低碳小区15万平米热泵系统方案.docx
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低碳小区15万平米热泵系统方案
桃林山水合乐花园
低碳示范社区水源热泵项目
设
计
方
案
建设单位：
诸城市桃林乡城乡发展有限公司
水源热泵承建单位：
诸城市恒泰燃气热力工程安装有限公司
目录
第1章地处位置
第2章工程建设地点
第3章工程分析内容、任务
第4章工程地质概况
第5章工程负荷
第6章机房系统
第7章水井设计
第8章空调节能篇
第9章投资及运行费用
第10章水源热泵机组性能说明
第11章机组制造、运输方案
第12章地下水换热要求
第13章设备减噪
第14章节能计算
第一章地处位置
桃林镇属于诸城市东南方30公里处，于胶南地区和日照地区临边界，位于北纬35°33´，东经116°33´，年平均温度11.8℃，海拔84米。
地形、气候：
属于诸城市山岭地区，位于担保山山脚下，桃林河河岸。
四季分明，光照充足，无霜期长。
历年平均气温12.0℃，年平均光照2500小时，日照率60%，年平均太阳辐射总量153.5千卡/平方厘米。
年平均降水量789毫米。
属于诸城市年降水量偏大地区。
第二章工程建设地点
本小区坐落在桃林镇南面，西面诸日公路，坐落在桃林河河岸边，是一处地理位置优越，交通条件便捷、环境优美地方。
第三章工程分析内容、任务
1、根据本小区的测试井分析地质结构。
2、根据测试井查明地下水水层位置及水温状况
3、根据本小区的测试井计算地下水流量状况
4、根据分析数据和以往经验科学设计井
二、采用的标准依据
1、地源热泵系统工程技术规范（GB50366-2005）
2、地热资源地质勘查规范（GB11615-89）
3、浅层地热能勘察评价规范（DZ/T0225-2009）
4、试验方法标准（GB/T50123-1999）
第四章工程地质概况
地质：
山水合乐花园小区根据诸城市设计院岩土勘测报告和测试井自上而下：
1、表层为素填沙土，平均厚度1.2米。
2、粗砂砾石层，桃林河河流石，砾石呈不规则形状，主要成分长山石、石英等矿物，平均厚度4.2米，水量非常丰富。
3、石灰岩，青色，粒质密实，诸城市设计院岩土勘测报告最大揭露厚度0.3米。
我公司在本小区砌筑大口径井4米×5米，本井完工后，冲洗完毕于本年11月2号安装30立方/小时潜水泵两台，水位降下0.4米后，水位不动。
第五章工程负荷
1、项目概况
该工程小区属常规型多层区住宅，供暖面积15000平方米，室内采用地面辐射采暖，解决冬季采暖问题（兼风机盘管制冷），采用水源热泵供暖、制冷。
2、设计依据
《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003
《室内空调舒适温度》GB5701-83
《通风与空调工程施工及验收规范》GB50243-2002
《通风空调工程质量检验评定标准》GBJ304-88
《地源热泵工程技术规范》GB50366-2005
《实用供热空调设计手册》
《空气调节设计手册》
甲方提供的建筑平面图及其他相关资料
3、诸城市室内外气象设计参数
室外空气计算参数：
室外计算干球温度（℃）
冬季
夏季
采暖
空气调节
最低日平均
通风
通风
空气调节
空气调节日平均
计算日较差
-6
-9
-12.5
-1
27
29
27.2
3.5
夏季空气调节室外计算湿球温度：
26℃
最冷月平均室外计算相对湿度64％
最热月月平均室外计算相对湿度85％
室内部分房间设计参数：
冬季：
T=20±2℃夏季T=26±2℃
4、建筑负荷
供暖面积为15000m2，根据设计经验，取平均单位热负荷取45W/m2，则热负荷为675kW。
第六章机房系统
