别墅地源热泵空调方案Word文档下载推荐.docx
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天然气煤气管网
水地源热泵中央空调系统示意图
高温水地源热泵机组
无须任何人工资源
彻底取代锅炉或市政管网
地水源热泵中央空调系统示意图
常温地源热泵机组
机三供
地下水
第一章、概述
进入二十一世纪，中国正以飞一般地速度朝着又一个新的盛世前进，成为全球关注的焦点。
当我国的多年来以近％的速度稳步增长时，为社会带来了巨大财富，同时，也带来了我们不愿看到的能源与环保危机。
地源空调以其卓越的节能环保特点得到了广泛认可，年我国科技部把建筑节能作为十一五科技支撑计划项目，其中课题六为地（水）源热泵应用技术，年“两会”已把全面推进节能环保技术的应用作为会议重要议题之一。
在短短几年间，地源热泵中央空调在大中城市的发展如火如荼，特别是在北京、山东、长三角等经济发达区域，目前正快速向中、西部地区发展，各地纷纷建立地源空调示范工程，政府也积极鼓励企事业单位选用地源热泵空调。
据国家相关部门统计：
我国每年社会终端能耗折合成电力总计为万亿度，能源消耗总量达世界第二，相当于个三峡电站的满负荷处理，建筑能耗占全国能耗的，其中采暖空调耗能占％。
而我国大部发电站都采用火力发电，成千上万吨原煤燃烧后排放了大量的废渣、氮氧化物、二氧化硫和烟尘等有害物质。
可以想象我国经济高速发展的背后，是用高能耗、高污染作为代价的，试问，多年以后，我们将为子孙留下的除了灰色的天空和枯竭的能源还有什么。
虽然，这并非我们的本意，但经济发展与能源环境的矛盾确实存在。
近年来，节约能源，大力发展可再生绿色能源已成为全球共同关注和研究的重要问题。
其中，地能、太阳能、生物能等可再生清洁能源的技术发展日新月异。
特别是随着地能技术的成熟，地（水）源节能中央空调以其卓越的节能环保特点，在欧美建筑中得到广泛推崇和使用。
如美国，到目前为止已安装了万台
地（水）源节能中央空调，地源热泵数量占全部空调保有量的，在个别州超过，而
且每年以％的速度稳步增长，据测算，每年降低温室气体排放百万吨，相当于减少
万辆汽车的污染物排放或种植树百万英亩，为环保事业作出了卓越的贡献，更是普写了人类利用绿色可再生能源的新篇章。
众所周知，地下－米以下的土壤、海水、地下水温度常年基本恒定，始终保持在℃－℃，地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了％的太阳能量，比人类每年利用能量的倍还多，可谓是人类尚未充分开发的“绿色聚宝盆”。
它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。
新型地（水）源节能中央空调是充分利用了这一特点，它是把专用管道埋入地下深处或地表水等处，通过与地下土壤等进行热量交换，达到室内一年四季如春的环境。
而传统中央空调利用空气进行热量交换，但空气的温度变化很大，夏季一般达到多度，空调机组为了换热就要耗费更大的能量，相当于在℃－℃的环境中提取
冷量”比在℃的环境要容易的多，实际节能效果达
一边是令人心痛的能耗与污染，一边是目眩的可再生清洁能源。
面对如此诱人
的新能源，如何掌握其应用技术，并迅速推广普及，已经成为各国关注的焦点。
我国相关政府部门和部分地方政府也在不遗余力的推广地（水）源热泵技术：
年月日，国家财政部、建设部联合出台的《可再生能源建筑应用专项资金管理暂行办法》（财建【】号）第四条——专项资金支持的重点领域：
（一）与建筑一体化的太阳能供应生活热水、供热制冷、光电转换、照明；
（二）利用土壤源热泵和浅层地下水源热泵技术供热制冷；
（三）地表水丰富地区利用淡水源热泵技术供热制冷；
（四）沿海地区利用海水源热泵技术供热制冷；
《建设部年科技成果推广转化指南项目目录》首推的建筑节能技术——节能型土壤热交换器地源热泵冷（热）水供给技术
《中华人民共和国节约能源法》第四条规定：
