1、地源熱泵,2012年6月29日,目錄,1.熱泵的基礎(chǔ)知識篇 2.空調(diào)設(shè)計篇 3.熱水設(shè)計篇 4.地源熱泵篇 5.PHNIX地源熱泵篇,熱泵的基礎(chǔ)知識篇,熱泵的基本原理,生活熱水 南方氣候潮濕、冬季氣溫變化大（經(jīng)常在10-20間變化）、夏季炎熱；而北方冬季寒冷，夏季炎熱，因此，洗澡用的生活熱水成為生活必須； 夏季空調(diào)制冷 夏季炎熱，制冷空調(diào)已成為城市家庭和辦公的基本設(shè)施； 冬季采暖 16是人體對寒冷忍受程度的一個界限，冬季絕大多數(shù)地方的氣溫都會降至16以下。,（1）供熱制冷的需求特點,（2）農(nóng)業(yè)消費需求特點,需要溫控的農(nóng)業(yè)大棚、禽舍、魚池等需求越來越旺。利用地源熱泵技術(shù)，可以為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)提供價廉質(zhì)

2、優(yōu)的溫控系統(tǒng)。,（3）工業(yè)生產(chǎn)需求特點,生產(chǎn)工藝需要在一個恒定的溫度和濕度范圍進行，提高產(chǎn)品質(zhì)量。利用地源熱泵技術(shù)，可以為工業(yè)生產(chǎn)提供一個需要的環(huán)境。,熱泵的應(yīng)用,中央空調(diào)設(shè)計篇,意義和必要性,我國采暖和空調(diào)的能耗已占建筑總能耗的55，炎夏季節(jié)多數(shù)電網(wǎng)高峰負荷約有13用于空調(diào)制冷，使許多地區(qū)用電高度緊張，拉閘限電頻繁。 我國新建建筑全面執(zhí)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，建筑能耗要減少50%。,負荷計算： 1、量空調(diào)面積 2、算房間負荷=面積*單位負荷指標(biāo)（根據(jù)房間類型而定） 末端選擇： 1、根據(jù)負荷選擇末端（盡量不用FP-34，末端寧大不?。?2、根據(jù)房間形狀判斷適合選用多臺小的或是選較大的風(fēng)機盤管 末端布置：

3、1、考慮送風(fēng)方式（能側(cè)送則側(cè)送，不能則一般選擇上送） 2、考慮安裝位置（氣流組織是否順暢） 3、注意不要造成氣流短路,中央空調(diào)設(shè)計步驟,水管布置： 1、立管位置的選擇（優(yōu)先管井，衛(wèi)生間，墻角等） 2、水管布置盡量沿墻走 3、注意避開梁、柱 4、方便的情況下節(jié)省管道 設(shè)備連接： 1、使用鴻業(yè)軟件點設(shè)備連接根據(jù)提示操作自動連接 標(biāo)管徑（軟件自動標(biāo)注） 水泵的選型 繪制系統(tǒng)圖 工程材料統(tǒng)計（一定要仔細） 仔細檢查,中央空調(diào)設(shè)計步驟,水泵選型,A.冷卻水流量：一般按照產(chǎn)品樣本提供數(shù)值選取，或按照如下公式進行計算，公式中的Q為制冷主機制冷量,L(m3/h)=,Q(kW),（4.55）x1.163,X(1

4、.151.2),B.冷凍水流量：在沒有考慮同時使用率的情況下選定的機組，可根據(jù)產(chǎn)品樣本提 供的數(shù)值選用或根據(jù)如下公式進行計算。如果考慮了同時使用率，建議用如下公式進行計算。公式中的Q為建筑沒有考慮同時使用率情況下的總冷負荷。,L(m3/h)=,Q(kW),（4.55）x1.163,1、水泵流量,水泵選型由兩個參數(shù)決定，流量和揚程。,水泵選型,2、水泵揚程,冷凍水泵揚程的組成 1.制冷機組蒸發(fā)器水阻力：一般為57mH2O；（具體值可參看產(chǎn)品樣本） 2.末端設(shè)備（空氣處理機組、風(fēng)機盤管等）表冷器或蒸發(fā)器水阻力：一般為57mH2O； （據(jù)體值可參看產(chǎn)品樣本） 3.回水過濾器阻力，一般為35mH2O；