根据负荷及上述内容，本项目配置水源热泵机组富尔达YSSM640RWS/8一台。
机组在微电脑系统控制下，机组可以根据各房间的使用率自动在0～25%～50%～100%的负荷范围内调节，达到最大节能的目的。
模块式质量优、规格全、耗电少、噪音低几大特点。
其运行模式如下：
1、夏季：
各个区域可以根据自己的需要通过开启风盘控制器方式来实现制冷，每个房间运行完全根据自己的需求而运行。
2、冬季：
各个房间可以根据自己的需要通过风机（地板辐射）方式来实现采暖达到最价效果。
型号
YSSM640RWS/8
项目
地下水工况
制冷量（kW）
635
制热量（kW）
693
制冷功率（kW）
120
制热功率（kW）
164
压缩机
类型
美国开利全封闭压缩机
电源
380V/3N～/50Hz
负载侧换热器
类型
壳管换热器
污垢系数（m²·℃/kW）
0.086
接管尺寸（DN）
DN100
水管连接方式
柔性卡箍
地下水工况冷冻水流量（m³/h）
56
源水侧换热器
类型
壳管换热器
污垢系数（m²·℃/kW）
0.086
接管尺寸（DN）
DN100
地下水工况冷却水流量（m³/h）
46
制冷剂种类
R22
机组运行工况：
制冷：
采暖：
冷水进出水12/7℃。
热水进出水45/40℃
冷凝器进水18℃蒸发器进水15℃
根据建筑物的用途跟特点，考虑到建筑物的同时使用系数，在供冷、暖刚开始或即将结束时开启一台机组，随着室外温度的逐渐降低、升高陆续开启另外几组，夏季最热时开启所有机组，冬季最冷时开启三台机组及另外一台机组的一个压缩机，可充分满足建筑物的使用要求。
每台机机组可实现25～50～75～100的四个调节，大大提高部分负荷运行效率，而且每台机组可独立制热或制冷，便于调节。
四台机组即可互为备用又能充分达到节能效果。
（2）机房系统细化设计
1）机房设计
①主机采用环保制冷剂，无毒。
泄露时主机会自动报警，无需专人值守，
②主机设有冷却水报警，工质为水时冷却水最低温度为2℃，工质为乙二醇水溶液时冷却水最低温度为0℃.
③机房内要求通风良好，便宜安装，进、排水设计、安装方便，机组不宜安装在适度大，灰尘多，及腐蚀性气体等场所。
④机组安装时应留维修、维护、操作的足够空间，机组周围应有排水设施。
2）机房内噪声及防震、减震控制
①机组
富尔达满液式机壳采用双层机体设计，除有符合本身压力外，还具有减震、噪的功能，内置油分离器的外部采用包覆式设计，减低压缩机的运转噪音到最低，机组安装时设计减震台座，采用加橡胶垫或真空罩等防震、减噪措施。
进、出水管道口安装橡胶软连接，防止噪声传播。
确保机房噪音降到最低。
②水泵方面
采用噪音达标或低噪音的循环泵，并在安装时加橡胶垫或真空罩、隔振器等防震、减噪措施，确保噪音降到最低。
③管道方面
施工中要避免管道的震动，管道要固定牢固，连接设备的管道，要加设软连接和消音器，管道安装要用立管执掌。
④防止噪音影响周围环境，机房做隔音处理，机房门窗设计、安装隔音性能好的。
空调系统优化设计
针对本工程，我公司组织技术人员、电气工程师、机组设计人员、钻井工程技术人员进行项目会审，结合对年设计及施工经验对系统进行以下几点优化：
（1）、闭式系统：
室内空调系统和地埋管换热器循环系统都采用全封闭的落地膨胀水箱自动定压膨胀补水系统，隔绝与空气的接触，有效防止溶解氧对室内系统及地埋管系统的氧化腐蚀。
采用闭式系统是系统以后加装二醇防冻液的必要条件。
（2）、软化水：
根据本工程情况，系统中全部采用软化水，加装软化器。
地埋管系统与室内管道系统共用一个软化器和软化水箱。
水经过软化处理进入软化水箱；空调系统与地埋管系统各用一套全自动定压补水装置对两个系统进行定压补水。
