地热供热设计新.docx
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地热供热设计新
天津恒大绿洲酒店公建绿化区域地热工程
采用地热供热设计方案
天津世纪天源地热环保工程有限公司
2011.9.10
第一部分：
项目概况
第二部分：
地热设计（末端部分）
第三部分：
地热设计（机房部分）
第四部分：
温度自动控制原理
第五部分：
湿度自动控制原理
第六部分：
管网自动压差控制原理
第七部分：
运行分析表
第八部分：
施工工艺
第九部分：
售后服务
第十部分：
主料性能及系统环保、节能
第一部分
项目概况
一、项目名称：
天津-恒大绿洲酒店公建区域地热工程
二、项目地点：
天津市东丽湖东丽之光大道以北、新地河路以西
三、项目内容：
天津-恒大绿洲酒店公建区域地热工程范围，为16236㎡绿化植被的土壤加热设施设备安装、管道敷设及组成系统的一切工程内容设计安装。
共分为三个区域，区域一温泉中心内庭院：
约1900平米、区域二酒店前两侧：
约6376平米、区域三中心景观区：
约7960平米。
四、绿植区地热技术标准：
1．各种植区域实施加热要求需达到的温度条件为，地暖须保持草坪以下10cm处的草根部密集区温度在10°C左右。
2．草坪加热系统操作、使用应方便，并能自动调节加热温度及开关时间。
3．草坪加热系统应对草坪均匀加热。
系统的运作应便于监测各处温度值，并能提出对未能达到控制温度的局部采取补救措施方案。
4．草坪加热系统设置湿度感应系统，在草坪湿度不足时自动开启喷淋系统。
5．草坪加热系统符合安全性，不堵塞、不漏水、不漏电等的相关规范要求。
6．草坪加热系统的设计应方便维护和维修。
故障或损坏的部分能局部更换，不能影响系统整体运作（排地表水系统由园林后期再设计）。
7．各种植区域的地热系统，在乔木中心半径2m范围内不得布置管线；灌木中心半径1m范围内不得布置管线；草坪离土表深度25cm范围内不得布置管线。
8．采用地热水加热且地下敷设热水盘管的地面辐射供暖方式。
系统应考虑运营成本，可充分考虑温泉废水的循环利用，达到节能、环保，及不对周边生态环境产生破坏或影响。
五、工程承揽范围：
工程范围及内容为天津恒大绿洲酒店公建绿化区域地热工程进行设计、设备材料的供应、工程施工、系统的调试、工程的验收、日后营运的数据采集和工程保修，具体内容如下：
1.技术方案为地热水加热的地下敷设热水盘管供暖方式，具体施工内容以发包人确认后的议标单位设计图纸为准。
2.不含植物的土方工程和植物的施工、养护；设备房及水法的建筑工程.
第二部分
地热设计（末端部分）
一、设计依据
GB50019-2003《采暖通风与空气调节设计规范》
GB50054-95《低压配电设计规范》
GB50303-2002《建筑电气工程施工质量验收规范》
GB50242-2002《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》
GB14536．10《家用和类似用途电自动控制器温度敏感控制器的特殊要求》
JGJ142-2004《地面辐射供暖技术规程中规定》
JGJ_16-2008《民用建筑电气设计规范》
JGJ173-2009《供热计量技术规程》
DB13（J）63-2007《居住节能设计标准》
二、现场踏勘数据：
我单位在对贵集团招标项目（天津-恒大绿洲酒店公建区域地热工程）进行现场踏勘，踏勘资料总结有：
回填土为含沙石粘土传热系数约0.9w/㎡.k；需加热绿区域均穿插于硬化道路与景观设施周边，接壤部位应设置竖向保温材料降低绿化周边地带的传热系数（建议实际施工过程采用50mm厚的挤塑聚苯板深埋600mm以上深度）侧向传热系数降低至0.4w/㎡.k；绿化区有排水设施，但无配套设施井，后期需从新规划热力管网预埋工程。
三、局部采暖负荷的计算：
