【暖通设计总结】---地源热泵

相关品牌：克莱门特，美意，特灵，富尔达设计前相关要求：需要进行技术经济分析，考虑初投资和年回报率，5年回收成...





相关品牌：克莱门特，美意，特灵，富尔达

设计前相关要求：

需要进行技术经济分析，考虑初投资和年回报率，5年回收成本

以别墅为例，地源热泵大约1000元/m2，传统空调300～400元/m2

需要当地主管部门批准

需要有室外打井区域

首先需要勘察单位提供土壤测试报告

（报告不进行审查，但作为设计依据和图纸一起报送）

需要业主提供有资质和丰富经验的专业厂家配合设计院进行设计

《浅层地热能钻探技术规范》

测试报告：（单U管和双U管各打2个洞，孔径150mm）

确定打井区域

确定采用单U管还是双U管

确定井的有效深度和孔径

确定打井间距（一般4.5m，间距越大，效果越好）

根据土壤初始温度，夏季和冬季地埋管换热器进出水温要求，利用数值模拟软件给出结论

夏季（单位井深）排热量W1=60w/m，（单U管数据）

冬季（单位井深）吸热量W2=35w/m，（单U管数据）

打井区域：

靠近机房，远离水井和室外排水设施

1、单独一块区域埋管

2、沿着建筑物四周埋管

3、建筑基础底板下埋管

中标单位需有在建筑物下边钻井及敷设管道的经验及实例

4、利用混凝土基桩埋设，即将U形管捆扎在基桩的钢筋网架上，然后浇灌混凝土，使U形管固定在基桩内，即桩基换热器（又叫能量桩）

室外布置方式：

采用并联布置+采用同程布置+每对供回水环路集管连接的地埋管环路数宜相等

一、直接布置

二、通过二级分集水器布置

二、通过三级分集水器布置

打井面积和数量计算：

已知埋管区域的长度和宽度

可以打井的数量=（长度/孔间距后取整+1）×（宽度/孔间距后取整+1）

已知需要的井数

需要的埋管面积=孔间距×孔间距×孔数（最大面积，最外层有1/2孔间距）

经验数据

住宅项目，打井面积与建筑占地面积约为1:1

300m2建筑面积需要至少80m2打井面积

400m2建筑面积需要110m2打井面积

相关设计参数：

形式：一般采用单U管

钻孔有效深度：100m（40m～100m）

孔径：150mm（120mm～150mm，200mm，300mm）

管材：HDPE-高密度聚乙烯管，（竖直管PE100，水平管PE80），或采用PB管，不宜采用PVC管

管径：φ32*3.0，φ25*2.3

孔间距：4.5m*4.5m（3m～6m）

总埋管长度：单U管*2倍井深，双U管*4倍井深，不包括环路集管

水平干管坡度：0.3%，不小于0.2%

单U管流速不宜小于0.6m/s，双U管流速不宜小于0.4m/s

水平环路集管距地面不宜小于1.5m，且在冻土层以下0.6m

供回水集管的间距不小于0.6m，减少管间热传递

水平埋管工作压力1.0MPa，竖直地埋管工作压力1.6MPa

相关计算：

1、计算建筑物的冷负荷Q1和热负荷Q2（建筑面积估算）

2、计算出夏季向土壤的排热量Q3和冬季从土壤的吸热量Q4

Q3=Q1*（1+1/COP1），COP1～制冷系数，取5

Q4=Q2*（1-1/COP2），COP2～供热系数，取4.5

3、按照吸热量Q4计算室外打井数量

竖井总深度：L=Q4*1000/W2，W2～单位孔深吸热量w/m

竖井数量：N=L/井深，再加5口备用井

实际土壤排热量：Q5=L*W1，W1～单位孔深排热量w/m

冷却塔的排热量：Q6=Q3-Q5

冷却塔的流量：Q=（0.86*Q6）/△T

夏季地埋管换热器出口最低温度宜低于33℃，冬季地埋管换热器进口最低温度宜高于4℃

夏季提供7℃/12℃的冷水，冬季提供45℃/40℃的热水

土壤换热器夏季进出水温30℃/35℃，土壤换热器冬季进出水温10℃/5℃

循环水泵的流量：按照地源热泵机组蒸发器和冷凝器额定流量的较大值确定

循环水泵的扬程：按照地源热泵机组蒸发器和冷凝器额定阻力的较大值确定

地埋管换热器的承压能力P=当地大气压+（地埋管系统最低点与最高点的高度差）+0.5*水泵扬程

地埋管换热器的环路损失控制在30～50kPa/100m

地源热泵热回收若能取代太阳能热水器，则必须满足下面三个必要条件：

必要条件1：地源热泵热回收所产生的热水必须能满足用户的需求

必要条件2：地源热泵热回收制取生活热水的费用必须不得高于太阳能热水器

必要条件3：地源热泵热回收不会造成土壤温度的升高而导致机组无法使用

主机选型：

主机选型即可按照冷负荷也可按照热负荷，但是井的数量都是按照热负荷计算

是否采用闭式冷却塔由业主确定

第一种方法：地源热泵+螺杆机组（打井数量少，占地面积小，造价便宜）

1、按照整栋楼的（热负荷）进行设计选型，选用2台地源热泵主机，各负担一半热负荷

2、不足的冷负荷另设螺杆机组和冷却塔

3、其中1台或2台地源热源主机选用带全热回收型，用于夏季水专业的生活热水

4、根据热回收量和使用时间，按照全年进行土壤热平衡计算，不满足平衡还需再设冷却塔或者调节热回收量、热回收机组的使用时间（也可与螺杆机组共用冷却塔）

第二种方法：全部地源热泵（打井数量多，占地面积大，造价贵）

1、按照整栋楼的（冷负荷）进行设计选型，选用2台地源热泵主机，各负担一半冷负荷

2、其中1台或2台地源热源主机选用带全热回收型，用于夏季水专业的生活热水

3、根据热回收量和使用时间，按照全年进行土壤热平衡计算，不满足平衡还需再设冷却塔或者调节热回收量、热回收机组的使用时间

热平衡计算：

计算周期宜为1年

（夏季制冷排放量，冬季制热吸热量，冷却塔排放量，热水机组的吸热量，热回收机组的回收量等）

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