“国家鼓励开发利用新能源和可再生能源”，而地源热泵所使用的地热能正是属于可再生能源。
建设部《民用建筑节能管理规定》第四条规定：
“国家鼓励发展太阳能、地热等可再生能源的应用技术和设备”。
《建设部建筑节能“十五”计划纲要》中明确指出“十五”期间建筑节能工作的重点之一是：
“大力推进太阳能、河水、湖水、海水与地源热泵及其他可再生能源在建筑中利用的的工作。
国家发展改革委办公厅年关于《组织实施可再生能源和新能源高技术产业化专项的通知》（发改办高技[]号）中专项的主要内容第（三）项列出：
“太阳能供热和地源热泵供热（制冷）。
开展新型太阳能热水器和地源热泵系统产业化。
包括高可靠性新型真空管集热器、大面积中高温太阳能热水系统、全天候太阳能热水系统、高效地源热泵及其配套系统。
”
北京市：
根据市规划委核定的建筑面积从本市固定资产投资中进行一次性补助，补助标准为：
地下（表）水源热泵元平方米，地源热泵和再生水源热泵元平方米。
预计新政策推行后，地源热泵空调的应用面积将每年增加万平方米。
成都市：
今年将投入万元对使用地源热泵的建筑进行补贴
宁波市：
符合我市节能推广目录，单体投资额在万元以上，达到以上节能效果的企业节能项目，按项目实际投资额给予的补助；
单体企业的当年最大补助额原则控制在万元以内。
从以上国家相关部门出台的鼓励政策，以及日益升高的常规能源（如石油、天然气等）的价格和愈来愈严的环保要求，大家可以看出，节约能源，保护环境受到国际社会的普遍重视，使得人们更倾向于采用更为节能的空调系统。
第二章、地源热泵系统简介
地源热泵是一种先进的技术，它高效、节能、环保，有利于可持续发展。
该技术利用土壤、地下水和江、河、湖、海以及城市污水等作为冷热源，利用其温度相对稳定的特性，通过使用少量的电能，使建筑达到供热或制冷的目的。
地源热泵不需要人工的冷热源，可以取代锅炉或市政管网等传统的供暖方式和中央空调系统。
冬季它代替锅炉从土壤、地下水或者地表水中取热,向建筑物供暖;
夏季它可以代替普通空调向土壤、地下水或者地表水放热给建筑物制冷。
同时它还可供应生活用水，是一种有效地利用能源的方式。
地源热泵效率高低取决于冷（热）源来源方式。
土壤是热泵良好的热源，并有一定程度的蓄能作用，夏储冬用达到能量平衡。
按照土壤多维不稳定传热特性，土壤的热参数随着地理位置、地质条件、季节变化而异，因此计算和选择其冷（热）源来源方式应因地制宜。
根据我国北方气候变化的差异，同时结合本地水文地质条件来选择空调系统的冷热源来源方式至关重要。
地源热泵空调系统的冷热源来源有如下四种方式：
1地下水源热泵——为深井抽、回灌式。
2地表水源热泵——为地表水开式闭式。
3土壤源热泵——为水平垂直埋管（北方地区）
4混合式土壤源热泵——为土壤源辅助散热（江南地区）.地下水式热泵系统
深井回灌式水源热泵系统。
通过建造抽水井群将地下水抽出，通过板式换热器或直接送至水源热泵机组，提取热量或释放热量后，由回灌井群灌回地下。
此方案初投资低、运行费用较低。
适应于地下水源充足，地质条件为砾砂、中、粗沙层（回灌效果好）地区。
由于水量水位受季节性影响，会造成波动，势必影响井的出水量，再考虑到回灌因素，很难保证空调负荷运行要求，所以采用地下水方式对本项目不合适。
地表水热泵系统
通过直接或者间接抽取地表水换热的方式，利用江水、河水、湖水、水库水以及海水。
此方式系统造价最低，施工简单，但运行效率较低。
采用此方式要求地表水有较大的容量，水源要求常年稳定；
地表水温升℃不能少于小时。
本工程属处位置不具备地表水形式江、河、湖地理条件，因此无法采用地表水
.土壤源热泵系统
水平埋管地源热泵系统、垂直埋管地源热泵系统两种方式都归属于土壤源热泵系统。
这一闭式系统方式，通过中间介质（水或防冻液）作为冷热载体，使中间介质在埋于土壤内部的封闭环路中循环流动，从而实现与土壤进行热交换的目的。
系统适用于冷（热）负荷比例基本平衡的地区（长江以北地区），其节能、环保效果显著，系统寿命长。