我单位设计中采用采暖负荷计算软件，模拟贵单位的土壤加热场所热负荷系数。
可行性理由是，加热管浅埋距植被上表面土壤约350mm深的位置（轻质混合种植土传热系数约0.47w/㎡.k，计算值为0.71w/㎡.k---DB13（J）63-2007《居住节能设计标准》附录E.2），从而形成了高度1m左右的加热立体空间，可进行有效的暖通负荷估算。
（1）四周维护的传热系数估算值为0.4w/㎡.k。
（2）向下0.9w/㎡.k（土壤温度达到饱和后，传热值会大大降低）。
（3）向上1.2w/㎡.k（极端天气土壤上表面呈短时冰水混合状态的传热值）。
由于种植土壤呈疏松状态，自然通风热交换频率暂考虑距表皮50mm深度覆土中空气每6分钟通过自然风交换一遍，模拟计算湖东北角约290㎡区域的热负荷系数为40W/㎡，温泉中心内庭院的热负荷系数为36W/㎡。
模拟数值截图如下：
四、加暖设施的功率及工况参数确定：
考虑到贵集团用于土壤加热设施的全露天特殊工作环境，在满足以上计算负荷条件的同时，我单位采用中国航空工业规划设计院设计的地板采暖计算软件模拟现场工况，推荐项目采暖区域采用100间距的低温热水地板辐射加热系统，参数如下图：
五、我单位在此供热设备末端添加的供热量富裕度较大，主要考虑加热系统的设计需要兼顾以下几个方面的问题。
1、天津-恒大绿洲酒店公建绿化区域地热工程项目为全露天开敞式加热结构，浅层土壤的冷风浸入负荷暂定每6分钟交换一遍，该暂估值实际环境中有很大变量，（设计供热量可满足同工况条件下冷风浸入负荷与浅层土壤热气每15秒交换一遍）负荷量较小时可通过恒温自控系统自动调整系统工作参数。
2、我单位设计该加热系统的控制方式为区域自动控温、系统远程监控的智能化控制方式。
采用该方法的优点是解决了绿色植被生长环境特殊，设置于此环境中加热系统的维护工作不易人工处理，需采用自动化控制系统，监控系统工作情况的目的；此外JGJ142-2004《地面辐射供暖技术规程中规定》条文说明---3.5.2条，说明了采用自动控温系统各环路管长可有较大差异，这样实施的好处让我单位设计的加热系统可应用到贵公司植被种植土壤加热的复杂施工环境中（目前只能概算出加热管长度，实际长度取决于现场采取的施工工艺）。
3、作为高档酒店的配套设施现状必须满足自动化与智能化控制方式要求。
我单位设计、采用的该区域自动控温、系统远程监控的智能化控制系统可在自动化与智能化控制管理方式上与贵集团达成统一性要求。
五、系统及各组成部分的结构简图：
我单位为贵集团（天津-恒大绿洲酒店公建区域地热工程）项目，设计为智能远程监控系统。
系统远程监控可通过控制终端实时监控加热设施控制区域的土壤温度与湿度情况及温度与湿度感应设备工作状况，并发出控制末端加热、加湿的动作指令。
对故障设备可报警显示从而便于维护人员的检修，避免发生植物冻伤的情况，做到对绿化植被的最完美保护工作。
加热系统原理组成如下：
地暖加热末端组成如下（考虑回填土层加热后温度升高，传热值可降至很小，再者加热管底部水平设置保温板不利于系统种植土壤层的散水，故本项目加热管底部应作不设置保温层设计；储热层是为了均衡加热末端的温度，达到甲方需要得草坪加热系统应对草坪均匀加热的技术要求）：
地暖控制末端如下：
地暖自控如下：
第三部分
地热设计（机房部分）
一、工程概况
本工程为恒大地产集团天津-恒大绿洲酒店公建区域土壤加热工程，工程地点位于天津市东丽湖东丽之光大道以北新地河路以西。
工程内容为温泉中心内庭院、酒店二侧与中心景观的绿化工程的冬季土壤加热，总体面积约16236平米。
设计范围：
温泉中心内庭院、酒店二侧与中心景观的绿化工程的冬季土壤加热系统的换热机房设计。
二、设计依据
1.《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002
