小区供暖空调方案设计实例.docx
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小区供暖空调方案设计实例
盘锦小区一期（B1～B15楼）
供暖工程方案
■单位：
山东奇威特人工环境有限公司
■日期：
2011年5月10日
中意合资
盘锦小区一期（B1～B15楼）供暖工程方案
一、项目概况
本项目位于辽宁省盘锦市，本项目的使用功能为居民小区，规划总占地面积103万㎡，共分四期建完，为新建工程。
本次方案所涵盖的范围为一期（B-1～B-15楼）工程，工程总占地面积约为15万㎡。
山东奇威特人工环境有限公司是集中央空调产品研发、设计及安装于一体的大型中央空调企业，根据我公司多年的工程设计、安装经验及对初投资、运行费用等各项经济指标的权衡，推荐贵公司使用山东奇威特人工环境有限公司生产的地源热泵系统。
二、工程设计依据
Ø《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003
Ø《实用供热空调设计手册》中国建筑工业出版社
Ø《建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范》2002版
Ø《全国民用建筑设计技术措施》暖通动力
Ø《通风与空调施工质量验收规范》GB50243-2002
Ø《水源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005
Ø《空调设备厂家产品样本说明书》
三、整体布局规划、计算：
（1）因本项目位于东北地区，冬季室外温度较低，根据国家节能规范要求，室内负荷按60W/㎡（0.06kw/㎡）计算。
（2）总制热负荷计算：
总建筑面积×0.8×每平米负荷=建筑物所需总制热量
150000㎡×0.8×0.06kw/㎡=7200kw
注：
总建筑面积×0.8（制热面积系数）=总制热面积。
（3）主机选型：
因总制热量为7200kw，故我方选取奇威特螺杆式地源热泵机组VWSN1720四台。
型号
VWSN1720
制热量
kW
1930
制热总输入功率
kW
420
最大运行电流
A
800
所需井水量
m³/h
160
能量控制范围
12.5%-100%
压缩机数量
2
压缩机类别
半封闭双螺杆
制冷剂
R22
热水供水温度
℃
45
热水回水温度
℃
40
电源
V/Ph/Hzz
380/3/50
长
mm
4945
宽
mm
1450
高
mm
2190
四台VWSN1720总制热量为1930kw×4台=7720kw，因为我方选取总热量7720kw＞7200kw，所以完全可以满足甲方总制热量的要求。
螺杆式地源热泵外形图
螺杆式地源热泵产品配置清单
序号
名称
品牌
1
压缩机
意大利莱富康
2
冷凝器
波威特斯（provides）
3
蒸发器
波威特斯（provides）
4
热力膨胀阀
丹麦DANFOSS
5
角阀
台州宏园
6
干燥过滤器
丹麦DANFOSS
7
电磁阀
丹麦DANFOSS
8
高低压压力表
上海汾泰／台湾冠亚或同等
9
视液镜
丹麦DANFOSS
10
安全阀
意大利CASTEL
11
高低压力控制器
上海奉申
12
断路器
西门子
13
接触器
西门子
14
热继电器
西门子
15
母线系统
维纳尔
16
电子控制器、显示操作板
深圳合信
（4）机房位置选择：
机房选取原则：
1）机房设置在一期项目变压站附近，可以节省电缆敷设长度，节约初投资，避免电压衰减。
2）避免将机房设置在主干道附近。
故我方选取的机房位置如图：
1、本项目需要采暖的小区面积为18万平方米，冬季供
一期小区总规划建筑面积15万㎡，制热机房总占地面积约为300㎡。
（5）室外换热管网：
方案一：
打水井（从地下水中提取能量）
1）单口水井出水量：
因盘锦当地地下水资源相当丰富，地表下7m左右就有水层，所以出水量完全可以满足主机需求。
结合以往在该地区的施工经验，单口水井直径325mm，深度为100m，出水量为150m³/h。
2）主机所需总水量：
单台机组所需井水量为160m³/h，四台机组共计所需井水量640m³/h。
3）抽水井、回灌井数量：
所需水井数量：
640（总水量）÷150（单口出水量）=4.27口，故选取抽水井5口。
回灌井10口。
抽水井：
回灌井=1：
2。
总计需要15口100m深水井。
4）抽水井、回灌井布局：