这样采用一套软化器和软化水箱，两套定压补水装置，既能实现分别对空调系统与地埋管系统定压补水，又便于运行管理与维护保养。
（3）、旁通阀：
根据我公司多年安装工程经验总结，在空调系统与地埋系统都分别设置旁通阀。
在施工完毕后，关闭机组进水阀，打开旁通阀门，进系统充分冲洗干净后，污物排放干净后，将阀门切换回来，确保主机换热器高效可靠运行，不发生阻塞等不必要的麻烦。
（4）、系统控制：
采用定频控制，安全、稳定，运行费用低。
可根据埋管系统与末端系统供、回水温差及温度下降的速率，精确判定、调节系统载荷大小，达到机组、末端、地源侧负荷完美匹配，使压缩机在最高效率点运行。
（5）、洗井：
为保证下管，钻孔完毕要保证洗井，使用泥浆护壁，防止塌孔，下管更安全。
（6）、多步回填：
原则上采用原浆回填，视土层情况，填料有所调整。
下管完毕即将泥浆池中沙浆回填，沉淀一段时间二次回填，连管时再振捣棒振捣填实，保证回填效果。
（7）、水力平衡阀：
在地埋管供、回水管路加装水力平衡阀，保证水量分配合理、均衡。
（8）、防止热短路：
采用地热弹簧将U型管的两个支管固定分开，以免下管后两个支管贴靠在一起，导致热量回流。
（9）、管道试压：
在管道运至场地后下管前即进行第一次打压试漏，下管后进行第二次打压连接管道前进行第三次打压，连接管道后进行第四次管道整体试压。
采用手动泵缓慢升压，升压过程中应随时观察与检查，不采用气压试验，试压前应充水浸泡，时间不小于12小时，彻底排净空气。
第七章水井设计
水井是水源热泵空调系统的重要组成部分，根据设计需要。
该部分施工，水井的实施过程中应注意以下几个方面的事情：
地下水的水质地质勘察
地下水回灌系统。
地下水量
井的设计和施工
出水井与回灌井同样设计，切换使用使水井处于舒适的保养状态。
1、室外井网系统：
地源井因地下水水层的情况差异较大，所以只能提供基本的建议，根据本项目的需求，设备需要总水量46m³/h，根据本小区山区地形及地质状况选用大口径井。
一口井出水三口井回灌，水回灌于砾石砂层中，确保100%回灌。
第八章空调系统节能篇
1、室内系统采用电动阀加压力平衡阀，自动调节室内温度，减少冷、热量的无功损耗。
2、夏季空调运行时间段与热水主机运行时间段重合时或将热水主机运行时间段有意安排在空调运行期间，需向地下释放的冷量转移到空调系统中；以减少空调主机的运行负荷实现节能的目的。
3、将地下换热器系统设计为一整体，形象的说相当于一热源湖或冷源湖，将提升两系统不同时使用时的换热效率，也就提高了节能效率。
4、供（回）水温度是保证供热（或制冷）质量的主要参数，也是影响系统运行成本的一个主要参数。
供（回）水温度的自动控制主要由系统中的热泵机组来完成。
每台机组均有负责自动控制的可编程控制器（PLC），通过PLC设定的供（回）水温度，分别控制热泵上的压缩机的开启顺序及开启数量，来达到平衡供（回）水温度，节约能源的目的。
5、1台机组共8个压缩机，调整率为25%，也即阶段变频，且每台压缩机本身具有25%-50%-75%-100%四级能量调节，大大提高了适用冷热负荷变化的调节能力。
6、“三分设备，七分管理”，科学的管理能够显著实现节能的目的。
7、采用气候补偿器，根据室外气候的温度变化，设定不同时间的室内温度要求，按照设定的曲线自动控制供水温度，实现系统供水温度的气候补偿；另外它还可以通过室内温度传感器，根据室温调节供水温度，实现室温补偿的同时，还具有限定最低回水温度的功
第九章投资及运行费用分析表
机房以节省投资、效果显著、节约运行费用为目标：
地源热泵及辅助设备报价明细
设备名称
规格型号
单位
数量
单价（万元）
金额（万元）
备注
满液式水源热泵
YSSM640RWS/8
台
1
36
36
富尔达
循环泵（系统侧）
75-315/4/32
台
2
1.1