2.《锅炉房设计规范》GB50041-2008
3.建设单位提供的图纸和相关资料
三、设计说明
1.本工程加热热源为地热水，地热水出水温度为75°C。
2.土壤加热系统供回水参数为55/51°C。
3.设计单位面积平均热指标：
108W/m2，计算总热负荷为1753kW。
4.考虑到该项目的环境特殊性，依据我单位的工作经验应在原有理论负荷基础上增加20%的负荷余量，故本工程系统加热负荷应设计为2100kW。
供热负荷全部由地热水负担，采用钛板换热器一次侧地热水供回水温度为75°C/55°C，流量90m3/h，55°C的地热水回灌到东丽湖地热公司的回灌井中；二次侧供热循环水供回水温度为55°C/51°C，系统总循环量约450m3/h，延程、局部、末端系统及机房内阻力损失合计暂按35m水柱设计。
为便于运行管理，提高控制精度，机房内分别按三个地块做三个分支系统设计，即温泉中心庭院、酒店前两侧绿化、中心景观区。
由机房至三个地块末端外网采用分三个主路并结合枝状方式敷设。
5.各回路的专用地板辐射加热盘管，均设有分.集水器，集.分水器上设有球阀、过滤阀、压力表、温度表、自动跑风与排污阀，分水器和集水器及其阀门均采用铜镀镍制作工艺，工作压力为0.8MPa，分水器设置可自动控制的电磁阀。
6.每100m范围设置土壤温控探测点与土壤湿度探测，与温度控制器与湿度探测器串联相接，控制点需提供220V电压，温度控制器、湿度探测器与远程管理系统采用485通信连接控制，实现加热系统与湿度探测自动化工作。
7.供热主管网内热媒采用恒压供水系统实现系统整网的压力保护控制，各加热末端前设置动态平衡阀以达到局部水力调整。
四施工说明
1.管材：
机房室内热水管道均采用直缝焊管，焊接连接，管道外除锈后刷两道防锈漆，排水管和补水管为镀锌钢管，敷设方式为架空。
2.机房内采用减震用金属支吊架。
金属支吊架在表面除锈后，刷防锈底漆和色漆各两遍。
3.机房室内管道采用橡塑保温材料保温，保温层厚度：
DN150及以下管道采用25~30mm；DN150以上管道及设备采用30~40mm。
4.埋地室外敷设的管道保温厚度与机房内相同，采用聚氨酯发泡外做黑夹克保温，做法见图集05S8。
5.阀门规格150mm≥DN≥40mm选用手动式蝶阀，DN>150mm选用涡轮蝶阀，DN<40mm选用球阀，规格同管道，压力等级为1.6MPa。
各类管道阀门，附件在使用前应按设计要求核对其规格型号，公称压力是否符合规定。
6.安装换热器、水泵和系统其它附属设备时，须与土建施工密切配合，除应按设备说明及图纸说明有关规定安装外所有设备基础，预埋件，留洞的位置及尺寸等均应与到货设备及厂家技术资料核对无误后方可施工。
7.安装水泵基座下的减振器或隔振垫时，必须认真找平与校正，务必保证基座四角的静态下沉度基本一致，水泵及减振基座安装见《水泵隔振及其安装》图集规定或厂家技术资料。
8.系统试压：
系统安装完毕后，应按照试验压力0.6MPa试压，试压要求按《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》8.6.1条的规定执行。
经试压合格后，应对系统进行反复冲洗，直至水色不混浊，在进行冲前应先除去过滤器滤网，并且水流不得经过所有设备。
9.温度计选用双金属温度计，表盘圆外径为Φ100mm，测温范围0-100℃，分度值不大于2℃。
安装时温度计末端圆心置于管道中心位置，斜装时夹角为30度。
10.压力表选用弹簧压力表，图纸中未注明的量程范围为0-1.0MPa，压力表下均须设置三通阀门。
11.调试:
系统初次运行应先预热，换热器二次侧出水初温不应高于30°C，循环24h.然后逐日升温5°C至正常水温运行，并调节系统达到土壤加热需要的设计温度。
12.本图中标高未特别注明者均以±0.00为基准，管道标高以管中心计，管道高度单位以米计，其他所注尺寸均以毫米计。