5、 4.分水器、集水器水阻力：一般一個為3mH2O； 5. 水管路沿程阻力：先估算最長供回管路長度，按100米管路5米壓降估算。例別墅類供回路100米管長，即5mH2O； 6. 水管路局部阻力損失：按沿程阻力的一半計算，即3mH2O。 綜上所述，冷凍水泵揚程為2635mH2O。 注意：揚程的計算要根據(jù)制冷系統(tǒng)的具體情況而定，不可照 搬經(jīng)驗值！,冷卻水泵揚程的組成 1.制冷機組冷凝器水阻力：一般為57mH2O；（具體值可參看產(chǎn)品樣本） 2.冷卻塔噴頭噴水壓力：一般為23mH2O 3.冷卻塔（開式冷卻塔）接水盤到噴嘴的高差：一般為23mH2O 4.回水過濾器阻力，一般為35mH2O； 5. 水管路沿

6、程阻力：先估算最長供回管路長度，按100米管路5米壓降估算。例別墅類供回路100米管長，即5mH2O； 6. 水管路局部阻力損失：按沿程阻力的一半計算，即3mH2O。 綜上所述，冷凍水泵揚程為1726mH2O，一般為2125mH2O。,水泵選型,由上表可見：水泵并聯(lián)運行時，流量有所衰減；當(dāng)并聯(lián)臺數(shù)超過3臺時，衰減尤為厲害。故強烈建議：1.選用多臺水泵時，要考慮流量的衰減，留有余量，取1.1-12的安全系數(shù)。2.空調(diào)系統(tǒng)中水泵并聯(lián)不宜超過3臺，即進行制冷主機選擇時也不宜超過三臺。,3、水泵并聯(lián)運行情況,水泵選型,1.水系統(tǒng)設(shè)計主要包括水管材料的選用、水管管徑的確定。 2.水管材料：主要由鍍鋅鋼管

7、、無縫鋼管、PPR管、PVC管等。鍍鋅鋼管用在空調(diào)供回水管路較多，PPR管主要用在家用空調(diào)和熱水系統(tǒng)，熱熔連接方便，大管DN80不建議用，對應(yīng)配件貴，PVC主要用于冷凝水系統(tǒng)，無縫鋼管主要用于DN150，價格貴，在大系統(tǒng)中用，我們很少用。 3.在空調(diào)系統(tǒng)中所有水管管徑一般按照下述公式進行計算：,L(m3/h),0.785x3600 xV(m/s),D(m)=,公式中：L-所求管段的水流量 V-所求管段允許的水流速,空調(diào)水系統(tǒng),流速的確定：一般，當(dāng)管徑在DN100到DN250之間時，流速推薦值為1.5m/s左右,當(dāng)管徑小于DN100時,推薦流速應(yīng)小于1.0m/s,管徑大于DN250時，流速可再加

8、大。進行計算是應(yīng)該注意管徑和推薦流速的對應(yīng)。,1.風(fēng)管系統(tǒng)設(shè)計主要包括風(fēng)管系統(tǒng)材料的選用、風(fēng)管形狀尺寸的確定和風(fēng)管阻力的計算。 2.常用制作風(fēng)管的材料有：鍍鋅鋼板、無機玻璃鋼、酚醛泡沫復(fù)合風(fēng)管、聚胺脂發(fā)泡復(fù)合風(fēng)管等。 3.風(fēng)管形狀及尺寸： AB風(fēng)量Q(m3/h) / 3600風(fēng)速v(m/s) a.風(fēng)管形狀一般采用圓形或矩形。矩形風(fēng)管的寬高比不易大于6。 b.要確定風(fēng)管尺寸，應(yīng)先確定風(fēng)速，風(fēng)速可參考下表,空調(diào)風(fēng)系統(tǒng),4.風(fēng)管阻力計算：根據(jù)風(fēng)管系統(tǒng)情況選擇最不利管路計算風(fēng)管阻。工程一般取510Pa/m進行估算。例如送風(fēng)距離有20m，則風(fēng)柜至少有100pa的風(fēng)壓。 5.風(fēng)口 a.舒適性空調(diào)普遍采用的