.混合式土壤源热泵系统（垂直埋管辅助散热）将土壤源和辅助散热（喷泉、冷却塔、河水）联合使用作为空调冷热源的系统，适用于长江以南冷热负荷不平衡地区，通过辅助散热来消除全地源系统导致夏储热量过大，冬用热量过小的不平衡问题。
.结论：
通过上面分析本工程地源热泵室外换热系统推荐采用土壤源热泵系统之所以采用此方式而未采用地下水式室外换热系统，是因为地下水式室外换热系统存在着以下一些制约因素：
长时间使用水井老化不可避免的；
在使用一定的年限后会造成地下水水量的不足和回灌的困难，从而增加了以后的维修的费用，严重的话还需要重新打井增加初投资造价；
大量的使用地下水会造成所在地的地面下沉，这一问题已在许多大城市出现；
在这种方式的使用过程中还存在向地下水资源管理
部门交费的问题，增加了使用运行成本；
更何况本工程地下水满足不了热泵机组冷却水量。
而采用土壤源热泵式是一种一劳永逸的换热系统，不存在地下水式换热系统的水井老化、地面下沉以及地下水使用收费的问题；
另外系统稳定，不需要利用地下水的水量，不受地下水使用政策和季节变化影响，还可节省地下水资源费；
该方式不需要直接抽取地下水，不会对本地区地下水的平衡和地下水的品质造成任何影响，不会受到国家地下水资源政策的限制。
下面是地埋管换热的“地源热泵空调系统工作原理示意图”。
压缩机
地源热泵空调系统工作原理示意图
（制热工况）
第三章、地源热泵系统组成
地源热泵主要由三部分组成：
室内末端空调系统、水路循环（机房）系统、室外换热系统、
1）
室内末端空调系统本设计采用风机盘管加新风系统，对大空间场所，室内末端是采用吊顶式风机盘管通过风管来实现均匀送风，对于小空间的场所采用卧式暗装式风机盘管，机组都可以单独控制，随时制冷或制热。
2）
机房系统本项目通过水泵驱动整个水系统循环。
由于是闭式系统，水泵只需克服摩擦阻力，加之水泵扬程很小，不会对机组和管道造成腐蚀，延长了系统的寿命。
同时，水泵采用变频系统，大大降低了运行费。
由于管路系统内水为常温水，并且只进行一次热交换，热损失小，供热制冷效果良好。
而传统的水冷机组制冷形式至少要进行次热交换，损失较大，与地源热泵系统相比劣势尤为明显。
3）室外换热系统:
本项目的室外系统采用闭式垂直地耦管方式。
即将型管放入圆形钻孔里，一次性向型管注入水，型管里的水与土壤和地下水都不直接接触。
夏天它把建筑物里的热排向大地，冬天再从大地吸热。
此系统寿命年以上、不使用地下水、不需要维护等，那是相当省钱和省力
第四章、地源热泵空调系统的主要优点
在传统住宅建筑中，空调系统耗电常受室外空气温度影响导致耗电增加，空调制冷供热能耗可占到了建筑物总能耗的。
我国的能源结构主要依靠矿物燃料，特别是工业民用用电、供热仍是以煤炭为主要燃料消耗。
矿物燃料燃烧产生的大量污染物，包括大量、等有害气体以及等温室效应气体。
大量燃烧矿物燃料所引起的环境问题已日益成为世界关注的焦点。
考虑到住宅的节能环保，提升住宅的品味层次，因地制宜地选用土壤源作为节能环保空调系统的冷（热）源，来替代传统空调系统制冷供热方式。
采用地源热泵绿色节能能源技术，不仅具有现代化高科技成果的现实客观经济意义,更具有长远的节约型社会发展进步意义。
对于环保生态和高尚品味的健康生活方式正是人们驻足山水、倾心自然的向往所在。
而地源热泵空调恰好秉承了舒适、健康、环保的人性生态观，在山水间延续健康、时尚，把舒适、品味演绎得淋漓尽致！
该项目采用垂直地埋管式地源热泵中央空调相对于其它空调形式的显著优点：
不需燃烧油、煤，解决了住宅室内隐性的污染源，保证室内空气的洁净；
没有燃烧废气的产生，不需存煤放渣的场地，满足生态环保要求；
省却了室外机的羁绊，有效美化了建筑物的外观；
一机多用，一套设备即可实现制冷、供暖及生活热水；
高效节能，比传统中央空调节能左右；
机组结构紧凑，节省建筑空间；
各户单独独立计费
地源热泵系统优点主要体现在以下几点：
）属可再生能源利用技术