13.管道、附件制作安装和验收按照《热力管网施工安装、验收安装验收规范》进行。
14.本说明中未详尽事宜按《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002和国家有关施工验收规范执行。
第四部分
温度自动控制原理
我单位设计的地暖末端温度自动化控制及远程监控系统的原理是：
通过采用可自控型地暖分集水器系统，在靠近分集水器位置设置种植土层温度感应探测器，并将自控加热末端、温度感应探测器与一套温度控制单片机（温度控制）组合安装，形成地暖恒温自控加热单元。
结合采用485通信的远程监控系统将单片机（温度控制）的工作数据采集，实时的传输给监控机房内的监控电脑。
通过操作监控电脑安装的加热管理系统，即可实现对全局域内的所有加热单元的状况实时监管与远程控制。
地暖温度自控系统的组成原理（温控器为单片机）
第五部分
湿度自动控制原理
我单位设计的土层末端加湿自动化控制及远程监控系统的原理是：
通过采用可自控型加湿末端，在种植土层中设置湿度感应探测器，并将自控加湿末端、湿度感应探测器与一套湿度控制单片机（湿度控制）组合安装，形成种植土层湿度自控加湿单元。
同样可采用485通信的远程监控系统将单片机（湿度控制）的工作数据实时收集并传输给监控机房内的监控电脑。
通过操作监控电脑安装的湿度管理系统，即可实现对全局域内的所有加湿单元的状况实时监管与远程控制。
加湿自控系统的组成原理（湿度器为单片机）
第六部分
管网自动压差控制原理
管网自动压差控制原理：
系统循环泵采用变频水泵，压差控制水泵变频采用压差信号进行反馈调节。
压差信号的取值点分别位于换热器二次侧的供水管（P1）和水泵的进水管（P2）上。
当末端负荷降低，末端调节阀关小或者关闭时，系统阻力上升，管路阻抗增大，管路阻力特性曲线变陡，压差信号大于设定值，通过变频器动作，水泵减速降低流量，使压差信号接近设定值，以匹配系统负荷变化。
当末端负荷升高，末端调节阀开大时，则反向调节，实现压差自动控制。
（见下图）
第七部分
运行分析表
一、供热站运行分析表（地热供热）
序号
项目分类
单位
数量
备注
1
单位电费
元/KWh
1.00
2
设备功率
KW
62.40
水泵78*0.8KW
3
功率使用系数
1.00
4
每天运行时间
h
24.00
5
运行天数
天/月
30.00
6
每季运行月份
月
4.00
7
供热面积
万m2
1.6236
8
电费
万元
17.97
序号：
1×2×3×4×5×6
9
资源费
万元
51.84
90m3/h*24h*120d*2元/m3
10
运行费用合计
万元
69.81
序号：
8+9
11
单平米运行费用
元/m2
43.00
序号：
10/7
二、供热站运行分析表（燃气供热）
序号
项目分类
单位
数量
备注
1
单位电费
元/KWh
1.00
2
单位天然气费
元/m3
3.00
3
设备功率
KW
62.40
水泵78*0.8KW
4
天然气耗气量
m3/h
184.00
燃气锅炉230m3/h*0.8
5
每天运行时间
h
24
6
运行天数
天/月
30
7
每季运行月份
月
4
8
供暖面积
万m2
1.6236
9
电费
万元
17.97
序号：
1×3×5×6×7
10
天然气费
万元
158.98
序号：
2×4×5×6×8
11
运行费合计
万元
176.95
序号：
9+10
12
单平米运行费用
元/m2
108.98
序号：
11/8
通过以上两个运行表可以看出，燃气锅炉比地热供热的运行费用要高出108.98-43=65.98元/m2。
由此可见，采用地热供热的方式从节约能源，环境保护，循环经济的方面均优势极为突出。
第八部分
施工工艺
一、施工前应具备的条件：