每口水井间距30m，15口水井占地面积约为6300㎡。
具体分布位置如下：
方案二：
地埋管换热（从土壤中提取能量）
1）单口地埋管管井换热量：
根据盘锦地区土层结构特点及我方之前周边城市项目做的土壤热物性测试，该地区每口地埋管管井双U管换热量约为65W/m。
每口井直径φ150mm，深度100m，单口井换热量6.5kw。
2）地埋管管井数量：
所需地埋管管井数量=总换热量÷单口换热量
7720kw÷6.5kw=1187.7故共需1188口地埋管管井。
3）地埋管管井布置图：
为了保证换热效果井间距为4m×4m，总占地面积约
㎡。
具体分布位置如下：
一期项目（B1～B15楼）地埋管分区规划表
分区
占地面积
地埋管管井数量（口）
长×宽（m）
面积（㎡）
1区
96×48
4608
325
2区
188×24
4512
336
3区
36×24×3
2592
210
4区
92×8
736
72
5区
112×8
896
87
6区
92×8
736
72
7区
112×8
896
86
合计
1188
方案对比表
序号
内容
水源方案
地埋管方案
1
室外换热管网形式
打水井（提取地下水能量）
地埋管（提取土壤能量）
2
单口换热井规格
φ325mm
φ150mm
3
换热井数量
15口（5抽10回）
1188口
4
换热井占地面积
1046㎡
㎡
5
每口井间距
30m
4m
6
管材
水泥花管+水泥实管
PE管
7
管材连接
焊接
电熔套筒连接
8
换热井平均每米造价
240元/米（德州地区）
45元/米（德州地区）
9
换热管网总造价估算
360000元
5346000元
10
系统优点
1、室外换热管网占地面积小；
2、室外管网初投资经济；
3、水井使用寿命6年。
1、不受地下水质条件限制；
2、地埋管为闭式系统，闭式系统阻力小，且不污染地下水资源；
3、地埋管系统稳定，维修方便；
4、地埋管系统不影响周围环境，运行安全可靠；
5、地埋管使用寿命50-70年。
11
系统缺点
1、井水回灌问题，盘锦当地回灌率低，大部分地下水资源被浪费；
2、本项目所需地下水量大，如回灌不及时，容易造成地表沉陷，影响建筑物，有极大的安全隐患。
3、一旦主机压缩机回油故障，将影响地下水水质，造成污染。
4、受地下水水质限制，盘锦当地地下水水质不允许直接进机组，需要加装板式换热器，增加系统投资；
5、水井水垢问题严重。
1、地埋管系统初投资高；
2、地埋管系统占地面积大；
3、地埋管施工周期相比水井施工要长；
4、施工过程中要求精度高。
运行费用分析
1、电价按0.8元/KWH。
2、冬季采暖期150天，每天住宅24小时。
3、主机输入功率：
冬季420KW×4=1680KW。
4、用户侧循环泵功率：
22KW，4台（三用一备），室外换热循环泵功率30KW，4台（三用一备）
5、空调末端设备功率不在计算内。
空调主机制热能效比=制热量÷制热输入功率
COP（制热）=1930÷420=4.6
冬季主机部分负荷功率=部分负荷÷能效比
75%负荷时功率=7720*0.75/4.6=1259KW；50%负荷时功率=7720*0.5/4.6=839KW；
25%负荷时功率=7720*0.25/4.6=420KW；
计算项目
计算过程
计算结果
冬季
地源螺杆机组最大输入功率420KW
负荷率100%天数
10天
10*24*1930
463200
负荷率75%天数
30天
30*24*1259
906480
负荷率50%天数
40天
40*24*839
805440
负荷率25%天数
65天
65*24*420
655200
主机耗电量
（1+2+3+4）
空调水泵耗电量
因主机负荷变化，水泵相应功率也变化
（22*3+30*3）*24*10
37440
（22*3+30*3）*24*30*0.75
84240
（22*3+30*3）*24*40*0.5
74880
（22*3+30*3）*24*65*0.25
60840
冬季总耗电量
主机耗电量+水泵耗电量
3087720
冬季总运行费用
冬季总耗电量*0.8
2470176
平均每平方米冬季运行费用
总耗电量÷总建筑面积
16.4元/平米
平均每平方米冬季运行费用
总耗电量÷总建筑面积
16.4元/平米
注：
1、主机总制热量为7720kw，而小区实际需要提供7200kw的制热量，这就意味着主机在百分之百运行天数很少。
