地源热泵毕业设计说明书.docx

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地源热泵毕业设计说明书

南京铁道职业技术学院

毕业论文

题目：

苏州盛鸿办公楼地源热泵工程设计

作者：

hhhhh学号：

hhhhhhhhh

院系：

建筑设备工程系

专业：

供热工程与空调技术

班级：

hhhhhhhhhhh

指导者：

hhhhhh

评阅者：

2012年6月

毕业设计（论文）中文摘要

苏州盛鸿办公楼地源热泵工程设计

盛鸿办公楼，共五层，建筑总面积4052.2㎡，空调面积约为3152.5㎡，地处江南一带苏州，节能环保的地源热泵中央空调系统是具有典型的江南模式，全楼采用此系统进行集中供给空调方式。

室外井位为方便供水分布建筑物四周，有六个区，每区21口井，共计126口井。

井深80米，地下换热器采用PE管，呈单U型回路，通过分区集分水器连接到冷冻机房。

热平衡考虑到冷热负荷，相同时间大致相等，不会产生较大影响。

该中央空调集中系统采用风机盘管加独立新风系统，而水系统采用冷水双螺杆机组，为闭式双管异程式。

空调主机使用型号为LSBLG430一台制冷量430Kw,空调侧使用两台型号为ISG100-250循环水泵，功率37Kw，地源侧使用两台型号为ISG150-400循环水泵，功率为28Kw，机房设置在地下室，节约了建筑面积。

关键词苏州盛鸿办公楼地源热泵热平衡地下换热器集分水器

引言·························································1

1、设计依据

1.1设计任务书···················································6

1.2建筑平面剖面图···············································6

1.3设计参数·····················································6

2、负荷计算

2.1冷负荷的计算··················································7

2.2热负荷的计算··················································8

3、新风负荷计算

3.1新风量的确定·················································11

3.2夏季空调新风冷负荷的计算·····································11

4、系统选择

4.1冷热源选择··················································12

4.2空调系统的选择··············································12

4.3空调系统方案的确定··········································13

4.4热平衡分析··················································14

5、空气处理设备的选择

5.1风机盘管的选择···············································15

5.2新风机组的选择···············································16

6、气流组织

6.1气流组织分布·················································17

6.2风口布置

·····················································17

7、风系统水力计算

7.1风管水力计算方法··············································18

7.2风管水力计算过程··············································19

7.3风管的布置及附件··············································20

8、水系统设计及水利计算

8.1空调水系统的设计··············································21

8.2冷水系统的水力计算············································21

8.3冷凝水管道设计················································22

9、机房设备的选择计算

9.1地源热泵机组选型计算··········································22

9.2地埋管设计计算················································

9.3循环水泵的选择················································23

9.4集分水器的设计计算············································24

9.5水处理设备····················································25

9.6阀门安装······················································25

10、管道保温与防腐

10.1管道保温·····················································26

10.2管道防腐·····················································27

11、消声减振设计

11.1消声设计·····················································27

11.2减振设计·····················································28

谢辞

··························································29

参考文献························································30

引言

社会的发展以及人民生活水平的提高，越来越多的人在使用地源热泵中央空调技术，以倡导绿色环保时尚理念，并营造健康舒适的生活环境。

本设计为苏州盛鸿办公楼地源热泵中央空调系统设计，共六层，建筑总面积4052.2㎡，空调面积约为3152.5㎡，全楼冷负荷约为416.98千瓦，根据房间功能，全楼采用地源热泵系统进行集中供给空调方式。

根据各不同功能房间，办公室、会议室、活动室、卫生间等，将该集中系统设为风机盘管加独立新风系统，新风机组从室外引入新风处理到室内空气焓值，风机盘管承担室内全部冷负荷及部分的新风湿负荷。