（1）动力电气线路、通信线路、供热进回水干管与主管网等线路规划区域，场地应平整、开阔且无杂物遮挡，并具备管道隐蔽施工的条件。
（2）地热系统的铺设区域应具备水、电、路三通条件，且区域内按照绿化加热系统预留标高的施工要求并完成回填土施工步骤，达到进行下步工序施工的技术要求。
（3）为了达到甲方需要得草坪加热系统应对草坪均匀加热的技术要求，对草坪种植区域内间种高大植物的坑洞的管道铺设方法需如下实施。
a、应在加热管道施工前预先设置好高大植物的坑洞，加热管道应绑扎钢网紧贴坑洞侧壁铺设，坑洞底部高大植被的根系部位不设置加热管。
b、应在加热管道施工前预先设置好高大植被的坑洞并种植好高大植物，栽培高大植物的培土层上部应与种植区域回填土层齐平，加热系统和草坪种植可在上部实施。
c、应在加热管道施工前预先设置好高大植物的坑洞，加热管过坑洞时侧移至平整的区域加密设置，小于100mm间距的部位应设置连续的波纹护套管做为加热管道的降温保护。
二、施工步骤与技术要求：
（1）动力电气线路、通信线路、供热进回水干管与主管网等预埋施工和配套设施施工。
（2）供热主管道安装坡度，当设计未注明时，应符合下列规定：
a、气、水同向流动的热水采暖主管道和汽、水同向流动的蒸汽主管道及凝结水主管道，坡度应为3‰，不得小于2‰；
b、气、水逆向流动的热水采暖主管道和汽、水逆向流动的蒸汽主管道，坡度不应小于5‰；
c、供热进回水支管的坡度应为1%，坡向应利于排气和泄水。
检验方法：
观察，水平尺、拉线、尺量检查。
（3）补偿器的型号、安装位置及预拉伸和固定支架的构造及安装位置应符合设计要求。
（4）平衡阀及调节阀型号、规格、公称压力及安装位置应符合设计要求。
安装完后应根据系统平衡要求进行调试并作出标志。
（5）分集水器、除污器、过滤器及阀门的型号、规格、公称压力及安装位置应符合设计要求。
（6）钢管管道焊口尺寸的允许偏差应符合规范要求。
（7）采暖系统入口装置、远程监控、温度自控及湿度探测系统装置，应符合设计要求。
安装位置应便于检修、维护和观察。
（8）供热进回水支管管长度超过1.5m时，应在支管上安装管卡。
（9）在管道干管上焊接垂直或水平分支管道时，干管内孔所产生的钢渣及管壁等废弃物不得残留管内且分支管道在焊接时不得插入干管内。
（10）焊接钢管管径大于32mm的管道转弯，在作为自然补偿时应使用煨弯。
塑料管及复合管除必须使用直角弯头的场合外应使用管道直接弯曲转弯。
（11）管道、金属支架和设备的防腐和涂漆应附着良好，无脱皮、起泡、流淌和漏涂缺陷。
（12）通信与动力电气线路护套管在管道井部位应可靠支撑，在地埋部位应采用套管连续护套，连续套管使用街头衔接时应将管道与街头牢固的粘接形成密闭的空间。
（13）供热主管道与电气、通信预埋工程应达到验收标准100%合格后方可进行下道工序施工。
（14）风幕的安装要求需甲方确定安装后，另行设计施工方案。
二、边角保温带的铺设
（1）在加热区域与非加热区域结合部位应设置连续性的保温带，采用挤塑聚苯板埋设。
（2）保温带的厚度宜不小于50mm，埋深约1米。
保温带的上边缘应延伸靠近植被表层的位置，以不外露出植被表面为标准。
三、焊接镀锌钢丝网的铺设
（1）钢丝网的有效铺设面积不得小于末端加热盘管设计区域面积，网片的结合部位需比对间距并用塑料扎带牢固固定至安装过程中不能移位。
（2）特殊部位如过坑洞可采用加强措施固定，如钢筋牵引出需要的固定形状。
四、加热盘管系统的安装
（1）加热盘管应按照施工图纸标定的电缆间距和走向敷设，加热盘管应保持平直，盘管间距的安装误差不应大于10mm。
加热盘管敷设前应对照施工图纸核定铺装位置，图纸设计与现场对比不完善之处，可汇请监管单位现场修订施工，修订内容应在交（竣）工图纸上完善。
（2）地面下敷设的盘管埋地部分不应有接头，表观有外伤或破损的加热盘管严禁敷设。
（3）加热盘管需恢复至平直可安装状态，并保证恢复过程中无绞劲，避免影响采暖系统的安装后成品安全性和使用寿命。