2.2
二用一备
循环泵（地源侧）
75-315/4/32
台
2
1.1
2.2
二用一备
补水泵
40/250/2/4
台
2
1.4
2.8
一用一备
落地膨胀水箱
NZGP-1000
台
1
0.85
1.7
济南多河清
分、集水器
￠500
台
4
0.5
2
液晶控制器
KL5T
台
1
0.28
0.28
广东邦普
软化水处理仪
2T
台
1
2.2
2.2
济南多河清
自动控制设备
台
1
7
7
富尔达
软化水箱
3
台
1
1.8
1.8
济南多河清
管材、阀门、压力表等设备
2
人工费
0.8
合同包括税及润利总价格¥70.18万元
风机盘管报价明细：
设备名称
规格型号
单位
数量
单价（万元）
总金额（万元）
备注
风机盘管
FP--51WA
台
156
0.06
9.36
富尔达
风机盘管
FP--65WA
台
156
0.07
10.92
富尔达
风机盘管
FP--85WA
台
156
0.08
12.48
富尔达
风机盘管
FP--102WA
台
92
0.09
8.28
富尔达
风机盘管
FP--136WA
台
64
0.11
7.04
富尔达
三速开关
个
624
0.0027
1.68
富尔达
送风口
铝合金双层百叶
个
624
0.0085
5.3
富尔达
回风口
单层百叶加滤网
个
624
0.008
4.99
富尔达
人工费
4
合同包括税总价格¥75.25万元
3、15000㎡空调运行费用分析
使用时间
使用情况（60000㎡）
机组耗电（KW）
运行费用
小计（元）
平米费用
年运行费用元/㎡
夏季
制冷运行90天，每天平均运行时间按12小时计算，平均满负荷率为70%，电费按0.8元/度计算
主机：
164
水泵：
11
175×90×12×0.7×0.8
105840
7.06
15.21
冬季
供热运行120天，每天平均运行时间按14小时计算，平均满负荷率按70%，电费按0.8元/度计算
主机：
120
水泵：
11
131×120×14×0.7×0.8
122304
8.15
从国家能源发展形势分析，煤炭为不可再生能源，其价格只能上升不可能下降，而电力会随着核电、水电的发展会出现总体下降的趋势，所以采用地源热泵空调机房的方式具有以下几个明显特点：
☆节约初投资，节约运行费用
☆利用大部分可再生能源，节省一次能源的消耗
☆减少燃烧产生的污染物排放、缓解温室效应
第十章水源热泵机组性能说明
1）、水源涡旋冷热水机组简要说明
a、机组概况
水源涡旋冷热水机组是以水为冷（热）源，以水为供冷（热）介质的中央空调机组。
作为冷热兼用型的一体化设备，水源涡旋冷热水机组系统结构简单，安装空间小，维护管理方便且节约能源，适用广泛。
因此，水源涡旋冷热水机组通常适用于既无供热锅炉，又无供热管网或其它稳定可靠热源，却又要求全年空调的暖通工程，是设计中优先选用的方案。
主机与风机盘管、空调箱等末端装置所组成的集中式、半集中式中央空调系统具有布置灵活、控制方式多样等特点，尤其适用于别墅、商场、医院、宾馆、工厂、办公大楼等场合使用。
本公司水源冷热水机组配以标准水管接口和单元组合控制功能，使机组运行自如。
安装完毕，接上电源、水路即可使用。
当空调面积增减而需要增减主机时，更显出其方便自如。
b、执行标准
GBT19409-2003《水源热泵机组》
c、技术特点
模块化设计,以YSSM208RWS/8为单元模块可根据用户需求自由组合,也可作为单机独立使用。
每个单元模块采用多压机设计且为独立系统。
配合整体模块化组合，进一步加大了能调范围，切实满足用户的需求，节省能源。
各模块可独立运行，互为备用。
单机，或单个制冷系统维护时，可实现不停机连续共冷，无须额外增加备用机组的投资。