风机盘管加独立新风系统有百叶风口下送和侧送。

水系统采用闭式双管同程式，冷水泵两台，一用一备；冷却水泵选两台，一用一备。

卫生间通风统一由排风扇接出，在末端安装止回阀。

在冷负荷计算的基础上完成主机和风机盘管的选型，并通过风量、水量的计算确定风管路和水管路的规格，并校核最不利环路的阻力和压头用以确定新风机和水泵。

根据建筑总冷负荷确定室外钻井口数约为126口，地埋管使用Dn25的PE管材，采用单U回路连接，通过集分水器供水到冷冻机房。

依据相关的空调设计手册所提供的参数，进一步完成新风机组、水泵、热水机组等的选型，从而将其反应在图纸上，最终完成整个空调系统设计。

1、设计依据

1.1设计任务书

1.2建筑平面图剖面图

1.3设计参数：

1．建筑地点

苏州，北纬31°3′，东经120°6′。

2．室外气象参数

室外平均风速：

夏季3.2m/s；冬季3.1m/s。

大气压力：

夏季100.53kPa；冬季102.51kPa。

空调室外计算干球温度：

夏季34.0℃；冬季－4℃；

夏季空调室外计算湿球温度28.2℃

冬季空调室外计算相对湿度75%；

夏季日平均干球温度30.4℃。

3．土建资料

本工程地处苏州，为一幢五层建筑，主要功能是办公楼；建筑面积为4052.2㎡，空调面积约为3152.5㎡，建筑总高度为21.6m。

楼层高度约为4m。

外墙为Ⅱ型外墙，内粉刷，外有水泥砂浆。

屋面为70mm厚现浇钢筋混凝土屋面板加25mm厚沥青膨胀珍珠岩保温层，为Ⅲ型

门为铝合金玻璃门，6mm普通玻璃（K=5.94W/㎡·℃），内门为单层木门。

窗为双层钢窗，3mm厚普通玻璃。

4．设计依据

（1）《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019－2003）

（2）《通风与空调工程施工质量验收规范》（GB50243－2002）

（3）《暖通空调制图标准》（GB/T50114－2001）

（4）全国民用建筑工程时间技术措施《暖通空调·动力》（2003）

（5）《供热空调设计手册》

（6）《采暖通风设计手册》

5．室内设计参数

夏季空调：

设计温度为27±1℃,相对湿度65%±5％，室内风速为0.25m/s。

冬季空调：

设计温度为18±1℃，相对湿度55%±5％，室内风速为0.20m/s。

6．室内照明及人员密度估算指标

1．室内照明估算指标：

会议室30W/m2办公室20W/m2

活动室40W/m2套间20W/m2

2．室内人员密度估算指标：

会议室0.4～0.5人/m2，办公室0.1～0.23人/m2

套间0.05～0.15人/m2，活动室0.1～0.3人/m2

7．冷热源

冷源：

冷冻水供水温度为7℃，回水温度为12℃。

热源：

热水供水温度为55℃，回水为45℃。

8．设计成果

1．设计说明书

2．设计计算书

3．设计图纸：

2、负荷计算

2.1冷负荷计算

1．外墙和屋面瞬变温差传热引起的冷负荷

外墙为Ⅱ型外墙，内粉刷，外有水泥砂浆；屋面为70mm厚现浇钢筋混凝土屋面板加25mm厚沥青膨胀珍珠岩保温层，Ⅲ型。

外墙和屋面瞬变温差传热引起的冷负荷可用以下公式计算：

LQ=AK（tln-tN）

式中LQ——外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷（W）；

A——外墙和屋面的面积（m2）；