（4）加热盘管的弯曲部分不得出现硬折弯现象，曲率半径不得小于六倍加热盘管直径。
（5）加热盘管应采用加强的塑料扎带固定在钢丝网上。
（6）加热盘管与分集水器的连接应按图纸分清供回水端并可靠连接。
（7）加热盘管安装完毕应打压试验，试验压力为工作压力的1.5倍，但不小于0.6MPa。
，稳压1h内压力降不大于0.05MPa且不渗不漏并进行记录，系统应达到验收标准100%的合格要求后方可进行下道工序。
五、储热层的回填
（1）储热层的回填应在系统施压合格后无质量问题的情况下方可进行。
（2）回填的沙石需经甲方检验合格，材料还应达到不影响植被生长的要求。
（3）采用加热盘管紧贴高大树木坑洞侧壁的施工方法时，考虑到树木后期要求的防风性能较高，可不设置沙石储热层。
应在种植高大树木的过程前应用密实的沙石粘土做保护性覆盖，防止栽培树木的时候产生管道损坏事故，主根系下部不应设置加热管。
（4）植被栽培过程中末端系统应保持不小于0.4MPa的压力，目的防止系统进行其它工序施工时受损后，可及时检查到且便于快速维修。
六、电气与通信线路的安装
（1）电源线与通信线的分接应按标准、规范要求，具体安装过程中应采用专人、专具、定量施工方法。
并且实行奖惩式、责任制管理，做到自检与共同检查验收100%合格。
（2）通信与电源线路埋地接头部位应做好绝缘与防水保护措施。
（3）温度、湿度传感器与控制系统的组合安装技术要求，应按设备生产企业制定的相关技术要求实施（温、湿度较高得场合应对用于温度、湿度控制的单片机做相应的安全防护，以利于单片机设备的长期稳定工作）。
七、加热系统的检验标准
（1）采暖系统安装完毕，管道保温之前应进行水压试验。
试验压力应符合设计要求。
塑料管及复合管的热水采暖系统，试验压力不小于工作压力的1.5倍（0.6MPa）。
检验方法：
使用塑料管的采暖系统应在试验压力下1h内压力降不大于0.05MPa，然后降压至工作压力的1.15倍，稳压2h，压力降不大于0.03MPa，同时各连接处不渗、不漏。
（2）系统试压合格后，应对系统进行冲洗并清扫过滤器及除污器。
检验方法：
现场观察，直到排出水不含泥沙、铁屑等杂质，且水色不浑浊为合格。
（3）系统冲洗完毕应充水加热，进行试运行和调试。
检验方法：
观察、测量土壤加热温度应满足设计要求。
八、整体系统的调试与试运行要求
（1）远程监控、温度自控与湿度探测通信完好，性能稳定可达到设计的工作需要。
（2）地面辐射供暖系统未经调试，严禁运行使用。
（3）地面辐射供暖系统的运行调试，应在具备正常供暖和供电条件下进行。
（4）地面辐射供暖系统的调试工作应有施工单位在建设单位配合下精心。
（5）地面辐射供暖系统的调试与运行应在正式采暖运行前进行。
（6）初始加热时，热水升温应平缓，供水温度应控制在比当时环境温度高10℃左右，且不应高于32℃；并应连续运行48h；以后每隔24h水温升高3℃，直至达到设计供水温度。
在此温度下对每组控制分集水器上电热执行器的温度控制器进行调节，直至达到设计要求。
（7）土壤加热的效果，应以土壤浅层相应位置深度处黑球温度计指示的温度，作为评价和检测的依据，考虑该项目的露天环境检测，温度计周围应置于透明的防风罩内。
（8）各草坪加热区域的温度限值：
各加热区域草坪以下10cm处的草根部密集区温度在10°C左右。
第九部分
售后服务
低温地板辐射供暖系统以其显著的供热优势正逐渐的被应用到各种供暖场所，为了替建设单位解除后顾之忧，我单位将直接与建设单位签定质量保证及服务承诺，充分体现我公司对该项目设计施工质量以及所提供工程所需相关产品质量的自信。
1、技术培训
在施工安装前后我公司将向建设单位负责该系统运行与维护
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