机组设计紧凑，占地面积小，外型美观大方，单元模块体积小，便于运输及分部安装。
节省运输，运行，及维护费用。
系统采用高能效全封闭涡旋压缩机，运行宁静，能效比高，并内置过热保护。
为适合北方寒冷地区，低温启动，或初开机运行，增加了机油加热带，可有效防止液击，增强安全性。
冷凝器采用高效壳管换热器,换热效率高,对水质要求不高,无须使用软化水,可长期使用普通水,或地下、地表水、湖水等。
热源范围选择宽广。
蒸发器采用高效壳管换热器，标准设计压力3.2Mpa,内嵌式均衡器使进入蒸发器的气液混合程度进一步提高，保证换热器高效持续运行。
水氟交叉流通，增强换热效果。
电控部分:
御嘉富尔达机组所需要的全部控制和电机启动元件均有工厂接线并完成功能测试，控制柜主要电气部件均选用进口国际品牌，选用技术先进、性能稳定、调节精度高的国际品牌自动控制装置并与空调、制冷系统进行合理的匹配，使空调系统各设备充分发挥效能并始终处于最佳状态，满足工艺或舒适性要求，并最大限度的减少能量消耗，确保精确控制和电气安全。
每个配电盘包括：
压缩机启动接触器、热过载保护器！
d、产品安装与操作说明
（1）配管注意事项
1.机组安装
a）机组安装场所的选择
●本机组可安装于地面、屋顶、阳台、专用平台或其它任何便于安装并可承受机组运行重量的地方。
●机组周围应留有适当的空间，以便于安装、保养和维护。
●机组应安装于离电源、水源较近的地方，以便于配线和补水。
●机组周围应无强热源及其它设备的排气口，无腐蚀性和可燃性气体。
●机组露天安装，必须安装遮阳棚，防止阳光直射、雨淋、积雪。
b）安装方式
●可直接用膨胀螺栓将机组固定于水泥基座上，并预留排水地漏；也可用角钢制作托架、加防震橡胶垫，置于地面或屋顶平面。
●搬运，或吊装机组时，应注意倾斜角度小于30°。
●管路系统连接
使用适当管径的进、出水干管分别与机组进、出水管连接，并确认水流动方向。
管路施工时应注意以下几点：
1）水系统应按本说明书所示的配管方法配管，并按照水暖管道施工标准正确施工。
2）按机组给出的配管尺寸及机组的水流量和制冷量选取相应的干管直径。
3）室内风机盘管的连接推荐采用同程式进行连接，以保证水量均匀分配。
4）在配管的设计和施工中应避免空气滞留于系统管道内，供水和回水管的最高处应设置自动排气阀，以便于排除系统内的空气。
5）机组进水口处必须安装Y型水过滤器，以防止水系统内的污物堵塞板式换热器。
安装时注意流向，并在Y型水过滤器两端加装截止阀，以便拆卸清洗过滤器。
6）机组进出水管处应安装温度计和压力表，以便于检查机组运行状态。
7）机组进出水管最低处应安装放水阀，以便在冬季长时间停止使用时，从放水口放出机组内的水，防止冬季水在换热器内冻结，使机组损坏。
8）水系统安装完成后，应根据暖通空调安装规范进行水压试漏并排污，系统管内应清洁，无锈渣污物，以防止堵塞管路及机内板式换热器和水泵，造成机组损坏。
9）系统补水阀及截止阀必须安装于用户室内，以免冬季使用时补水管和阀门发生冻裂现象。
10）室内机组及管道系统的设计安装原则应由专业人士并参照有关技术规范及技术要求进行，根据实际的房型来设计管路走向。
如下图所示，应采取如A管路走向而非B管路走向，避免“U”形弯、“门”形弯，以免由此造成排气不畅，增大水阻，形成气塞。
（见下图）
11）水管安装应垂直或水平，管路及连接部位均不得有漏水现象并保温良好。
应在管道的最高处设置排气阀及补水膨胀水箱（开式水箱）；闭式膨胀水箱及卸压阀安装在水泵的出水口一侧，由于部分机组配带内置膨胀水箱及卸压阀，只需补水装置，无需再安装膨胀水箱，所以请您了解您的机器是否配带内置膨胀水箱及卸压阀，以便安装。
12）水平的管道走向要保持一定的坡度，以便顺利将气体排出。
警告
