度,再乘以不同流量、不同 管径管段每100m管道的压降,将所有管段 压降相加,得出总阻力。
地源热泵工程设计方法与实例
7、水泵选型
•水泵扬程= •(管道阻力+设备阻力)X安全系数
地源热泵工程设计方法与实例
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
地源热泵工程设计方法 与实例
2020/11/10
地源热泵工程设计方法与实例
内容简介
一、地源热泵简介 二、土壤源热泵的主要优势 三、土壤源热泵系统设计的主要步骤
地源热泵工程设计方法与实例
•一、地源热泵简介 •是水源热泵的一种形式,它利用水与地 能进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源 的空调系统
•地源热泵
地源热泵工程设计方法与实例
3、确定管径
• 管道要大到足够保持最小输送功率 • 管道要小到足够使管道内保持紊流以保证
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
地源热泵工程设计方法与实例
•确定管径:经验数据
•常用管径:20mm、25mm、3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
地源热泵工程设计方法与实例
•地源热泵的优势
•1、双重功效 •2、运行节能 3、稳定可靠、维护费用低 •4、不存在除霜问题
地源热泵工程设计方法与实例
•二、土壤源热泵的主要优势
•1、双重功效 •2、运行节能 3、稳定可靠、维护费用低 •4、不存在除霜问题 •5、闭式循环,利于环保 •6、不受地下水资源的限制,利于推广
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