第一章、方案概述
本方案采用某品牌中央空调机组地源热泵中央空调新技术,解决某基地中央空调制冷、采暖的需要。空调系统形式:采用先进的新能源利用技术,即土壤源热泵中央空调系统,该系统同时解决了空调系统的冷热源,为用户创造优异的室内空气环境。地源热泵是以大地为热泵系统的冷热源对建筑进行空调的技术,它利用了取之不尽、用之不竭的可再生能源之一——地热能,地面下10m以下,常年保持恒定的温度(华北地区14-16℃,华东地区15-17℃,东北地区10-15℃),既远高于冬季的室外温度,又远低于夏季的室外温度,因此地源热泵可克服空气源热泵的技术障碍,且效率大大提高。冬季通过热泵将大地中的低位热能提高对建筑供暖,同时蓄存冷量,以备夏用;夏季通过热泵将建筑物内的热量转移到地下对建筑进行降温,同时蓄存热量,以备冬用。
技术特点:
该系统冬季供暖、夏季制冷、全年提供卫生热水技术达到了国际先进水平;利用地下可再生能源,环保、节能、一机多用,符合国家产业政策,运行成本比传统电制冷空调节约;省去了锅炉、冷却塔,减少污染,不影响环境美观。
第二章、地源热泵中央空调室外换热设施
1.地下土壤换热器环路
水或防冻剂溶液在地下循环的封闭加压环路。冬季从周围土壤吸收热量,夏季向土壤释放热量,冬储夏用、夏储冬用。该循环由一台低功率的循环泵来实现。
2.制冷剂环路
即在热泵机组内部的制冷剂循环,与空气源热泵相比,只是将空气-制冷剂换热器变成水-制冷剂换热器,其它结构基本相同。
3.末端环路
末端装置根据各区域的得热或热损失,将冷量或热量分配到需要空调的区域。
这些环路的不同运行方向即构成了冬夏两大循环:制热循环和制冷循环。
①制热循环
在供热循环中,热量的流动方向是将土壤中储存的热能,连同系统循环泵、压缩机、风机等消耗的电能一起传递到建筑物的空气中或生活热水中。
在地下换热器环路中,从水-制冷剂换热器回来的液体通过循环管道被土壤所具有的较高温度所加热,吸取了土壤中的热量。这些热量被带回到水-制冷剂换热器,制冷剂在水-制冷剂换热器中蒸发,则吸取了这些热量。
在制冷剂环路中,被蒸发的制冷剂进入压缩机中,被压缩为高温高压的蒸汽,这些汽态制冷剂就携带着从土壤中传递来的热量和压缩机消耗的电能一起进入空气-制冷剂换热器,被从建筑物回来的空气或室外新风吸取热量后,自身被冷凝为液态。然后经过节流装置,压力降低,温度也相应降低,低压低温的制冷剂液体流入蒸发器(水-制冷剂换热器),再次被来自地下环路的热量蒸发,从而使循环继续进行。
②制冷循环
在制冷循环中,热量的流动方向是将建筑物得热及压缩机、泵和风机所消耗的电能释放到土壤中。
在制冷剂环路中,被蒸发的制冷剂进入压缩机中,被压缩为高温高压的蒸汽,这些汽态制冷剂就携带着从空气环路中传递来的热量和压缩机消耗的电能一起进入水-制冷剂换热器,被从地下环路回来的循环水吸取热量后,自身被冷凝为液态。然后经过节流装置,压力降低,温度也相应降低,低压低温的制冷剂液体流入蒸发器(空气-制冷剂换热器),再次被来自空气环路的热量蒸发,从而使循环继续进行。在地下换热器环路中,从水-制冷剂换热器回来的液体通过循环管道被土壤所冷却,向土壤释放热量。
4.土壤源热泵系统分类
(1)水平环路:一般用在面积充裕的场合。管子埋在沟里,位于地下约1.8米。每个沟里埋有1到6根管子。管沟的长度取决于土壤条件和管沟中敷设的管道数量。
(2)螺旋形环路:它是水平环路的一个变种,在管沟内螺旋状摆放。还有一种类型是将管子螺旋状放入竖直管沟内。但是所需管沟比水平环路的要少。它同样适用于土地面积较大的场所。
(3)垂直环路:适用与土地面积受限制的场所。闭式管路插入垂直井中,管道长度取决于负荷、土壤和温度条件。
竖直埋管地热换热器钻孔的直径通常为170-220mm,深度通常为40-120m,与水平埋管的方式比较,它具有占地面积小,效率较高的优点。U型埋管地热换热器就是一个钻孔中布置U型管,再加上回填材料,与周围岩土构成一个整体。一个钻孔中可以设置单组U型管,也可以设置两组U型管。竖直埋管地热换热器的示意图如右图所示。
地埋管热泵的定义及技术
热泵技术因其环保、节能、高效的显著特点,自八十年代开始在欧美国家推广使用,目前欧洲国家采用此项技术的比例正在逐年提高。随着人类对能源和环保的要求日益提高,传统制热制冷方式已不能完全适应广大用户的需求。因此,热泵技术在世界各国推广应用。根据市场的需求,引进开发了地埋管热泵系统,目前已在国内一些民用建筑中实施。这种技术在法国、西班牙等欧洲国家以及北美地区非常普遍。
第三章 、地埋管方案及投资概算
一、工程概况
项目名称:某基地地源热泵中央空调系统工程;
空调使用面积:4300㎡。
建筑功能:综合楼。
使用需求:夏季制冷、冬季采暖。
设计空调形式:地源热泵中央空调系统。
二、相关标准及参考文献
1.相关国家标准和规范:
《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003
《实用供热空调设计手册》,陆耀庆,1993
《全国民用建筑工程设计技术措施——暖通空调·动力》
《机井技术规范》SL256-2000
《供水管井技术规范》GB50296-99
《城市热力网设计规范》CJJ34-2002
《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003
《地源热泵系统工程技术规范》GB50366-2005
2.设计所参考之文献资料:
《高层民用建筑空调设计》潘云钢中国建筑工业出版社
《实用供热空调设计手册》陆耀庆中国建筑工业出版社1993
《蓄冷空调工程实用新技术》,方贵银人民邮电出版社
《实用供热空调设计手册》,陆耀庆中国建筑工业出版社
《给水排水设计手册》,核工业部第二研究设计院,中国建筑工业出版社
《实用制冷与空调工程手册》,慰迟斌机械工业出版社
《民用建筑空调设计》,马最良姚杨化学工业出版社
《空气调节设计手册》第二版中国建筑工业出版社
《地下水源热泵》,清华大学,彦启森
《地源热泵工程技术指南》,徐伟,中国建筑工