因东北天气到腊月初八左右为气温最低，大概持续5-12天不等（辽东抚顺、本溪地区时间长、辽西及辽西北盘锦、朝阳、葫芦岛相对较短）。
所以我方考虑主机百分之百运行天数为10天。
2、随着气温的升高，总热负荷慢慢减小，所以主机的总负荷在75%、50%运行的天数较多共计70天。
3、主机开机启动为25%，白天小区居民有外出、上班的，不在家中的情况较多，室内负荷要求不高，如此种情况下还提供50%或以上的热量将是大大的浪费，所以主机在25%工作的天数为65天。
4、地源热泵产品本身是一种节能型产品，但节能关键是日常使用、维护及合理的能量控制，这才是节能的本质前提。
以上是我方本次针对本项目出具的一套整体方案，如贵司觉得哪里有问题或者与贵司整体规划有冲突的地方可以与我方共同探讨解决。
您的满意是我们的终身追求。
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山东奇威特人工环境有限公司
推荐方案
整个小区如果全做成地埋管有二个限制条件：
第一初投资高、第二占地面积大。
如果全是水井工况回灌问题很难解决。
故我方考虑把两套方案结合一下：
VWSN1720两台做成地埋管工况；另外两台做成水井工况，既可以降低初投资，又可以节约占地面积。
一、地埋管：
1）单口地埋管管井换热量：
根据盘锦地区土层结构特点及我方之前周边城市项目做的土壤热物性测试，该地区每口地埋管管井双U管换热量约为65W/m。
每口井直径φ150mm，深度100m，单口井换热量6.5kw。
2）地埋管管井数量：
所需地埋管管井数量=总换热量÷单口换热量
3860kw÷6.5kw=594口故共需594口地埋管管井，占地面积8608㎡。
二、水井
1）单口水井出水量：
因盘锦当地地下水资源相当丰富，地表下7m左右就有水层，所以出水量完全可以满足主机需求。
结合以往在该地区的施工经验，单口水井直径325mm，深度为130m，出水量为170m³/h。
2）主机所需总水量：
单台机组所需井水量为160m³/h，两台机组共计所需井水量320m³/h。
3）抽水井、回灌井数量：
所需水井数量：
320（总水量）÷150（单口出水量）=1.88口，故选取抽水井2口。
回灌井4口。
抽水井：
回灌井=1：
2。
总计需要6口130m深水井。
占地面积900㎡。
4）分布图：
如图所示：
594口地埋管布置在地埋管1区及地埋管2区中。
水井布置在水井1区及水井2区中。
方案对比表
序号
内容
水源方案
地埋管方案
1
室外换热管网形式
打水井（提取地下水能量）
地埋管（提取土壤能量）
2
单口换热井规格
φ325mm
φ150mm
3
换热井数量
6口（2抽4回）
594口
4
换热井占地面积
900㎡
8608㎡
5
每口井间距
30m
4m
6
每口井深度
130m
100m
7
管材
水泥花管+水泥实管
PE管
8
管材连接
焊接
电熔套筒连接
9
换热井平均每米造价
240元/米（德州地区）
45元/米（德州地区）
10
换热管网总造价估算
187200元
2673000元
11
初投资合计
2860200元
单口井深150m室外换热管网方案
打水井（从地下水中提取能量）
1）单口水井出水量：
500m深井出水量远远低于地表浅井出水量，因为地表浅层水层丰富，水资源充足。
而一旦到500m左右属于地下岩土层，水层分布远远低于地表浅层。
故我方根据多年盘锦地区施工经验，一口深500m水井，出水量为80m³/h。
2）主机所需总水量：
单台机组所需井水量为160m³/h，四台机组共计所需井水量640m³/h。
3）抽水井、回灌井数量：
所需水井数量：
640（总水量）÷80（单口出水量）=8口，故选取抽水井8口。
回灌井16口。
抽水井：
回灌井=1：
2。
总计需要24口100m深水井。
4）主机工作模式：
井水出水温度≥45℃，此时井水可不经过主机直接为室内提供冷热源。
20℃≤500m深井出水温度≤45℃
当主机冬季水源进水温度高于20℃，但是低于45℃时，此时温度不适合直接为用户提供热源，但是直接进主机，水温过高，影响换热效率。
此时我方在水源侧加装混水换热设备。
原理如下图：
5）水井布置位置如下图：
24口500m深井，每口间隔30m布置，共分三个区：
（1）一区布置10口；
（2）二区布置6口；
（3）三区布置8口。
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