——外墙和屋面的传热系数W/（m2·℃）

tN——室内设计温度（℃）；夏季：

27℃。

tln——外墙和屋面的冷负荷逐时值，附录2-7查询，℃；

2．外窗瞬变温差传热引起的冷负荷

外窗为双层钢窗，有内遮阳，外玻璃墙为单层6mm普通玻璃。

由玻璃窗引起的瞬时冷负荷计算公式为：

LQ=AK（tln-tN）

式中LQ——外窗瞬变传热引起的冷负荷（W）；

A——玻璃窗的计算面积（m2）；

——玻璃窗的传热系数W/（m2·℃）；

tN——室内设计温度（℃）；夏季：

27℃。

tln——玻璃窗的冷负荷温度逐时值（℃）；

3．透过外窗的日射得热引起的冷负荷

透过外窗的日射得热引起的冷负荷的计算公式为：

LQ=ACzDjmaxCLQ

式中LQ——透过外窗的日射得热引起的冷负荷（W）；

A——玻璃窗的有效面积（m2），

=窗洞的面积×有效面积系数

，可查（附录2-8）；

Cz——玻璃窗综合遮阳系数，量纲为一；

——不同纬度各朝向日射得热因数的最大值（W/m2）；

CLQ——玻璃窗冷负荷系数，见表2－8。

4．室内热源引起的冷负荷

（1）照明得热引起瞬时冷负荷

LQ=qFCLQ（2-6）

式中LQ——照明得热量（W），

；

——每平方米的得热量（W/m2）；

——空调面积（m2）；

CLQ——照明冷负荷系数，见表2－9。

（2）人体散热引起的冷负荷

显热负荷计算公式为：

LQ=qxn1n2CLQ

式中

——室内人数；

——群集系数，表2-5；

——室内全部人体的显热得热，

＝58W；

CLQ——人体显热散热冷负荷系数，见附录2－9。

潜热负荷计算公式为：

LQ=q1n1n2

式中q1——室内成年男子的潜热散热量,表2-6。

（3）设备散热得热量（工艺设备在室内，电机在室内）

Q=1000n1n2n3P/η

式中n1——利用系数，是电动机最大实效功率与安装功率之比，一般可取0.7—0.9，可用以反映安装功率的利用程度；

n2——电动机负荷系数，定义为电动机每小时平均实耗功率与机器设计时最大实耗功率之比，可取0.5左右；

n3——同时使用系数，定义为室内电动机同时使用的安装功率与总安装功率之比，一般取0.5—0.8。

P——设备的安装功率，Kw；

η——电动机效率，见表2－4。

各项冷负荷及汇总见下页表所示：

单位（w）

楼层

10:

11:

12:

13:

14:

15:

16:

17:

18:

一层

23155

26250

27165

27776

28296

28629

30805

31961

33092

46251

36667

二层

20988

24013

24890

25479

25973

26293

28342

29290

30235

42752

33073

三层

26968

31361

32502

33282

33916

34304

36574

37858

39091

55350

43136

四层

27568

32114

33290

34099

34754

35155

37424

38693

39910

54982

43816

五层

12439

15264

15890

16342

16693

16907

17818

18492

19101

25772

21292

经过计算汇总，17:

00时，五层冷负荷总量约为225.12kw。

2.2热负荷计算

1．围护结构的基本耗热量

式中

——围护结构基本耗热量（W）；

——围护结构面积（m2）；

——围户结构的传热系数（W/（m2·℃）），

外墙：

240的1.97W/（m2·℃），370的1.50W/（㎡·℃），窗2.68W/（m2·℃），楼板3.1W/（m2·℃），屋顶1.00W/（m2·℃）；

——冬季室内计算温度（℃）；

——供暖室外计算温度（℃），

＝－4℃；

——围户结构的温差修正系数，

外墙、屋顶、外窗

＝1（内墙楼板为0.7）。

2．围户结构的附加耗热量

计算围护结构基本耗热量的同时应考虑它的附加耗热量，包括：

朝向修正耗热量、风力附加耗热量、高度附加耗热量以及外门附加耗热量等。

本空调工程的热负荷计算只考虑朝向修正耗热量。

朝向附加修正率见表2-9。

附加耗热量＝基本耗热量

修正率

由于空调房间保持微正压，不需计算冷风渗透耗热量，经常开启的大门等有空气幕，也不必计算冷风侵入耗热量，所以热负荷由基本耗热量和附加耗热量两部分组成。

具体数据见表格。

单位：

（W）

楼层

一层

二层

三层

四层

五层

热负荷汇总

27579

26577

28967

33954

20868

经过计算汇总，五层热负荷总量约为132.42kw。

3、新风负荷的计算

3.1新风量的确定

空气调节系统得新风量，应符合下列规定：

人员所需的新风量应按国家现行有关卫生标准的要求，并根据人员的活动和工作性质以及在室内的停留时间等因素确定，以每人每小时30m

计算

具体数据见表格，m

楼层

一层

二层

三层

四层

五层

新风量汇总

3180

3270

4770

3150

总新风量为19140m

/h。

3.2夏季空调新风冷负荷的计算：

Qc.o=Mo（ho—hr）*1.1（4-1）

式中Qc.o——夏季新风冷负荷,KW；

Mo——新风量,kg/s；

ho——室外空气的焓值,kJ/kg；

hr——室内空气的焓值,kJ/kg；

1.1——余量系数；

根据夏季空调室外计算干球温度34.0℃,湿球温度28.2℃,查表可知φ=64.66%，由湿空气焓湿图查得室外空气焓值ho=64.5kJ/kg，当tr=27℃,φ=75℅时,室内空气焓值hR=54.4kJ/kg；

根据上述公式，计算得各层夏季空调新风冷负荷为：

一层32.12kw，

二层30.30kw，

三层48.18kw，

四层48.18kw，

五层31.82.78kw，

总新风冷负荷为191.86kw。

4、系统选择：

4.1冷热源选择:

4.1.1冷热源比较

根据冷热源系统设计原则和建筑物的实际情况，拟定冷热源系统方案，对各方案进行技术、经济比较，具体比较见下表：

方案名称

方案说明

优点

缺点

地源热泵冷热水机组

1）机组设置于地下室设备机房内

2）用电驱动

3）空气源或水源热泵

1）能供冷热，节省设备

2）充分利用地位能源

3）节约能源

调节不便

活塞式冷水机组冷

区域锅炉房供热

1）机组设置于地下设备机房内

2）用电驱动

1）需设置换热设备

1）换热效果较好热效率高

2）多机头，冷量调节方便

3）污染少，利于环保

1）制冷量小

2）噪声大

3）热效率低

4.1.2冷热源系统方案的确定

根据各方案的技术可行性与经济比较，拟选择地源热泵空调系统，以大地作为冷热源进行供热制冷，能满足系统设计要求，并可以达到良好的效果。

4.2空调系统的选择

4.2.1空调系统设计的基本原则

（1）选择的空调系统应能保证室内要求的参数，即在设计条件下和运行条件下均能保证达到室内温度、相对湿度、净化等要求。

（2）综合考虑初投资和运行费用，系统应经济合理；

（3）尽量减少一个系统内的各房间相互不利的影响；

4.2.2空调系统方案

由于风机盘管加新风系统具有以下优点：

（1）布置灵活，可以和集中处理的新风系统联合使用，也可以单独使用

（2）各空调房间互不干扰，可以独立地调节室温，并可随时根据需要开停机组,节省运行费用，灵活性大，节能效果好

（3）与集中式空调相比不需回风管道，节约建筑空间

（4）机组部件多为装配式、定型化、规格化程度高，便于用户选择和安装

（5）只需新风空调机房，机房面积小

（6）使用季节长

（7）各房间之间不会互相污染

能够满足设计原则，而其弊端

（1）对机组制作要求高，则维修工作量很大

（2）机组剩余压头小室内气流分布受限制

（3）分散布置敷设各中管线较麻烦，维修管理不方便

（4）无法实现全年多工况节能运行调节

（5）水系统复杂，易漏水

（6）过滤性能差

在考虑综合情况下，影响较小，是比较不错的选择。

4.3空调系统方案的确定

本次设计中的建筑主要房间为办公室，大多面积较小，且各房间互不连通，应使所选空调系统能够实现对各个房间的独立控制，综合考虑各方面因素，确定选用风机盘管加新风系统。

在房间内布置吊顶的风机盘管，采用暗装的形式。

4.4热平衡分析

夏季向地下排放的热量计算

设空调供冷时间为150天，每天10h，负荷计算为：

Q=T·h·w·N

式中

T，取150d，

h，10h/d，

w，为全楼冷负荷与设备功率之和，约为500kw

N，空调同时使用系数，取0.8,

向地下排放热量计算结果约为6*10ˆ5kw·h

冬季从地下吸收热量计算

设空调采暖120天,每天10h，负荷计算为：

Q=T·h·w·N

式中

T，取120d，

h，10h/d，

w，为全楼热负荷，约为130kw

N，空调同时使用系数，取0.7,

从地下吸收热量计算结果约为109200kw·h

制取生活热水用热量计算

一年制取生活热水，设为60天，每天总用水量200L，从地下吸收的热量计算

Q=CM∆t

式中

M,为全楼用水总质量，估算为6*10ˆ3kg

C，为水的比热容，4.2kJ/Kg℃

∆t，温度差估算取10℃，

则制取生活热水消耗热量约为504000kw·h

全年冷热量计算结果

空调排放热量600000KW·h

空调用热量109200KW·h，

供水用热量504000KW·h，

全年总的吸热量略大于排热量,上述计算是理想状态计算，实际上夏季热水用量将会有所波动，但不会产生较大影响，因此本工程地埋换热器全年吸放热量计算上基本平衡。

5、空气处理设备的选择

5.1风机盘管的选择

5.1.1夏季送风量的确定：

每个房间的送风量计算如下

G=Q/（hn-ho）

式中

G为送风量，kg/s

Q为冷负荷，w

Hn，为室外焓值，查湿空气焓湿图，64.5kJ/kg,

Ho，为室外焓值，查湿空气焓湿图，54.4kJ/kg，

具体数据见表格，kg/s

楼层

一层

二层

三层

四层

五层

送风量汇总

3.82

3.53

4.57

4.54

2.13

5.1.2风机盘管的确定

根据已经得出的房间冷负荷，以及适宜风速，参照品牌风机盘管参数，选择风机盘管的型号

注：

风机盘管机组的选择都选用了中速制冷量，中速风速，且是冷量优先，兼顾风量，风量校核，二者综合考虑的原则。

根据负荷计算结果的冷量和风量,对每个房间进行风机盘管选型.根据冷量优先,兼顾风量的原则。

具体数据如下

5.1.3风机盘管的布置

风机盘管机组空调系统的新风采用独立供给室内的方式，经过处理后的新风从送风总风管通过支管送入各个房间，单独设置的新风机组，可随室外空气状态参数的变化进行调节，保证了室内空气参数的稳定，房间新风全年都可以有保证。

风机盘管的供水系统，采用双水管系统，冬季供热水，夏季供冷水，过度季节尽量利用室外新风，关闭空调机组关闭供水。

一层所有房间的新风负荷为33.36KW，室内空气计算温度27℃，相对湿度65%，室外干球温度34℃，湿球温度28.2℃，根据各个房间的功能不同人均新风量都有要求，总的新风量为4260m3/h。

由已知可得冷量Q=6.48×1.15=7.45kw

风量G=740×1.15/1.2=709.2㎡/h

其中1.15为富裕量。

楼层

房间

夏季冷负荷Q（w）

风机盘管风量Gf（m³/h）

风机盘管型号

台数

一层

办公101

4677.18

1139.26

FP-10

套间101

1275.52

328.87

FP-2.5

套间102

1275.52

328.87

FP-2.5

办公102

2035.33

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