地表土壤和水体不仅是一个巨大的太阳能集热器，而且是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散的相对的均衡。
这使得地源热泵利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为可能。
所以说，地源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。
）高效节能
地下土壤温度全年波动较小而且数值相对稳定，热泵机组的季节性能系数具有恒温热源热泵的特性，这种温度特性使地源热泵比传统的空调运行效率要高，节能效果明显。
）运行稳定可靠
地下水的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动，是热泵机组很好的冷热源，地下水温度较恒定的特性，使得热机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。
不存在空气源热泵和冬季除霜等难点问题，克服了常规空调因外界气温的变化引起的多耗电，效果差等弊端。
）环境效益显著
地源热泵的使用电能，电能本身为一种清洁的能源，但在发电时，消耗一次能源并导致污染物和二氧化碳温室气体的排放。
所以节能的设备本身的污染就小，设计良好的地源热泵机组折电力消耗，与空气源热泵相比相当于减少以上，与电供暖相比相当于减少以上。
地源热泵技术采用的环保制冷剂，可以是或和等替代共质。
）一机多用，应用范围广
地源热泵系统可供暖、空调，还可供生活热水，一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。
特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物，地源热泵有着明显的优点。
不仅节省了大量能源，而且用一套设备可以满足供热和供冷的要求，减少了设备的初投资。
）自动运行
地源热泵机组由于工况稳定，所以可以设计简单的系统，部件较少，机组运行简单可靠，维护费用低；
自动控制程度高，使用寿命可长达年以上。
第五章、系统设计方案
工程概况：
本工程为新建建筑，项目位于合肥市蜀山区。
户型建筑面积为㎡的栋和㎡的栋两种。
根据工程实际情况，结合甲方的要求，该工程空调方案设计如下：
选用牌系列标准型水水机组满足建筑物冬季供暖、夏季制冷的需求，同时夏季供热室内采用吊装风机盘管，盘管厚度240MM，应有的吊顶空间满足吊装，冬季可采用风机盘管或地板辐射采暖系统。
根据业主的使用要求，机房部分可采用两户集中使用一处机房的方案或各户独立使用一套地源热泵系统方案。
设计依据：
、甲方提供的图纸以及对空调系统的要求
、《采暖通风与空气调节设计规范》
、《通风与空调工程施工质量验收规范》
、《给水用聚乙烯（）管材》
、《聚乙烯燃气管道工程技术规程》
、《地源热泵供暖空调技术规程》初稿
、设计参数
（）、室外空气设计参数：
参考水源热泵
注：
室外计算参数取自《采暖通风与空气调节设计规范》（年版）
（）室内设计计算参数：
序号
建筑性质
冬季
夏季
温度（℃）
相对湿度（）
别墅
－
<
冷热负荷的确定：
根据本工程设计图纸暖通分册及甲方的要求，冷热负荷如下表：
建筑类型
建筑面积
（）
热负荷
冷负荷
热指标（）
热负荷（）
冷指标（）
冷负荷（）
冷热源机房选型：
5.4.1地源热泵系统根据以上数据，同时结合绿能地源热泵机组的性能参数以及对整个系统进行经济型比较，各建筑可考虑选用或标准型水水机组,以满足目前建筑物冬季供暖、夏季制冷的需求。
对于业主的要求，计划考虑两户集中使用一处机房，可考虑使用一台型机组，机房辅助设备使用一套系统，这样在经济性来说可以对于两个业主来说有一定的优惠性，但对于设备的使用率、运行费用等分配上存在一定的缺点。
若采用独立机房，㎡的户型可采用型机组，室外采用换热孔两个，同时对于业主来说可起到独立控制、运行方面独立运行的优点，但在初投资方面要比集中式机房稍微高点。