9、送風(fēng)口型形有：側(cè)送風(fēng)口和散流器。 b.回風(fēng)口型式有網(wǎng)格式、固定百葉式、和活動式，排風(fēng)口與回風(fēng)口類同。 c.新風(fēng)口通常采用百葉式。新風(fēng)口應(yīng)設(shè)在室外空氣較潔凈處，并就處于排風(fēng)口的上風(fēng)側(cè)和低于排風(fēng)口，新風(fēng)口底部距室外地坪，不宜低于2米。 d.風(fēng)盤側(cè)送送回風(fēng)尺寸,空調(diào)風(fēng)系統(tǒng),熱水篇,1.熱水用量 經(jīng)驗熱水用量計算作為參考，視具體情況而定。 家用別墅：公寓樓無浴缸，按常住人口每人80L估算；別墅有浴缸，按衛(wèi)生間數(shù)量計算，單 個浴缸按300L，普通衛(wèi)生間150L計算。 酒店賓館：普通賓館，單人間100L，雙人間200L，高級賓館，單人間150L，雙人間300L。 足浴城：按洗腳位計算，25L/人，每個洗腳

10、位使用次數(shù)根據(jù)營業(yè)情況而定，一般按照3次； 公共浴室：估計人流量，普通50L/人，高級80L/人。 2.熱量計算 Q (kWh)=txVm3x1.163 t，目標(biāo)熱水溫度-自來水進水溫度，目標(biāo)熱水溫度一般是55，自來水夏季一般按照20，冬季在江西按照5； Vm3/T，熱水用量； Qkwh，加熱熱水所需的熱量，主機選型時參照使用時間內(nèi)最冷天氣時所需熱量。,熱水篇,3.機組選型 機組型號、數(shù)量=Q/制熱時間/機組小時制熱量 制熱時間一般冬季運行時間不大于16小時； 機組小時制熱量根據(jù)機組變工況曲線，查詢最惡劣工況下制熱能力； 備注：綜合13P熱水機性價比最高。,4.水箱選型 低于30T熱水量的系統(tǒng)

11、，建議熱水量多大，水箱用多大；大于30T可選用承載90%的水箱。視具體情況而定，可參考左邊表格。,地源熱泵篇,地源熱泵是一種利用淺層地?zé)豳Y源（也稱地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)設(shè)備。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源（如電能），實現(xiàn)由低溫位熱能向高溫位熱能轉(zhuǎn)移。地能分別在冬季作為熱泵供熱的熱源和夏季制冷的冷源，即在冬季，把地能中的熱量取出來，提高溫度后，供給室內(nèi)采暖；夏季，把室內(nèi)的熱量取出來，釋放到地能中去。,可再生能源 熱量冬取夏蓄，利用可再生能源； 高效節(jié)能 性能系數(shù)較高，節(jié)省運行費用3050； 運行穩(wěn)定 運行工況穩(wěn)定，機組運行安全高效； 美觀 無室外機，

12、不影響建筑外觀； 冷、暖、熱水兼用 均衡用電負荷，節(jié)省建筑空間；,地源熱泵特點,熱泵是具備了利用地球水體所儲藏的太陽能資源作為冷熱源，進行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。其中可以利用的水體，包括地下水或河流、地表部分的河流和湖泊以及海洋。是一個巨大的動態(tài)能量平衡系統(tǒng)，地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發(fā)散地相對地均衡。,可再生能源,地下水源熱泵機組可利用的環(huán)境水體溫度冬季為1222，水體溫度比環(huán)境溫度高，所以熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高，能效比也提高。而夏季水體為1835，水溫度比環(huán)境溫度低，所以制冷的冷凝溫度降低，機組效率提高。據(jù)美國環(huán)保署EPA，設(shè)計安裝良好地水源熱泵，利用江河湖水等，供熱制冷空調(diào)的運