系统进水管处必须安装水过滤器，并应定期清洗，以防止机内换热器堵塞，造成机组严重损坏。
机组安装示意图
说明:
1.膨胀水箱为防腐蚀、防锈之材质，必须安装于整个管路系统之最高点，以提供自动排气、补水及冷缩热涨之功能。
2.循环水配管系统完成后，在开机前确定将水系统中的空气排除，以避免无水循环造成机组损坏。
3.在循环水配管系统最高点1米处必须安装自动排气阀。
4.为避免机组运行时室内负荷过小造成机组频繁启动，用户可以安装一个循环水箱。
5.流经机组水流量必须介于名义水流量±10％之间。
避免系统波动较大，造成膨胀阀的失控或者不正常的低压跳机。
另会加剧对换热器侵蚀，降低机组使用寿命。
6.水环工况中为保证冷却水质因外界环境的影响，御嘉富尔达建议采用闭式冷却塔。
7．地下水式统所采取的地下水水质应满足相关标准的要求
（2）机组安装基础图
机组基础可以用水泥浇注，亦可以用型钢架空。
当多台机组组合时候可以按照横排方向并排设计。
当有足够空间时候尽量拉开机组之间距离，以有利于改善机组工作条件，同时方便维修保养！
（3）电气控制
控制部分由室外机主控制器、室内控制器及连接线组成，室内控制器为数码显示或者液晶显示，可对相关控制程序参数进行查询及修改。
主控电器部件采用西门子，施耐德及LS等名牌电器。
机组根据设定的控制程序自动运行，制冷/制热转换操作简便，只需轻轻一按，机组即根据设定的温度自动进行制冷/制热，自动开、停机，即达到设定控制水温后，自动停机，水温回升至开机水温（自动设定）时自动开机，此开停机温度用户可根据自己意愿进行随时调节。
主要功能简介：
①冷/热转换且有显示。
②压缩机运行自动保护。
③压缩机等寿命运行。
④防冻保护。
⑤自待机状态及自启动。
⑥除霜功能。
⑦模块自动能量调节功能。
⑧故障报警。
⑨人工操作远程控制功能。
⑩定时开、关机。
第十一章机组制造、运输方案
一、水源热泵机组制造
（一）机组配件采购：
根据材料计划和御嘉富尔达公司配件质量标准采购配件，保证质量。
（二）机组制造
1、关键工序要求：
铜焊接
1）目的：
规定了焊接所用的材料及焊接的一些方法，以保证焊接的质量，确保系统无漏点。
2）范围：
本规定适用于紫铜与紫铜、紫铜与不锈钢、紫铜与黄铜的气焊连接。
3）作业内容：
3.1焊前应对不清洁的焊接头及焊条进行严格清理，用丙酮清除油污，用砂纸打掉氧化物
3.2紫铜焊接采用磷铜焊条，牌号为BCu89P/BCu93P；紫铜与钢件焊接采用铜焊条。
助焊剂为硼砂Na2B4O7；紫铜与黄铜、紫铜与不锈钢焊接采用银焊条，牌号为BAg25CuZn，助焊剂为焊粉钎剂102。
3.3根据管径的不同，紫铜焊接的参数也就不同，具体如下：
种类管径
Φ6-16
Φ22-35
≥Φ42
焊缝
0.08-0.15㎜
0.08-0.2㎜
0.12-0.3㎜
焊液渗透量
满焊
15㎜
10㎜
※其他焊接方式采用焊口满焊。
焊件温度
焊条
银焊条、磷铜焊条
铜焊条
温度℃
780-820
900-950
※焊件壁薄取上限，焊件壁厚取下限
3.4对部分可以拆分的管路，依据下料尺寸图纸和管路走向图纸把各段管路依次焊完，用水降温，用抹布、氮气将管内外水珠、氧化皮等擦拭干净、吹干净，再组装到机组上。
（对膨胀阀、电磁阀、液镜、角阀等，不能直接将其放到水中，应把水洒到焊口上降温）
对焊接管段上，在高温下易变形、损坏的部位如涡旋压缩机进出口，过滤器、气液分离器，手阀、角阀、板式蒸发器冷凝器进出口应采取相应保护措施，用湿布包扎接口后方可焊接，对用湿布包扎焊接仍不起到保护作用的电磁阀、热力膨胀阀、视镜，能拆开的应拆下后焊接。
对要拆下后焊接的部件，要记下拆开的位置顺序
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