单台、机组在标准工况下的性能参数：
型号
制冷量
制冷功率
制热量
制热功率
电源
标准为电源，可选作电源
压缩机型式
进口全封闭式涡旋压缩机
压缩机数量
台
保护功能
高压、低压、防冻、流量、过载却项等
负荷侧
进出水温度
℃
流量
水压降
进出口管径
热源侧
制冷剂
种类
外形尺寸
长
宽
高
额定制冷量和额定制热量的测试基于以下工况：
）制冷：
负荷侧进水温度12℃，出水温度7℃；
热源侧进水温度30℃，出水温度35℃；
）制热：
负荷侧进水温度40℃，热源侧进水温度20℃，水流量同制冷工况。
5.4.2地源室外地埋管系统
以冬季从地下提取热量来计算地埋管数量，按北京市房山地区地埋管单位埋深取热量为，取其下限值，单位取热量为，按每孔埋深计。
竖埋管孔间距为。
单孔可提供的热量。
根据本别墅所需的热量，需打孔口。
以夏季向地下释放热量来计算地埋管数量，按东北辽宁地区地埋管单位埋深释放热量为，取中间值，单位释放热量为，按每孔埋深计。
单孔可释放热量的热量，根据本别墅所需的冷量，需打孔口。
根据以上分析情况，充分考虑到既要安全稳定运行，又要把甲方客户的投资降为最低，以冬季可提供的热量为基准，埋管采用双型埋设，以保证机组运行效果。
经查看甲方图纸，可将换热孔置于小院内，在四周布置，需现场查看最后确定。
户型面积
钻井孔数
埋管形式
间距
㎡
双
*5M
.管材的选取
因本工程埋管在土壤米深以下，一但将换热器埋入后，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。
根据地源热泵施工规范要求选择了高密度聚乙烯管，以级聚乙烯材料制造的管材为主，额定承压能力为。
导热系数管确定管径
在实际工程中确定管径必须满足两个要求：
（）管道要大到足够保持最小输送功率（管道阻力最小）；
（）管道要小到足够使管道内保持紊流（流体的雷诺数达到，以上【】）以保证流体与管道内壁之间的传热。
显然，上述两个要求相互矛盾，需要综合考虑。
垂直型管常用管径有、、，本工程垂直埋管选用管。
管内流速：
单控制在；
双控制在。
单位管长压力损失控制在当量长度以下。
额定承压能力为
水平集管管径选用，，管内流速控制在以下，各管段压力损失控制在当量长度以下。
额定承压能力为。
.垂直地埋管校核管材承压能力
管路最大压力应小于管材的承压能力。
若不计竖井灌浆引起的静压抵消，管路所需承受的最大压力等于大气压力、重力作用静压和水泵扬程一半的总和[]，即：
pp0gh0.5ph其中p——管路最大压力，
p0——建筑物所在的当地大气压，
——地下埋管中流体密度，
g——当地重力加速度，
h——地下埋管最低点与闭式循环系统最高点的高度差，
ph——水泵扬程，
夏季大气压力p0＝，水的密度＝，当地重力加速度g＝，高度差h＝重力作用静压gh＝
水泵扬程一半ph＝＝因此，管路最大压力pp0gh0.5ph＝（约）
而聚乙烯（）额定承压能力为，管材满足设计要求
5.4.3、机房系统设备清单
设备名称
设备型号
数量
功率
设备参数
（单台）
备注
地源热泵机组
制热制冷
制热量制冷量
㎡使用
末端循环泵
流量扬程
地源侧循环泵
定压罐
最大容积升
第六章地源热泵系统报价
单栋地源热泵系统工程分项报价
地源热泵系统工程报价包括机房部分、室外换热部分地板辐射采暖及
6.1.1地源热泵机房系统工程部分报价：
序号
计量单位
数量
单位价格
总额
分部分项工程名称
主要材料费
地能热泵机组
美国绿能
电子水流开关
套
全自动补水阀
个
过滤器
止回阀
铜球阀
双活接球阀Φ
温度计度
压力表
自动排气阀
橡胶软连接
镀锌钢管φ
米
橡塑保温δ
立方
管道支架
其它附材费
项
小计
地源热泵系统安装人工费
专业人员
地源热泵系统配电
二次配电费
合计
6.1.2地源热泵地藕换热器单孔工程部分报价
计量
单位价格
总额
单
位
主要材料费
藕合换热器制安管材φ
合资地源管材
水平管汇总管材φ
藕合换热器φ单槽
水平管路开挖回填土方
钻孔人工费
升级会员 