13、行費用可節(jié)省3050。,高效節(jié)能,地源熱泵機組利用土壤或水體溫度冬季為12-22，溫度比環(huán)境空氣溫度高，熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高，能效比也提高；土壤或水體溫度夏季為18-32，溫度比環(huán)境空氣溫度低，制冷系統(tǒng)冷凝溫度降低，使得冷卻效果好于風(fēng)冷式和冷卻塔式，機組效率大大提高，運行可靠，同時不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點問題。,運行穩(wěn)定,美觀,安裝靈活，機組擺放隨意，不需要特別考慮通風(fēng)等問題，可以跟建筑風(fēng)格融為一體。特別對于徽派風(fēng)格建筑，樓頂不適合放置機組，地源熱泵則可任意擺放。,應(yīng)用靈活,隨著社會的不斷發(fā)展，節(jié)能環(huán)保成為時代的主題。地源熱泵空調(diào)的節(jié)能、高效、可靠性，得到人們的青睞。同時政府也大力推

14、廣地源熱泵的應(yīng)用，實行項目補貼。,地源熱泵政政策,地源熱泵形式比較,備注：以下地源熱泵內(nèi)容主要針對地埋管地源熱泵。,初投資較高 系統(tǒng)中增加地埋管換熱器，造價高，受地質(zhì)條件影響； 占用土地設(shè)置地埋管換熱器 在建筑容積率高的場合受限； 冷熱負荷的平衡 冷熱負荷不平衡產(chǎn)生地下的熱量積累。,地源熱泵的制約條件,地埋管地源熱泵的應(yīng)用條件,有點地 有地埋管 有點錢 有錢埋管 有點冷熱負荷 用好埋管 有眼光 因工程制宜，因地制宜，合理利用,地源熱泵的工程圖片,地下水地源熱泵,地表水地源熱泵,地源熱泵的工程圖片,地源熱泵的工程圖片,地埋管地源熱泵,1、地下?lián)Q熱器管材及傳熱介質(zhì)的選擇,地埋管式地源熱泵水系統(tǒng)設(shè)計

15、-熱源側(cè)水系統(tǒng)設(shè)計,1）管材的選擇 A、管材所需的特性 化學(xué)穩(wěn)定性好； 耐腐蝕 流動阻力小、導(dǎo)熱率大； 較強的耐沖擊性； 管道連接處強度要高，密封性能要好； 必須易于施工且連接方便。,B、管材的類型 聚乙烯（PE）管，其應(yīng)符合給水用聚乙烯管材 GB/T13663的要求； 聚丁烯（PB）管，其應(yīng)符合冷熱水用聚丁烯管材GB/T19473.2的要求； 管材的工程壓力不應(yīng)小于1.0MPa，工作溫度應(yīng)在-2050范圍內(nèi)。,地埋管式地源熱泵水系統(tǒng)設(shè)計-熱源側(cè)水系統(tǒng)設(shè)計,C、埋管管徑 管徑大小的選取應(yīng)基于紊流區(qū)，這樣流體與管內(nèi)壁之間的換熱效果好。此外，除在保證埋管換熱器中流體流量最小且能保存紊流狀態(tài)外，選管

16、時應(yīng)考慮安裝成本低。兼顧以上考慮，埋管管徑通常采用外徑為5-50mm，管內(nèi)流速應(yīng)在0.20-0.8m/s范圍內(nèi)為佳。 工程中，單U常采用dn32,雙U常采用dn25。,地埋管廠家,參照地源熱泵供熱空調(diào)技術(shù)規(guī)程要求：地埋管不應(yīng)采用金屬管道，不宜采用金屬塑料復(fù)合管或聚氯乙烯（PVC）管及管件。宜采用高密度聚乙烯管（PE）或聚丁烯管（PB）。 通常選用PE100或PE80管（部分項目有特殊要求的，不選用PE80）。,地埋管式地源熱泵水系統(tǒng)設(shè)計-熱源側(cè)水系統(tǒng)設(shè)計,2）傳熱介質(zhì)的選擇 A、介質(zhì)性質(zhì) 安全性（包括毒性、易燃性及腐蝕性）； 良好的傳熱特性（具有較大的導(dǎo)熱系數(shù)）； 較低的摩擦阻力（具有較低的黏

17、度）。 B、介質(zhì)類型 除水外，還可以采用的傳熱介質(zhì)一般包括：氯化鈉溶液、氯化鉀溶液、乙 二醇溶液、丙醇溶液、丙二醇溶液等。,3、地埋管換熱器選擇（只適用于U型垂直埋管）,1）換熱量的計算,Q1 夏季向土壤排放的熱量，kW ； Q1夏季設(shè)計總冷負荷，kW； Q2冬季從土壤吸收的熱量，kW； Q2冬季設(shè)計總熱負荷，kW； COP1設(shè)計工況下機組的制冷系數(shù) COP2設(shè)計工況下機組的供熱系數(shù),地埋管式地源熱泵水系統(tǒng)設(shè)計-熱源側(cè)水系統(tǒng)設(shè)計,2）打井?dāng)?shù)、井深及埋管長度設(shè)計,地下熱交換器長度的確定除了已確定的系統(tǒng)布置和管材外，還需要有 當(dāng)?shù)氐耐寥兰夹g(shù)資料，如地下溫度、傳熱系數(shù)等。這些因素的計算很繁 瑣，并且

18、部分數(shù)據(jù)不易獲得。在實際工程中，可以利用管材“換熱能力” 來計算管長。換熱能力即單位垂直埋管深度或單位管長的換熱量，一般垂 直埋管為4070W/m(井深)，或2035W/m(管長)，水平埋管為1530W/m （管長）。,地埋管式地源熱泵水系統(tǒng)設(shè)計-熱源側(cè)水系統(tǒng)設(shè)計,PHNIX地源熱泵篇,主要適用于別墅用戶，為用戶提供房間采暖、制冷和生活熱水。,PHNIX地源熱泵系統(tǒng)圖,PHNIX地源熱泵效果圖,1、使用側(cè)水系統(tǒng)的類型,1）一次泵水系統(tǒng),地埋管式地源熱泵水系統(tǒng)設(shè)計-熱源側(cè)水系統(tǒng)設(shè)計,系統(tǒng)簡單，系統(tǒng)定頻運行，運行費用高。,地埋管式地源熱泵水系統(tǒng)設(shè)計-使用側(cè)水系統(tǒng)設(shè)計,2）二次泵水系統(tǒng),地埋管式地源

19、熱泵水系統(tǒng)設(shè)計-熱源側(cè)水系統(tǒng)設(shè)計,系統(tǒng)稍復(fù)雜，二次泵系統(tǒng)，當(dāng)末端開啟數(shù)量少時，可直接使用儲能水箱的冷熱量，末端水泵變頻，運行費用低。,廣東芬尼克茲節(jié)能設(shè)備有限公司 GuangDong PHNIX Eco-Energy Solution Ltd .,地埋管式地源熱泵水系統(tǒng)設(shè)計-使用側(cè)水系統(tǒng)設(shè)計,2、緩沖水箱的選擇,1）作用：A、防止機組頻繁啟動； B、增加系統(tǒng)的水容量，避免水溫波動,2）類型：承壓式（可以安裝在水系統(tǒng)的低處）或開式（必須安裝在 水系統(tǒng)的最高點）,3）水箱容量： 保證機組10分鐘以內(nèi)不能重復(fù)啟動?，F(xiàn)推薦一經(jīng)驗值：每1匹主機選用25-30L。,4）前提條件： A、系統(tǒng)負荷在100KW以內(nèi) B、系統(tǒng)只使用一臺主機的。,機組選型,為什么機組不帶熱回收？為什么不做家用的三位一體機組？ 特靈空調(diào)、采暖、熱水一體機 一臺機組整體解決家庭生活熱水、地板采暖、空調(diào)三種需求 ,機組“缺點”剖析,1）帶熱回收的機組就是常說的“三位一體機”。 目前商用三位一體機的市場很受歡迎。主要是基于機組的容量大，可回收的費熱量比較多，加之制冷季節(jié)用戶的制冷需求量較大，用戶的需求一般都是集中時段、長時間、大面積供冷，因此整個制冷期每天可回收的廢熱量比較客觀，用戶在制冷季可享受到實實在在免費的熱水。 家用“三位一體機”卻是不同。一方面機組本身的容量就小，可回收的冷凝廢熱有限，且家庭用戶使用空調(diào)一般